DE102009027514A1 - Camera module and method for its production - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kameramodul (1), insbesondere für ein Fahrzeug, wobei das Kameramodul (1) mindestens aufweist: eine Trägereinrichtung (2), einen Bildsensor (3), der auf der Trägereinrichtung (2) direkt oder indirekt aufgenommen ist, einen Linsenhalter (5), der auf der Trägereinrichtung (2) angebracht ist, und ein Objektiv (10) mit mindestens einer Linse (11), das in dem Linsenhalter (5) aufgenommen und mittels eines für UV-Strahlung (16) sensitiven Klebers (12) fixiert ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an dem Linsenhalter (5) UV-transparente Bereiche (14) ausgebildet sind, und zumindest ein Teil des Klebers (12) im Bereich der UV-transparenten Bereiche (14) vorgesehen ist.The invention relates to a camera module (1), in particular for a vehicle, the camera module (1) comprising at least: a carrier device (2), an image sensor (3) which is received directly or indirectly on the carrier device (2), a lens holder (5), which is attached to the carrier device (2), and a lens (10) with at least one lens (11), which is received in the lens holder (5) and by means of an adhesive (12) sensitive to UV radiation (16) ) is fixed. According to the invention, UV-transparent areas (14) are formed on the lens holder (5) and at least part of the adhesive (12) is provided in the area of the UV-transparent areas (14).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Kameramodul bzw. Imager-Modul, das insbesondere in einem Fahrzeug einsetzbar ist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.The The invention relates to a camera module or imager module, in particular can be used in a vehicle, as well as a method for its Production.
Derartige Kameramodule mit Fixfokus bzw. festgelegter Brenn- und Gegenstandsweite werden insbesondere in Fahrzeugen bzw. im Automotive-Bereich zu Erfassung eines Außenraums um das Fahrzeug oder auch eines Fahrzeuginnenraums eingesetzt. Hierbei ist ein als Halbleiterbauelement ausgebildeter Bildsensor auf seinem Schaltungsträger bzw. Sensorträger z. B. einer Leiterplatte, zusammen mit weiteren Komponenten montiert, so dass nachfolgend ein Linsenhalter auf den Schaltungsträger gesetzt werden kann, der den Bildsensor nach außen abdichtet und zur Aufnahme des Objektivs dient. Das Objektiv wird von oben in den Linsenhalter eingesetzt, positioniert und fixiert.such Camera modules with fixed focus or fixed focal length and object width especially in vehicles and in the automotive sector Detection of an external space around the vehicle or else one Vehicle interior used. Here is one as a semiconductor device trained image sensor on its circuit carrier or sensor carrier z. B. a circuit board, mounted together with other components, so that subsequently a lens holder on the circuit carrier can be set, which seals the image sensor to the outside and to take the lens. The lens is from the top inserted into the lens holder, positioned and fixed.
Um eine dauerhafte mechanische Sicherung des Abstandes zwischen dem Objektiv und dem Bildsensor zu erreichen, wird das Objektiv im Allgemeinen durch eine Gewinde in den Linsenhalter geschraubt und in der geeigneten Axialposition fixiert. Neben mechanischen Verbindungen wie z. B. Schraubensicherungen werden auch Schweißverbindungen oder Klebetechniken eingesetzt.Around a permanent mechanical assurance of the distance between the Lens and the image sensor to achieve, the lens in general screwed by a thread in the lens holder and in the appropriate Fixed axial position. In addition to mechanical connections such. B. threadlockers Welding or bonding techniques are also used.
Die
Bei Schraubensicherungen können punktuelle Kräfte auf das Objektiv einwirken, das hierdurch in seiner optischen Performanz beeinträchtig werden kann. Bei Laserschweißungen ist zum einen ein relativ hoher Aufwand für die Anlagentechnik und die Sicherheit erforderlich, ferner besteht das Risiko, dass die punktuelle Hitzeeinwirkung mechanische Spannungen in das System einträgt, die einen Verzug bewirken können.at Threadlockers can punctiform forces act on the lens, thereby the optical performance can be affected. For laser welding is on the one hand a relatively high cost for the plant engineering and safety is required, there is also a risk that the punctual heat stress mechanical stresses in the system enters, which can cause a delay.
Nachteilhaft an Klebeverbindungen ist im Allgemeinen, dass die Aushärtung des Klebstoffs länger dauert und je nach Klebstoff-Auslegung durch einen Temperaturschritt herbeizuführen ist. Durch das Handling der Teile zwischen der letzten optischen Prüfung in der Fokussiereinrichtung und auch durch Druckänderungen in der Aufheizphase kann es zu einer nicht kontrollierbaren Defokussierung kommen.disadvantageous At adhesive joints is generally that curing The adhesive takes longer and depending on the adhesive design by a temperature step is to bring. By the handling of the parts between the last optical inspection in the focusing device and also by pressure changes In the heating phase, it can lead to an uncontrollable defocusing come.
Hierbei werden an Kameramodule zum Teil sehr hohe optische Anforderungen gestellt, auch da eine nachträgliche Veränderung der Fokussierung nicht mehr möglich ist. Somit ist der Aufbau sehr sensitiv gegen eine Lageveränderung des Objektivs relativ zum Bildsensor. Schon eine Verschiebung in der Größenordnung von wenigen 10 μm kann die Bildschärfe so verschlechtern, dass das Kameramodul für hochwertige Anwendungen nicht einsetzbar ist.in this connection Some of the camera modules require very high optical demands also a subsequent change Focusing is no longer possible. Thus, the Structure very sensitive to a change in position of the lens relative to the image sensor. Already a shift in the order of magnitude of a few 10 μm, the image sharpness can deteriorate, that the camera module does not work for high quality applications can be used.
Die
Die
Die Ausbildung von Löchern in dem Linsenhalter ermöglicht hierbei zwar die Zuführung von Klebstoff und auch die UV-Bestrahlung zur Aushärtung; derartige Löcher oder Aussparungen in der Wandung des Linsenhalters sind fertigungstechnisch aber nicht unproblematisch, da bei der Herstellung Grate oder Reste stehen bleiben können, die bei der nachfolgenden Montage, d. h. dem Einschrauben des Objektivs von der Oberseite her, abbrechen und somit in den optischen Pfad gelangen können. Durch die so eingebrachten Partikel wächst das Risiko einer Verschlechterung der optischen Eigenschaften und von Ausbeuteverlusten, da die Partikel durch Abschattung oder Streulicht die Bildqualität erheblich verschlechtern können. Weiterhin ist eine derartige zweischrittige Klebung relativ aufwendig. Die erste Klebung durch den UV-aushärtenden Klebstoff erfolgt zunächst lediglich in Randbereichen der Löcher zwischen den Gewinden des Objektivs und des Linsenshalters und wirkt daher nur in lediglich kleinen Flächen, so dass nachfolgend die zusätzliche Verklebung durch den thermisch aushärtenden Kleber in der hierfür vorgesehenen Nut erfolgt.The formation of holes in the lens holder allows this while the supply of adhesive and also the UV irradiation for curing; Such holes or recesses in the wall of the lens holder are manufacturing technology but not unproblematic, since burrs or residues can remain in the production, which break in the subsequent assembly, ie screwing the lens from the top, and thus reach the optical path can. The particles introduced in this way increase the risk of deterioration of the optical properties and of losses in yield, since the particles can significantly impair the image quality due to shading or scattered light. Furthermore, such a two-step bond is relatively expensive. The first bond by the UV-curing adhesive he initially follows only in marginal areas of the holes between the threads of the lens and the lens holder and therefore acts only in small areas, so that subsequently takes place the additional bonding by the thermosetting adhesive in the groove provided for this purpose.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß erfolgt eine Fixierung des Objektivs im Linsenhalter durch einen UV-sensitiven Kleber bzw. Klebstoff, d. h. einen Kleber, der bei oder nach UV-Bestrahlung zumindest teilweise reagiert. Erfindungsgemäß erfolgt die UV-Bestrahlung durch einen UV-transparenten Bereich des Linsenhalters, d. h. durch das Material des Linsenhalters hindurch.According to the invention a fixation of the lens in the lens holder by a UV-sensitive adhesive or adhesive, d. H. an adhesive during or after UV irradiation at least partially reacted. According to the invention the UV irradiation through a UV-transparent region of the lens holder, d. H. through the material of the lens holder.
Hierbei wird erfindungsgemäß unter „UV-transparent” ein Bereich des Linsenhalters verstanden, der zumindest einen hinreichend großen Anteil von UV-Strahlung durchlässt, dass eine Reaktion des UV-sensitiven Klebers einsetzt, wobei ein gewisser Anteil der zugeführten UV-Strahlung absorbiert werden kann.in this connection becomes "UV-transparent" according to the invention Area of the lens holder understood, the at least one sufficient large proportion of UV radiation passes through that a reaction of the UV-sensitive adhesive begins, with a certain Proportion of the supplied UV radiation can be absorbed.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausbildung kann ein UV-aktivierbarer Kleber bzw. Klebstoff eingesetzt werden, der nach der Aktivierung durch die UV-Strahlung nachfolgend bei entsprechenden thermischen Bedingungen, z. B. Raumtemperatur oder auch ergänzender Zuführung von Wärme, ausreagiert.According to one inventive design can be a UV-activatable Glue or adhesive can be used after activation by the UV radiation below at corresponding thermal Conditions, e.g. B. room temperature or supplementary Supply of heat, reacted.
Der Klebstoff wird vorzugsweise zwischen der Außenseite des Objektivs und der zylindrischen Innenfläche eines Halterbereichs des Linsenhalters als Klebefilm eingebracht, der ohne Verbindung zu einem Außenraum ist, d. h. nicht über ein Fenster oder eine Nut mit dem Außenraum verbunden ist.Of the Adhesive is preferably between the outside of the Lens and the cylindrical inner surface of a holder area of the lens holder introduced as an adhesive film, which without connection to an outside space, d. H. not over a window or a groove is connected to the outside space.
Die UV-transparenten Bereiche können insbesondere dünnwandig ausgebildet sein. Erfindungsgemäß wird hierbei erkannt, dass einige derartige dünnwandige Bereiche in Umfangsrichtung verteilt an dem Halterbereich des Linsenhalters ausreichen, um den Kleber zu bestrahlen, so dass die weiteren dickwandigen Bereiche eine hinreichende Stabilität gewährleisten. Somit ist die Ausbildung der dünnwandigen Bereiche für die Stabilität unproblematisch.The UV-transparent areas can be particularly thin-walled be educated. According to the invention is hereby recognized that some such thin-walled areas in Circumferentially distributed on the holder portion of the lens holder sufficient to irradiate the glue, leaving the other thick-walled Ensure adequate stability. Thus, the formation of thin-walled areas for the stability is unproblematic.
Die dünnwandigen Bereiche können somit z. B. als lokal begrenzte Taschen ausgebildet sein, zwischen denen dickwandigere Bereiche ausgebildet sind. insbesondere können diese dünnwandigen Bereiche an der Oberseite des Linsenhalters bzw. seines zylinderförmigen Halterbereichs ausgebildet sein, so dass zwischen und unterhalb dieser dünnwandigen Bereiche eine dickwandigere Ausbildung mit hoher Festigkeit vorgesehen sein kann. Bei einer derartigen Ausbildung ergibt sich insbesondere auch die Möglichkeit einer kostengünstigen Herstellung des Linsenhalters als Spritzgussteil, wobei der Linsenhalter als im Wesentlichen napfförmiges bzw. topfförmiges Bauteil mit breiterem Befestigungsbereich zur Montage auf dem Schaltungsträger und einem noch oben sich anschließenden, im Wesentlichen zylinderförmigen Halterbereich mit an seiner Oberseite verteilt angeordneten Taschen ausgebildet sein kann.The thin-walled areas can thus z. B. as local limited pockets are formed, between which thick-walled Areas are formed. In particular, these thin-walled Areas on the top of the lens holder or its cylindrical Holder area be formed so that between and below These thin-walled areas with a thick-walled training with high strength can be provided. In such a training In particular, there is the possibility of a cost-effective Production of the lens holder as an injection molded part, wherein the lens holder as a substantially cup-shaped or cup-shaped Component with wider mounting area for mounting on the circuit board and one more still adjoining, essentially cylindrical holder area with at its top distributed arranged pockets may be formed.
Erfindungsgemäß ergeben sich einige Vorteile. So kann der Linsenhalter in einer geschlossenen Hülsenwandung, d. h. ohne Öffnungen, Löcher oder Durchbrüche ausgebildet werden und dennoch eine hinreichend großflächige Verklebung erfolgen. Es ergeben sich somit insbesondere nicht die eingangs genannten Probleme, die bei der Ausbildung von Löchern in der Hülsenwandung auftreten können, durch die insbesondere bei der Montage Partikel in den optischen Pfad gelangen können. Erfindungsgemäß kann eine geschlossene, dichte Ausbildung erreicht werden, bei der die Einbringung störender Partikel und Verschmutzungen vermieden wird und dennoch eine großflächige Verklebung erfolgen kann. Weiterhin ist eine kostengünstige Ausbildung des Linsenhalters als ein Bauteil in Spritzgusstechnik aus Kunststoff möglich. Trotz der bereichsweise dünnwandigen Ausbildung wird erfindungsgemäß dennoch eine hohe Stabilität erreicht.According to the invention some advantages. So the lens holder in a closed Sleeve wall, d. H. without openings, holes or Breakthroughs are trained and yet a sufficient large-area bonding done. It turns out thus, in particular, not the problems mentioned in the introduction the formation of holes in the sleeve wall can occur by the particular during assembly Particles can get into the optical path. According to the invention a closed, dense education can be achieved, in which the Incorporation of interfering particles and contamination avoided is and still a large-scale bonding can be done. Furthermore, a low-cost training of Lens holder as a component in injection molding of plastic possible. Despite the partially thin-walled Training is still a high according to the invention Stability achieved.
Durch die Verwendung eines UV-aktivierbaren Klebstoffs kann hierbei zunächst die hohe Festigkeit der Klebeverbindung an den direkt ausgehärteten dünnwandigen Bereichen, und eine nachträgliche Verbesserung der Klebeverbindung durch das Ausreagieren der weiteren Bereiche erreicht werden, an die die UV-Energie zunächst nicht hinreichend eingebracht werden konnte.By the use of a UV-activatable adhesive can in this case first the high strength of the adhesive bond to the directly cured thin-walled areas, and a subsequent improvement the adhesive bond by reacting the other areas be reached, to which the UV energy initially insufficient could be introduced.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass erfindungsgemäß statt einer herkömmlichen Gewindeausbildung zwischen Objektiv und Linsenhalter auch rein axiale Verschiebungen möglich sind, z. B. auch mit glatten zylindrischen Flächen. Hierbei kann z. B. eine Linearverstellung bzw. ein Linearantrieb zur Axialverstellung und Positionierung eingesetzt werden. Somit wird ein zusätzlicher Freiheitsgrad im Azimuth-Winke, d. h.. in der relativen Verdrehung des Objektivs in der Ebene senkrecht zur optischen Achse ermöglicht, um gegebenenfalls die Bildqualität zu verbessern. Erfindungsgemäß ist hierbei eine in situ-Positionierung und Fixierung möglich. Da der UV-aushärtende Kleber in den direkt bestrahlten Bereichen schnell reagiert, kann somit die Positionierung durch z. B. ein Linearantrieb erfolgen, z. B. auch bei eingeschaltetem Bildsensor bzw. Bildsensor unter Auswertung seiner Bildsignale und bei Erreichen der geeigneten Positionierung durch die UV-Bestrahlung die Aushärtung erfolgen, die nachfolgend direkt in situ überprüft werden kann, um bereits eine Endabnahme und gegebenenfalls Aussonderung als Ausschuss zu ermöglichen.Another advantage is that according to the invention instead of a conventional thread formation between the lens and lens holder and purely axial displacements are possible, for. B. also with smooth cylindrical surfaces. This z. B. a linear adjustment or a linear drive for axial adjustment and positioning can be used. Thus, an additional degree of freedom in the azimuth angle, ie. in the relative rotation of the lens in the plane perpendicular to the optical axis allows, if necessary, to improve the image quality. According to the invention, an in situ positioning and fixation is possible. Since the UV-curing adhesive reacts quickly in the directly irradiated areas, thus positioning by z. B. a linear drive, z. B. even when the image sensor or image sensor under evaluation of its image signals and upon reaching the appropriate positioning by the UV irradiation curing, the following directly be checked in situ in order to allow final acceptance and, if necessary, rejection as a committee.
Die
erfindungsgemäßen dünnwandigen Bereiche
ermöglichen hierbei eine höhere Kraftübertragung
als die z. B. in der
Die Lage und Formgebung der UV-durchlässigen Bereiche kann erfindungsgemäß variabel gestaltet werden, um die Integration einer oder mehrerer UV-Lichtquellen im Fokussierabstand zu ermöglichen und die Aufnahme der UV-Lichtquellen in einen Fertigungsprozess zu ermöglichen.The Location and shape of the UV-permeable areas can According to the invention are designed to be variable to the integration of one or more UV light sources in the focusing distance to allow and absorb the UV light sources in to enable a manufacturing process.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments
In
In
den Haltebereich
Erfindungsgemäß ist
die Position des Objektivs
Erfindungsgemäß sind
hierzu in dem Halterbereich
Hierbei können z. B. hochwertige Kunststoffe wie LCP oder PPS verwendet werden, die in der Schmelze sehr niedrig viskos reagieren und somit auch derartig kleine Wandstärken prozesssicher herstellen lassen. Hierbei können unterschiedliche Verstärkungsstoffe bzw. Verstärkungsanteile im Kunststoff zur weiteren Optimierung eingesetzt werden.in this connection can z. B. high quality plastics such as LCP or PPS used which react very viscous in the melt and thus also allow such small wall thicknesses to be produced reliably. Here, different reinforcing materials or reinforcing portions in the plastic for further optimization be used.
Vorteilhafterweise
sind die Innenfläche
Bei
der gezeigten Formgebung kann der gesamte Linsenhalter
Die
Herstellung des erfindungsgemäßen Kameramoduls
aus den drei Baugruppen, d. h. der mit dem Bildsensor
Die
Längsverstellung des Objektivs
Nach
der UV-Bestrahlung und zumindest teilweisen Aushärtung
kann nachfolgend in Schritt St4 die korrekte Fokussierung direkt
durch den Betrieb des Bildsensors
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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