DE102019206266A1 - Method for producing an optical system for a camera device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems (24) für eine Kameraeinrichtung. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte des Anordnens eines Schaltungsträgers (28) mit Elektronikbauteilen (32) in einem Spritzgießwerkzeug (36), des Aufbringens einer ersten Düsenseite (48) auf dem Schaltungsträger (28), so dass Kavitäten (56) über den Elektronikbauteilen (32) ausgebildet werden, des Einspritzens eines Elastomers (20) in die Kavitäten (56), so dass die Elektronikbauteile (32) durch den Elastomer (20) abgedichtet werden, des Aufbringens einer zweiten Düsenseite (82) auf dem Schaltungsträger (28), so dass Gehäusekavitäten (92) ausgebildet werden, des Einspritzens eines wärmeleitfähigen Kunststoffes (108) in die Gehäusekavitäten (92), so dass ein Gehäuse (100) ausgebildet wird, des Aufbringens einer dritten Düsenseite (116) auf dem Schaltungsträger (28), so dass eine Optikelementkavität (128) oberhalb von einem Bildaufnehmer (60) ausgebildet wird, und des Einspritzens eines optischen Elastomers (20) in die Optikelementkavität (128), so dass ein Optikelement (140) ausgebildet wird.The invention relates to a method for producing an optical system (24) for a camera device. The method comprises the steps of arranging a circuit carrier (28) with electronic components (32) in an injection molding tool (36), applying a first nozzle side (48) to the circuit carrier (28) so that cavities (56) over the electronic components ( 32) are formed, the injection of an elastomer (20) into the cavities (56) so that the electronic components (32) are sealed by the elastomer (20), the application of a second nozzle side (82) on the circuit carrier (28), so that housing cavities (92) are formed, the injection of a thermally conductive plastic (108) into the housing cavities (92) so that a housing (100) is formed, the application of a third nozzle side (116) to the circuit carrier (28), so that an optical element cavity (128) is formed above an image recorder (60), and the injection of an optical elastomer (20) into the optical element cavity (128) so that an optical element (140) is produced is educated.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems für eine Kameraeinrichtung.The present invention relates to a method for producing an optical system for a camera device.
Stand der TechnikState of the art
Kamerasysteme finden in vielen Bereichen Anwendung. Beispielsweise werden solche Kamerasysteme in Kraftfahrzeugen als optisches Kamerasystem zum Erfassen von Informationen eingesetzt. Dabei erfassen die Kamerasysteme beispielsweise das Fahrzeugumfeld und liefern Informationen für weitere Fahrzeugsysteme.Camera systems are used in many areas. For example, such camera systems are used in motor vehicles as an optical camera system for capturing information. The camera systems record the vehicle's surroundings, for example, and provide information for other vehicle systems.
Kamerasysteme bestehen dabei aus einem Optikträger, in dem mehrere Linsen zusammengefasst sind, sowie einem Optikhalter und einem Bildaufnehmer.Camera systems consist of an optics carrier in which several lenses are combined, as well as an optics holder and an image sensor.
Aus der
In der
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems gemäß Anspruch 1, eine Kameraeinrichtung mit einem solchen optischen System gemäß Anspruch 9 und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kameraeinrichtung nach Anspruch 10 zur Verfügung gestellt.According to the invention, a method for producing an optical system according to claim 1, a camera device with such an optical system according to claim 9 and a motor vehicle with such a camera device according to claim 10 are provided.
Die Erfindung gibt ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems für eine Kameraeinrichtung an. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte des Anordnens eines Schaltungsträgers mit Elektronikbauteilen in einem Spritzgießwerkzeug, des Aufbringens einer ersten Düsenseite auf dem Schaltungsträger, so dass Kavitäten über den Elektronikbauteilen ausgebildet werden, des Einspritzens eines Elastomers in die Kavitäten, so dass die Elektronikbauteile durch den Elastomer abgedichtet werden, des Aufbringens einer zweiten Düsenseite auf dem Schaltungsträger, so dass Gehäusekavitäten ausgebildet werden, des Einspritzens eines wärmeleitfähigen Kunststoffes in die Gehäusekavitäten, so dass ein Gehäuse ausgebildet wird, des Aufbringens einer dritten Düsenseite auf dem Schaltungsträger, so dass eine Optikelementkavität oberhalb von einem Bildaufnehmer ausgebildet wird, und des Einspritzens eines optischen Elastomers in die Optikelementkavität, so dass ein Optikelement ausgebildet wird.The invention specifies a method for producing an optical system for a camera device. The method comprises the steps of arranging a circuit carrier with electronic components in an injection molding tool, applying a first nozzle side to the circuit carrier so that cavities are formed over the electronic components, and injecting an elastomer into the cavities so that the electronic components are sealed by the elastomer the application of a second nozzle side on the circuit carrier so that housing cavities are formed, the injection of a thermally conductive plastic into the housing cavities so that a housing is formed, the application of a third nozzle side on the circuit carrier so that an optical element cavity above an image recorder and injecting an optical elastomer into the optical element cavity so that an optical element is formed.
Eine Düsenseite im Sinne der Erfindung ist der Teil eines Spritzgießwerkzeuges, durch welches das Kunststoffmaterial in die ausgebildeten Kavitäten eingespritzt wird. Die Kavität stellt hierbei einen Hohlraum dar, welcher zumeist während des Einspritzens ausgefüllt wird. Entsprechend der Erfindung gibt es drei unterschiedliche Düsenseiten, welche jeweils andere Kavitäten ausformen, um unterschiedliche Strukturen auszubilden.A nozzle side in the sense of the invention is that part of an injection molding tool through which the plastic material is injected into the cavities that are formed. The cavity represents a hollow space which is mostly filled during injection. According to the invention, there are three different nozzle sides, which each form different cavities in order to form different structures.
Als Elastomer wird vorzugsweise ein niedrigviskoser Elastomer verwendet. Dieser Elastomer beinhalten besonders bevorzugt einen Haftvermittler. Durch den Haftvermittler können insbesondere die in der Grenzfläche unmischbaren Stoffe eine enge physikalische oder meist chemische Bindung herstellen. Dadurch wird eine Verbindung eines auf diesen aufgebrachten weiteren Kunststoff verbessert. Entsprechend wird die Gefahr eines Ablösens dieser Stoffe wesentlich verringert. Der Elastomer umschließt die Elektronikbauteile dabei luftdicht, so dass diese vor abrasiven Füllstoffen geschützt sind.A low-viscosity elastomer is preferably used as the elastomer. These elastomers particularly preferably contain an adhesion promoter. In particular, the substances immiscible in the interface can create a close physical or mostly chemical bond through the adhesion promoter. This improves the connection of a further plastic applied to it. Accordingly, the risk of these substances becoming detached is significantly reduced. The elastomer encloses the electronic components airtight, so that they are protected from abrasive fillers.
Durch den ein Gehäuse ausbildenden wärmeleitenden Kunststoff kann die Wärme in dem optischen System effektiv nach außen geleitet werden. Dieser Kunststoff ist bevorzugt ein Duroplast. Der optische Elastomer ist dabei eine hochtransparente Komponente, so dass durch den optischen Elastomer das Bildsignal ohne wesentliche Verluste weiterleitbar ist.The heat in the optical system can be effectively conducted to the outside through the thermally conductive plastic forming a housing. This plastic is preferably a thermoset. The optical elastomer is a highly transparent component, so that the image signal can be transmitted through the optical elastomer without significant losses.
Durch die Erfindung werden somit drei verschiedene Kunststoffkomponenten nacheinander auf dem Schaltungsträger aufgespritzt, so dass für jedes auszubildende Bauteil des optischen Systems eine in Bezug auf die Funktion optimale Kunststoffkomponente gewählt werden kann.As a result of the invention, three different plastic components are sprayed onto the circuit carrier one after the other, so that a plastic component that is optimal in terms of function can be selected for each component of the optical system to be formed.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous embodiments and developments emerge from the subclaims as well as from the description with reference to the figures.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die Verfahrensschritte an einer einzigen Fertigungsstation durchgeführt. Unter einer einzigen Fertigungsstation im Sinne der Erfindung wird verstanden, dass der Schaltungsträger zum Durchführen der Verfahrensschritte nicht weitertransportiert werden muss, sondern die Verfahrensschritte an einer festen Position durchgeführt werden. Dementsprechend kommt es zu keiner Verschiebung des Schaltungsträgers, so dass Ungenauigkeiten bei der Ausrichtung des Schaltungsträgers vermieden werden. Ein solches optisches Systems kann dementsprechend genauer gefertigt werden. Dadurch wird insbesondere bei optischen Komponenten die Bildqualität verbessert.In a preferred embodiment of the invention, the method steps are carried out at a single production station. A single production station within the meaning of the invention is understood to mean that the circuit carrier does not have to be transported further to carry out the method steps, but rather the method steps are carried out at a fixed position. Accordingly, there is no displacement of the circuit carrier, so that inaccuracies in the alignment of the circuit carrier are avoided. Such an optical system can accordingly be manufactured more precisely. This improves the image quality, especially in the case of optical components.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der Schaltungsträger nach dem Einspritzen an eine benachbarte Fertigungsstationen weiterbefördert. Bei jeder Fertigungsstation wird somit ein anderer Werkstoff auf den Schaltungsträger aufgebracht. Durch eine solche Anordnung können Schaltungsträger, welche beispielsweise auf einem endlos Nutzen angeordnet sind, gefertigt werden. Zusätzlich kann durch mehrere Fertigungsstationen die Geschwindigkeit einer Fertigung wesentlich erhöht werden, so dass die Kosten für ein solches optisches System gesenkt werden können und dieses damit wirtschaftlicher herstellbar ist.In a further preferred embodiment of the invention, the circuit carrier is conveyed on to an adjacent production station after the injection. A different material is therefore applied to the circuit carrier at each production station. With such an arrangement, circuit carriers which are arranged, for example, on an endless panel can be manufactured. In addition, the speed of a production can be increased significantly by several production stations, so that the costs for such an optical system can be reduced and it can thus be produced more economically.
Vorzugsweise werden mehrere Schaltungsträger gleichzeitig in der Fertigungsstation bearbeitet. Mit anderen Worten wird der Einspritzvorgang nicht nur bei einem einzigen Schaltungsträger durchgeführt, sondern bei mehreren. Vorzugsweise wird die Fertigung gleichzeitig bei vier Schaltungsträgern durchgeführt. Dadurch können die optischen Systeme schneller und damit wirtschaftlicher hergestellt werden.Several circuit carriers are preferably processed simultaneously in the manufacturing station. In other words, the injection process is carried out not only on a single circuit carrier, but on several. Production is preferably carried out simultaneously with four circuit carriers. As a result, the optical systems can be manufactured more quickly and thus more economically.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Schaltungsträger über einen Rastmechanismus in der Fertigungsstation positioniert. Unter einem Rastmechanismus im Sinne der Erfindung werden zwei Elemente verstanden, die bei einer gewünschten Positionierung rastend miteinander zusammenwirken. Eines der Elemente ist dabei an dem Schaltungsträger oder dem Nutzen angeordnet, währenddessen das andere Element an dem Spritzgießwerkzeug befestigt ist. Durch ein Verrasten dieser beiden Elemente wird der Schaltungsträger in der gewünschten Position auf dem Spritzgießwerkzeug positioniert.In an advantageous development, the circuit carrier is positioned in the manufacturing station via a latching mechanism. A latching mechanism in the context of the invention is understood to mean two elements which interact with one another in a latching manner when a desired positioning is achieved. One of the elements is arranged on the circuit carrier or the panel, while the other element is attached to the injection molding tool. By locking these two elements, the circuit carrier is positioned in the desired position on the injection mold.
Vorzugsweise sind mehrere Rastmechanismen vorhanden, um verschiedene mögliche Bewegungsrichtungen des Schaltungsträgers zu begrenzen. Durch die Verwendung eines Rastmechanismuses kann der Schaltungsträger mit einer hohen Genauigkeit auf dem Spritzgießwerkzeug angeordnet werden. Dementsprechend kann das einzuspritzende Material mit hoher Genauigkeit an den dafür vorgesehen Stellen eingespritzt werden. Dadurch wird ein optisches System mit einer hohen Qualität hergestellt.A plurality of latching mechanisms are preferably present in order to limit various possible directions of movement of the circuit carrier. By using a latching mechanism, the circuit carrier can be arranged on the injection molding tool with great accuracy. Accordingly, the material to be injected can be injected at the points provided for it with high accuracy. This produces an optical system with a high quality.
Vorteilhafterweise wird jede Düsenseite kontaktlos zu dem Bildaufnehmer angeordnet. Dies bedeutet, dass nach dem Aufbringen der Düsenseite auf den Schaltungsträger immer ein Spalt zwischen Bildaufnehmer und der Düsenseite vorliegt. Dieser Spalt kann in einem daran anschließenden Einspritzvorgang geschlossen werden. Es wird somit durch das Aufbringen der Düsenseite auf den Schaltungsträger kein Druck bzw. keine Kraft auf den Bildaufnehmer aufgebracht. Dadurch kann ein Brechen des Bildaufnehmers vermieden werden. Die Ausschussrate an defekten optischen Systemen wird dadurch gesenkt und die Wirtschaftlichkeit erhöht. Zudem werden keine oberflächlichen Beschädigungen der Bildaufnehmer generiert, welche die Bildqualität beeinträchtigen können, so dass die Qualität der optischen Systeme erhöht wird.Advantageously, each side of the nozzle is arranged without contact with the image recorder. This means that after the nozzle side has been applied to the circuit carrier, there is always a gap between the image sensor and the nozzle side. This gap can be closed in a subsequent injection process. No pressure or force is therefore applied to the image recorder by applying the nozzle side to the circuit carrier. This can prevent the image sensor from breaking. This reduces the reject rate of defective optical systems and increases profitability. In addition, no superficial damage to the image recorder is generated, which could impair the image quality, so that the quality of the optical systems is increased.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird mit der ersten Düsenseite eine Elastomerschicht mit einer Dicke von 100µm bis 300µm auf dem Bildaufnehmer aufgebracht. Dadurch wird der Bildaufnehmer durch die Elastomerschicht abgedichtet, so dass Verunreinigungen des Bildaufnehmers vermieden werden können. Die Dicke der Elastomerschicht ist dabei derart gewählt, dass diese die optische Qualität des Bildaufnehmers unwesentlich beeinflusst.In a further advantageous embodiment, an elastomer layer with a thickness of 100 μm to 300 μm is applied to the image recorder with the first nozzle side. As a result, the image recorder is sealed by the elastomer layer so that contamination of the image recorder can be avoided. The thickness of the elastomer layer is selected in such a way that it has an insignificant effect on the optical quality of the image recorder.
Vorteilhafterweise weist die Elastomerschicht einen Haftvermittler auf, so dass durch die Elastomerschicht eine bessere Haftung des optische Elastomers oberhalb des Bildaufnehmers erzielt wird. Dadurch wird eine Ablösung mit beispielsweise Lufteinschlüssen vermieden, so dass die Qualität der optischen Systeme verbessert wird.The elastomer layer advantageously has an adhesion promoter, so that better adhesion of the optical elastomer above the image recorder is achieved through the elastomer layer. This avoids detachment with, for example, air pockets, so that the quality of the optical systems is improved.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung werden alle Verfahrensschritte bei derselben Spritzgießwerkzeug-Temperatur durchgeführt. Die Spritzgießwerkzeug-Temperatur ist somit konstant. Vorzugsweise wird eine Temperatur zwischen 130 bis 180°C gewählt. Durch die konstante Temperatur erfährt der Schaltungsträger keine wesentlichen Temperaturunterschiede. Durch Temperaturschwankungen kann sich das eingespritzte Material lösen, so dass die Qualität beeinträchtigt wird. Durch die gleichbleibenden Temperaturen wird somit eine bessere Verbindung zwischen der Oberfläche und dem eingespritzten Material erzielt.According to an expedient embodiment, all process steps are carried out at the same injection mold temperature. The injection mold temperature is therefore constant. A temperature between 130 and 180 ° C. is preferably chosen. Due to the constant temperature, the circuit carrier does not experience any significant temperature differences. Temperature fluctuations can cause the injected material to loosen, affecting quality. Because of the constant temperatures, a better connection between the surface and the injected material is achieved.
Die Erfindung gibt zusätzlich eine Kameraeinrichtung mit einem solchen optischen System und ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem, das mit einer solchen Kameraeinrichtung ausgestaltet ist, an. Mit einer solchen Kameraeinrichtung und einem solchen Kraftfahrzeug können die zu dem optischen System genannten Vorteile erzielt werden.The invention also provides a camera device with such an optical system Motor vehicle with a driver assistance system that is designed with such a camera device. With such a camera device and such a motor vehicle, the advantages mentioned for the optical system can be achieved.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
-
1 Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
2 Schnittansicht während des Einspritzens eines Elastomers, -
3 Draufsicht nach dem Einspritzen des Elastomers, -
4 Schnittansicht während des Einspritzens eines wärmeleitfähigen Kunststoffes, -
5 Draufsicht nach dem Einspritzen eines wärmeleitfähigen Kunststoffes, -
6 Schnittansicht während des Einspritzens eines optischen Elastomers, -
7 Draufsicht nach dem Einspritzen des optischen Elastomers, und -
8 Ausführung des Verfahrens mit benachbarten Fertigungsstationen.
-
1 Embodiment of the method according to the invention, -
2 Sectional view during the injection of an elastomer, -
3 Top view after injecting the elastomer, -
4th Sectional view during the injection of a thermally conductive plastic, -
5 Top view after injecting a thermally conductive plastic, -
6th Sectional view during the injection of an optical elastomer, -
7th Top view after the injection of the optical elastomer, and -
8th Execution of the process with neighboring production stations.
In
In einem zweiten Schritt
Die Verfahrensschritte vier und fünf werden in Verbindung mit den
In einem fünften Schritt
Der sechste und der siebte Verfahrenschritt wird in Verbindung mit den
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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- DE 102015213575 A1 [0006]DE 102015213575 A1 [0006]
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