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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kamera und ein Herstellungsverfahren für eine Kamera.
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Die
WO 2007/110255 offenbart ein Bildaufnahmesystem, insbesondere für Automotive-Anwendungen, das mindestens ein Substrat, einen auf dem Substrat angebrachten und mittels Kontaktierungen kontaktierten Bildsensor und eine optisch transparente Vergußmasse aufweist, wobei die Vergußmasse den Bildsensor, die Kontaktierungen und einen Teil der Substratoberseite bedeckt, wobei in oder an der Vergußmasse eine optische Einrichtung ausgebildet oder befestigt ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kameramoduls, insbesondere eines Kameramoduls für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, offenbart. Das Kameramodul weist wenigstens zwei elektronische Komponenten auf, von denen wenigstens eine ein Bildsensor ist. Zudem weist das Kameramodul wenigstens ein optisches Element auf. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- – Aufbringen einer transparenten Schicht auf die wenigstens zwei elektronischen Komponenten, wobei wenigstens ein erster Teilbereich der transparenten Schicht gleichzeitig das wenigstens eine optische Element ausbildet;
- – Aufbringen einer lichtabsorbierenden Schicht auf wenigstens einen zweiten Teilbereich der transparenten Schicht, welche kein optisches Element ausbildet.
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Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass ein kostengünstiges und gegenüber Umwelteinflüssen robustes Kameramodul hergestellt werden kann. Mittels dieses Verfahrens ist es möglich, mit sehr wenigen Prozessschritten und wenigen Einzelteilen sowie einer platzsparenden Vorrichtung Kameramodule zu fertigen. Folglich kann der Kostenaufwand für Arbeits- und Anlagekosten sowie der Zeitaufwand für die Herstellung und die Logistik reduziert werden.
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Des Weiteren ist es mit diesem Verfahren möglich, elektronische Komponenten des Kameramoduls mittels der transparenten Schicht zu schützen. Die transparente Schicht kann folglich auch die Funktion einer Schutzschicht erfüllen und beispielsweise den Bildsensor derart zu schützen, dass keine störenden Partikel auf den Bildsensor gelangen. Die weiteren optischen Komponenten können ebenfalls durch die Schicht geschützt, beispielsweise fixiert werden. Unter einer elektronischen Komponente kann beispielsweise ein Bildsensor verstanden werden. Zudem werden unter elektronischen Komponenten auch weitere gängige elektronische Bauteile verstanden, wie Chips zur Bildverarbeitung, zur Vorverarbeitung von Daten, oder beliebige weiterer elektronische Chips zum Durchführen von Berechnungen oder Rechenaufgaben. Zudem können unter weiteren elektronischen Komponenten auch lichtempfindliche Schaltungen verstanden werden, die möglichst vor einem Lichteinfall geschützt werden sollten.
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Durch das Aufbringen der lichtabsorbierenden Schicht auf wenigstens einen zweiten Teilbereich der transparenten Schicht, welche kein optisches Element ausbildet, können weitere optische Elemente, welche gegebenenfalls ebenfalls Bestandteil des Kameramoduls sind, vor einer Bestrahlung geschützt werden. Unter einer lichtabsorbierenden Schicht wird hierbei eine Schicht verstanden, die wenigstens einen Teil der auf sie treffenden Strahlung absorbiert/abschirmt. Bevorzugt soll elektromagnetische Strahlung abgeschirmt und/oder absorbiert werden, welche die elektronischen Komponenten negativ beeinflussen könnten. Hierbei kann es sich beispielsweise um Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich handeln. Des Weiteren ist es denkbar, dass die lichtabsorbierende Schicht alternativ oder ergänzend auch Infrarotstrahlung absorbiert, sodass sich unter der Schicht befindliche elektronische Bauteile nicht zu stark aufheizen. Auch Strahlung im ultravioletten Wellenlängenbereich kann mittels einer entsprechenden lichtabsorbierenden Schicht absorbiert werden. Mittels der lichtabsorbierenden Schicht muss nicht zwangsweise jede Wellenlänge absorbiert werden und es muss keine vollständige Absorption einer gewissen Strahlungsart stattfinden. Es ist auch denkbar, dass nur ein Teil des auf die lichtabsorbierende Schicht auftreffenden Lichts von der lichtabsorbierenden Schicht absorbiert wird. Folglich wird auch eine Schicht, die beispielsweise einen Großteil der Strahlung reflektiert, als lichtabsorbierende Schicht bezeichnet.
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Bei dem offenbarten Verfahren kann es sich um ein Zweikomponenten-Spritzgießverfahren handeln. Dies bedeutet, dass sowohl die lichtabsorbierende Schicht als auch die transparente Schicht in einem einzigen Spritzgießverfahren aufgebracht werden. Die für die Schichten verwendeten unterschiedlichen Materialien entsprechen hierbei den zwei Komponenten.
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Beim Spritzgießen kann für die transparente Schicht eine Vergußmasse mit geringer Viskosität verwendet werden, wodurch während des Einspritzvorgangs nur geringe Drücke auftreten. Somit ist es möglich, dass auch Bonddraht-Schaltungen für die Verschaltung unterschiedlicher elektronischer Komponenten verwendet werden können, bzw. dass auf einen separaten Vergießprozess der Bonddraht-Schaltungen verzichtet werden kann. Durch die Vergußmasse wird gleichzeitig eine Schutzschicht ausgebildet, die die Schaltung und den Chip versiegelt und Pixelfehler durch fernhalten von Partikeln verhindert. Des Weiteren wird die temperaturabhängige Änderung des Brechungsindex der speziellen transparenten Vergußmasse gezielt genutzt, um einen thermischen Fokusshift eines Objektivs zu kompensieren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird für die transparente Schicht ein transparenter Kunststoff verwendet. Hierfür bieten sich insbesondere ein Duroplast, ein Flüssigsilikon und/oder eine Vergußmasse auf Polyurethan- oder Epoxidbasis an.
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Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die transparente Schutzschicht mittels eines Spritzgießverfahrens aufgebracht werden kann. Die verwendeten Materialien eignen sich zudem dafür, dass elektronische Komponenten zum einen geschützt werden können und zum anderen eine zweite, in diesem Fall lichtabsorbierende Schicht, auf der transparenten Schicht aufgebracht werden kann. Die Materialien ermöglichen es hierbei, dass eine Vernetzung und damit eine sehr stabile Verbindung zwischen den Schichten erzeugbar ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird das wenigstens eine optische Element mittels eines Konturstempels ausgebildet. Der Konturstempel ist hierbei insbesondere konkav oder konvex oder planparallel ausgeführt.
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Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass beim Aufbringen der transparenten Schutzschicht mittels des Konturstempels ein optisches Element ausgeformt wird. Hierfür ist kein separater Verfahrensschritt notwendig. Zur Erzeugung unterschiedlicher optischer Elemente muss lediglich der Konturstempel ausgetauscht werden, sodass kostengünstig unterschiedlich ausgeführte Kameramodule hergestellt werden können.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird mittels des Konturstempels eine Mikrostrukturierung auf das wenigstens eine optische Element aufgebracht.
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Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass mittels des Konturstempels dem wenigstens einem optischen Element weitere optische Eigenschaften zugewiesen werden können. Beispielsweise ist es möglich, eine Mikrostrukturierung auf dem optischen Element anzubringen, wodurch das optische Element entspiegelnde Eigenschaften erhält. Des Weiteren ist es denkbar, dass mittels des Stempels mehrere kleine Erhebungen auf dem wenigstens einen optischen Element angebracht werden, welche beispielsweise mehrere Mikrolinsen ausbilden. Hierdurch es möglich, Strahlung gezielt auf einzelne Teile des Bildsensors zu lenken. Mittels der Mikrostrukturierung können zudem weitere Lichtbrechungseigenschaften erzeugt werden. Zum Beispiel können durch gewisse Ausformungen unterschiedliche Wellenlängen auf unterschiedliche Teilbereiche eines Bildsensors gelenkt/gebrochen werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die transparente Schicht und die lichtabsorbierende Schicht mittels der gleichen Vorrichtung aufgebracht. Insbesondere kommt hierfür ein gemeinsames Spritzgießwerkzeug zum Einsatz.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass eine sehr einfache, schnelle und effiziente Herstellung des Kameramoduls möglich ist. Des Weiteren können die beiden Schichten aufeinander abgestimmt werden, sodass beispielsweise Synergie-Effekte genutzt werden können. Zum Beispiel ist es denkbar, dass durch die Wahl einer bestimmten Einspritztemperatur und einer Härtungs- und/oder Vernetzungszeit der ersten, transparenten Schicht, eine optimale Haftung der zweiten, lichtabsorbierenden Schicht auf der ersten Schicht ermöglicht wird.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Spritzgießwerkzeug aufgeheizt. Hierfür bieten sich insbesondere Temperaturen zwischen 120 °C und 180 °C an.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass angepasst auf die verwendeten Materialien eine Erhitzung der Vorrichtung stattfinden kann, sodass sich die Materialien im flüssigen Zustand optimal verteilen. Durch die Wahl der richtigen Temperatur kann zudem eine optimale Vernetzung bzw. Haftung an den elektronischen Komponenten und gegebenenfalls auf einem Schaltungsträger gewährleistet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein Schaltungsträger, auf welchem die wenigstens zwei elektronischen Komponenten angebracht sind, in einem zusätzlichen Schritt mittels eines Plasmas und/oder eines Primers vorbehandelt.
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Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine optimale Haftung der transparenten Schicht auf dem Schaltungsträger gewährleistet werden kann. Unter einem Schaltungsträger wird insbesondere ein Sensorträger verstanden, wenn wenigstens ein Sensor auf dem Schaltungsträger angebracht ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird ein beweglicher Formstempel nach dem Aufbringen der transparenten Schicht mittels eines Hydraulikantriebs angehoben.
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Diese Ausführungsform der Erfindung bietet den Vorteil, dass nach dem Aufbringen der transparenten Schicht automatisiert das Aufbringen der lichtabsorbierenden Schicht vorbereitet wird. Folglich kann der Herstellungsprozess des Kameramoduls beschleunigt werden, was zu einem zeitlichen und finanziellen Vorteil führt. Anstelle eines Hydraulikantriebs können auch alternative Konzepte angewendet werden, mit denen ein Formstempel anhebbar/verstellbar ist. Beispielsweise kann anstelle des Hydraulikantriebs ein elektrischer Motor verwendet werden. Der Hydraulikantrieb bietet den Vorteil, dass er kostengünstig und effizient hohe Kräfte liefern kann.
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Zudem wird ein Kameramodul beansprucht, welches insbesondere für einen Einsatz in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Dieses weist wenigstens zwei elektronische Komponenten auf, von denen wenigstens eine elektronische Komponente ein Bildsensor ist. Zudem weist das Kameramodul wenigstens ein optisches Element auf. Das Kameramodul zeichnet sich dadurch aus, dass die elektronischen Komponenten von einer transparenten Schicht umgossen sind, wobei wenigstens ein erster Teilbereich der transparenten Schicht das wenigstens eine optische Element bildet. Auf wenigstens einem zweiten Teilbereich der transparenten Schicht, welche kein optisches Element bildet, ist zudem eine lichtabsorbierende Schicht aufgebracht.
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Dieses Kameramodul bietet den Vorteil, dass wenigstens zwei elektronische Komponenten mittels der transparenten Schicht geschützt werden können und gleichzeitig eine Abschirmung gegen ungewollte elektromagnetische Strahlung von bestimmten elektronischen Komponenten gewährleistet werden kann. Es ist auch denkbar, dass das Kameramodul mehrere Bildsensoren umfasst. In solch einem Fall können mittels der transparenten Schicht auch mehrere optische Elemente gebildet werden.
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Unter umgossen wird hierbei verstanden, dass die Komponenten zumindest Teilweise mit der transparenten Schicht in Kontakt sind. Sie müssen nicht zwangsweise vollständig von der transparenten Schicht umgeben sein. Sind die Komponenten beispielsweise auf einem Schaltungsträger montiert, so muss die Seite, an welcher die Komponenten auf dem Schaltungsträger befestigt sind, nicht mit der transparenten Schutzschicht in Kontakt sein.
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Die transparente Schicht weist jeweils wenigstens einen ersten Teilbereich auf, welcher wenigstens ein optisches Element bildet. Folglich existiert auch ein Teilbereich der transparenten Schicht, welcher kein optisches Element ausbildet. Auf wenigstens einem Teilbereich dieses Teilbereichs ist die lichtabsorbierende Schicht aufgebracht. Das bedeutet, dass die lichtabsorbierende Schicht nicht zwangsweise auf dem gesamten Bereich der transparenten Schicht aufgebracht sein muss, welche kein optisches Element ausbildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Kameramoduls ist die transparente Schicht aus einem transparenten Kunststoff hergestellt. Hierfür eignet/eignen sich insbesondere ein Duroplast, ein Flüssigsilikon und/oder eine Vergußmasse auf Polyurethan- oder Epoxidbasis.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die transparente Schicht und die lichtabsorbierende Schicht fest miteinander verbunden. Diese feste Verbindung kann insbesondere durch eine Vernetzung der Materialien entstehen.
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Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein sehr robustes Kameramodul hergestellt werden kann. Die feste Verbindung zwischen den Schichten kann hierbei durch ein entsprechendes Herstellungsverfahren erzeugt werden. Ist beispielsweise die transparente Schicht beim Aufbringen der lichtabsorbierenden Schicht noch nicht vollständig ausgehärtet, so können beide Schichten gemeinsam Aushärten, wobei eine Vernetzung beider Schichten an der Grenzfläche der Schichten erfolgen kann.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kameramoduls weist das wenigstens eine optische Elemente entspiegelnde Eigenschaften auf. Diese werden insbesondere durch eine aufgebrachte Mikrostrukturierung erzeugt.
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Diese Ausführungsform der Erfindung bietet den Vorteil, dass dem wenigstens einen optischen Element weitere optische Eigenschaften zugewiesen werden können. Diese lassen sich kostengünstig und effizient bereits im Herstellungsverfahren des Kameramoduls erzeugen.
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Des Weiteren wird eine Vorrichtung zur Herstellung des oben beschriebenen Kameramoduls beansprucht. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie wenigstens einen Konturstempel zum Formen des wenigstens einen optischen Elements und wenigstens einen beweglichen Formstempel zur Aufbringung der transparenten Schicht und der lichtabsorbierenden Schicht aufweist, wobei der Kontur- und der Formstempel relativ zueinander bewegbar sind.
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Mittels dieser Vorrichtung ist eine optimale, effiziente und kostengünstige Herstellung des offenbarten Kameramoduls möglich. Durch die Möglichkeit der Verschiebung der Stempel gegeneinander wird gewährleistet, dass maximal auf einem Teilbereich der Schutzschicht, welche kein optisches Element bildet, eine lichtabsorbierende Schicht aufgebracht wird. Der Konturstempel zum Formen des wenigstens einen optischen Elements kann hierbei im Prozessschritt des Aufbringens der lichtabsorbierenden Schicht in der Stellung verweilen, in welcher er sich bereits beim Aufbringen der transparenten Schicht befand. Die Stellung des Formstempels hingegen kann verändert werden, sodass Material zur Bildung der lichtabsorbierenden Schicht eingespritzt werden kann und folglich eine lichtabsorbierende Schicht auf der transparenten Schicht aufgebracht wird.
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Zeichnungen
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1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Kameramodul.
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2 zeigt eine schematische Vorrichtung zur Herstellung eines Kameramoduls.
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3 zeigt eine schematische Vorrichtung zur Herstellung eines Kameramoduls.
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4 zeigt ein Verfahrensdiagramm.
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Ausführungsbeispiel
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In 1 ist ein herkömmliches Kameramodul gezeigt. Dieses weist einen Bildsensor 101, Bonddrähte 106 und Leiterbahnen 105 auf, welche auf einem gemeinsamen Sensorträger angeordnet sind. Zudem weist das Kameramodul ein Optikträger 103 auf, welcher mehrere Linsen 104 umfasst. Dieser Optikträger 103 ist mittels eines Optikhalters 102 in Bezug zu dem Bildsensor 101 positioniert. Zur Fixierung der Ausrichtung des Optikträgers 103 zum Bildsensor 101 oder dem Optikhalter 102 ist der Optikträger 103 mittels einer Verklebung 107 an dem Optikhalter 102 befestigt.
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Durch einen entsprechenden Aufbau entstehen einige Nachteile. Optikhalter 102 und Objektivträger 103 werden aktuell aus unterschiedlichen speziell verstärkten thermoplastischen Kunststoffen hergestellt, die durch die hohen Toleranzanforderungen bezüglich Dimensions- und Lagegenauigkeiten einen entsprechend hohen Einkaufspreis haben. Gleichzeitig sind diese Materialien schwer zu verarbeiten. Da die Kunststoffe und die Verklebung 107 unterschiedliche Wärmeausdehnungen haben, ergeben sich bei Temperaturänderungen Fokusverschiebungen (Fokusshifts) des Objektivs 103 und es werden für die Kompensierung hohe Anforderungen an die Optik 104 gestellt. Die aufwendigen Objektive 103 haben geschliffene Linsen 104, die mit jeder weiteren Linse den ohnehin hohen Einkaufspreis noch einmal erhöhen.
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In 4 ist ein beispielhafter Verfahrenslauf zur Herstellung eines Kameramoduls abgebildet. Das Kameramodul umfasst hierbei wenigstens zwei elektronische Komponenten, von denen wenigstens eine Komponente ein Bildsensor ist. Das Verfahren startet in Schritt 401.
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In Schritt 402 wird eine transparente Schicht auf die wenigstens zwei elektronischen Komponenten aufgebracht. Mittels wenigstens eines ersten Teilbereichs der transparenten Schicht wird hierbei wenigstens ein optisches Element 204 ausgebildet.
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Bevorzugt wird das optische Element in dem Bereich ausgebildet, in welchem sich der Bildsensor befindet. Für die Ausbildung des optischen Elements 204 kann beispielsweise ein Konturstempel 205 vorgesehen sein. Alternativ ist es auch möglich, die Ausformung über andere Hardwarelösungen zu realisieren.
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In Schritt 403 wird eine lichtabsorbierende Schicht auf wenigstens einen zweiten Teilbereich der transparenten Schicht aufgebracht, welche kein optisches Element 204 ausbildet.
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Das Verfahren endet in Schritt 404.
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Der einzelnen Verfahrensschritte werden noch einmal in den 2 und 3 verdeutlicht.
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In 2 ist ein beispielhafter Aufbau der offenbarten Vorrichtung gezeigt, in welcher sich ein Sensorträger 203 befindet, auf welchem ein Bildsensor 201 und eine weitere elektronische Komponente 202, in diesem Fall ein Signalprozessor 202, aufgebracht sind. Zudem befinden sich auf dem Sensorträger 203 auch Bonddrähte 209, mit welchen eine elektronische Verbindung der verschiedenen elektronischen Bauteile 201, 202 und elektronischen Leitung auf dem Sensorträger 203 oder einer entsprechenden Kontaktverbindung hergestellt werden können. Der Sensorträger 203 wird mittels einer Plattenfixierung 214 in Position gehalten. Um die Vorrichtung auf eine optimale Temperatur zu bringen, sind mehrere Heizpatronen 208 in der Vorrichtung angebracht.
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Die Vorrichtung weist zudem zwei Eingänge auf, durch welche eine erste transparente Komponente 210 und eine zweite lichtabsorbierende Komponente 211 eingespritzt werden können. Die Eingänge können hierbei jeweils über ein Nadelverschluss 212, 213 geöffnet und geschlossen werden.
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Im Schritt des Aufbringens der transparenten Schicht auf die wenigstens zwei elektronischen Bauteile 201, 202, 209 ist der Nadelverschluss 12 geöffnet. Hierdurch kann die transparente Komponente 210 in die Vorrichtung gespritzt werden. Die Vorrichtung weist einen Konturstempel 205 und ein beweglichen Formstempel 206 auf, welche beim Aufbringen der transparenten Komponente 210 und folglich der Bildung der transparenten Schicht in eine vordefinierte Stellung gebracht werden. Die Vorrichtung kann hierbei jeweils einen oder mehrere Konturstempel 205 und oder Formstempel 206 umfassen. Mittels des Konturstempels 205 wird beim Aufbringen der transparenten Schicht ein optisches Element gebildet 204, welches über dem Bildsensor 201 angebracht ist. Mittels des beweglichen Formstempels 206 wird eine Kavität definiert, in welche die transparente Komponente 210 eingespritzt werden kann, um auf den elektronischen Komponenten 201, 202, 209 aufgebracht zu werden und die transparente Schicht zu bilden.
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In einem nächsten Schritt erfolgt die Aufbringung der lichtabsorbierenden Komponente 211. Dieser Schritt ist in 3 visualisiert. Der Nadelverschluss 212 ist geschlossen, sodass keine weitere Einspritzung der transparenten Komponente 210 erfolgt. Stattdessen ist der Nadelverschluss 213 geöffnet, sodass die lichtabsorbierende Komponente 211 eingespritzt werden kann. Der Konturstempel 205 befindet sich in unveränderter Position. Der Formstempel 206 wurde jedoch vor und/oder beim Einspritzen der lichtabsorbierenden Komponente 211 angehoben. Das Anheben erfolgt hierbei mittels eines Hydraulikantriebs 207. Es können aber auch alternative Antriebstechniken und/oder Motoren eingesetzt werden, wie beispielsweise ein Elektromotor.
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Durch das Anheben des Formstempels 206 entsteht ein Raum, in welchen die lichtabsorbierende Komponente 211 eingespritzt werden kann, um folglich die lichtabsorbierende Schicht zu bilden. In diesem Ausführungsbeispiel wird die lichtabsorbierende Schicht auf einem Teilbereich der transparenten Schicht aufgebracht. Dieser Teilbereich entspricht dem Bereich der transparenten Schicht, durch welchen kein optisches Element 204 ausgebildet wird. Die lichtabsorbierende Schicht kann allerdings auch nur auf einem Teilbereich des Bereichs der transparenten Schicht ausgebildet werden, durch welchen kein optisches Element 204 gebildet wird. Die lichtabsorbierende Schicht dient hierbei dazu, elektronische Komponenten 202, 209 vor ungewünschter Strahlung zu schützen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung kommt eine Zwei-Komponenten-Spritzgießmaschine mit einem Zwei-Komponenten-Spritzgießwerkzeug zum Einsatz.
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Die Spritzgießmaschine ist mit zwei Elastomeraggregaten 210, 211 ausgerüstet. Diese enthalten jeweils Flüssigsilikon (Liquid-Silikon-Rubber). Zudem weist die Spritzgießmaschine ein Handlingsystem auf.
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In einem ersten Schritt wird mittels des Handlingsystems ein Multichip-Modul in das geöffnete Spritzgießwerkzeug gesetzt und mit Zentrierstiften und/oder einem Vakuum fixiert. Unter ein Multichip-Modul wird hierbei eine Anordnung verstanden, die wenigstens zwei elektronische Komponenten 201, 202 umfasst.
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Diese können beispielsweise auf einem Sensorträger 203 angebracht sein. Für die Fixierung des Multichip-Moduls können auch alternative Befestigungsmöglichkeiten gewählt werden. Beispielsweise können hierfür spezielle Geometrien 214 für eine Plattenfixierung oder eine elektromagnetische Befestigung des Multichip-Moduls vorgesehen sein.
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Nach dem Einsetzen des Multichip-Moduls wird das Werkzeug geschlossen. Durch das Öffnen der gekühlten Nadelverschlussdüse 212 wird das Multichip-Modul mit transparentem Kunststoff 210 überspritzt. Die transparente Komponente 210 ist hierbei entweder ein Flüssigsilikon oder eine transparente Vergußmasse auf Polyurethan- oder Epoxidbasis. Beispielsweise kann das Material ein Silopren LSR 7090 von der Firma Momentive sein.
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Zur Formung des wenigstens einen optischen Elements 204 kommt ein Konturstempel 205 zum Einsatz. Dieser weist eine Werkzeugkavität auf, durch welche das optische Element 204 gebildet wird. Diese Kavität kann wahlweise durch einen Wechsel des Konturstempels konkav, konvex oder planparallel ausgeführt sein. Zur Entspiegelung der Oberfläche des optischen Elements 204, welches beispielsweise als Linse 204 ausgeformt sein kann, kann auf der abformenden Oberfläche des Konturstempels 205 eine Mikrostrukturierung eingebracht sein, welche durch die niedrigviskose erste Komponente optimal abgeformt wird. Niedrigviskos heißt hierbei, dass die erste Komponente, bzw. die transparente Vergußmasse eine Viskosität von 20 mPas bis 500 mPas aufweist. Bevorzugt ist eine Viskosität von etwa 50 mPas zu wählen.
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Das Spritzgießwerkzeug kann beispielsweise mittels elektrischer Heizpatronen 208 auf Temperaturen zwischen 120 °C und 180 °C aufgeheizt werden. Hierdurch kann die transparente Komponente 210 teilvernetzen. Unter einer Aufheizung des Spritzgießwerkzeugs kann hierbei verstanden werden, dass einzelne Teile und/oder Bereiche des Werkzeugs und/oder Werkzeuginnenraums oder das gesamte Werkzeug auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt wird.
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Um eine bessere Haftung der transparenten Vergußmasse 210 auf dem Sensorträger 203 zu erhalten, kann dieser beispielsweise mittels eines Plasmas oder eines Primers vorbehandelt werden.
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Nach einer vorgegebenen Vernetzungszeit wird der bewegliche Formstempel 206 durch einen Hydraulikantrieb 207 angehoben und Bereiche über den zu schützenden Bauteilen 202, 209 freigegeben. In die auf diese Weise neu entstandene Kavität wird die zweite, lichtabsorbierende Komponente 211 eingespritzt.
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Alternativ kann dieser Schritt auch über einen Drehteller und eine damit verbundene Umsetzung des vorumspritzen Multichip-Moduls erfolgen. Anstatt den Formstempel 206 anzuheben, kann dieser auch gedreht werden, sodass auf diese Weise eine neue Kavität entsteht, in welche die zweite, lichtabsorbierende Komponente 211 eingespritzt werden kann. Alternativ kann auch der Aufbau, insbesondere die wenigstens zwei elektronischen Komponenten 201, 202 und das optische Elemente 204 unter dem Formstempel 206 gedreht werden.
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Nach einer vorgegebenen Vernetzungszeit wird das vergossene Multichip-Modul aus dem Werkzeug entnommen und kann beispielsweise in einer separaten Montagelinie mit einem Optikhalter kombiniert werden.
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Mittels dieses Verfahrens können somit zwei elektronische Komponenten 201, 202, in diesem Fall zwei elektronische Chips 201, 202 in nur einem Prozessschritt und mittels nur einem Spritzgießwerkzeug formgebend abgedeckt werden. Der eine Chip 201, der Licht benötigt, durch direkte Abformung einer optischen Linse 204 und der zweite lichtempfindliche Chip 202 durch Abdeckung mit einer lichtundurchlässigen und/oder lichtabsorbierenden Schicht. Da beide Funktionsschichten in einem Werkzeug mit guter Haftung zueinander kombiniert werden, ist keine Fertigung einer weiteren optischen Linse mit Grenzschichtübergängen und zusätzlichen Klebeprozessen notwendig. Somit wird das Kameramodul in kurzer Zykluszeit mit geringem Aufwand und wenigen Fehlerquellen hochpräzise hergestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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