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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kameramodul und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Kameramoduls.
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Stand der Technik
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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.
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An Kameramodulen wird die Schnittstelle zwischen der Leiterplatte bzw. der Grundplatte des Bildsensors meist durch Kleben oder Schrauben miteinander verbunden. Hinzu kommen gelegentlich Verfahren wie Schweißen oder Löten, um eine stoffschlüssige Verbindung herzustellen.
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Die
DE 10 2015 109 040 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Kamera für ein Kraftfahrzeug mit einer Linsenhalterung und einer Leiterplatte. Zusätzlich ist ein Positionierungselement beschrieben, welches einteilig mit der Linsenhalterung ausgebildet ist. Die Leiterplatte ist dabei kraft- und/oder formschlüssig mit dem Positionierungselement verbunden.
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Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer bauraumoptimierten Verbindung zwischen Leiterplatte und Objektivhalter/Gehäuse mit guten Wärmeleitungs- und Halteeigenschaften bereitzustellen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung gibt ein Verfahren zum Fügen eines Kameramoduls an. Das Kameramodul umfasst dabei eine Grundplatte, auf welcher ein Bildsensor angeordnet ist und einen Objektivhalter, in welchem ein Objektiv des Kameramoduls aufgenommen ist, wobei die Grundplatte mit dem Objektivhalter an einem Verbindungsbereich flächig miteinander in Kontakt gebracht und anschließend an dem Verbindungsbereich mittels Durchsetzfügen miteinander verbunden werden.
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Mit dem Durchsetzfügen oder Clinchen können Bauteile miteinander verbunden werden, ohne das ein Zusatzwerkstoff oder zusätzliche Fügeteile benötigt werden. Im Vergleich zu beispielsweise Schweißen kann eine solche Verbindung zwischen Grundplatte und Objektivhalter schneller und wirtschaftlicher hergestellt werden. Zusätzlich muss wie bei einer Schraubverbindung keine zusätzliche Einschraubtiefe für die benötigte Gewindelänge vorgesehen werden. Dadurch kann ein solches Kameramodul kleiner ausgeführt werden, so dass Bauraum eingespart wird. Dies ist insbesondere aufgrund der beengten Einbausituation eines solchen Kameramoduls vorteilhaft.
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Im Vergleich zu einer Klebeverbindung ist auch eine Klebeschicht zwischen Grundplatte und Objektivhalter nicht notwendig. Eine solche Klebeschicht vermindert die Wärmeleitung zwischen der Grundplatte und dem Objektivhalter. Im Gegensatz dazu liegen die Grundplatte und der Objektivhalter erfindungsgemäß flächig direkt aneinander an, so dass die Wärmeleitung wesentlich verbessert ist. Durch das Verbinden der Grundplatte und des Objektivhalters mittels Durchsetzfügen wird somit ein bauraumoptimiertes Kameramodul ausgebildet, welches eine gute Haltbarkeit und eine gute Wärmeleitung aufweist.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird vor dem Durchsetzfügen in dem Verbindungsbereich Material der Grundplatte und/oder des Objektivhalters abgetragen. Dadurch wird die Materialstärke in diesem Bereich vermindert, so dass die Fügekräfte reduziert werden. Durch die geringeren Fügekräfte werden die Spannungen und die Verformungen der Grundplatte beziehungsweise des Objektivhalters reduziert, so dass beispielsweise die Gefahr einer Schädigung des Bildsensors reduziert wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das Durchsetzfügen mit einem länglichen Durchsetzfügestempel durchgeführt, so dass eine längliche Durchsetzfügeverbindung gebildet wird. Zum Ausbilden einer solchen Durchsetzfügeverbindung wirkt der Durchsetzfügestempel mit einem entsprechend länglichen Gegenhalter zusammen. Als längliche Durchsetzfügeverbindung wird dabei eine Verbindung verstanden, bei welcher die Länge der Durchsetzfügeverbindung ein Vielfaches der Breite ist. Vorzugsweise entspricht die Länge der Durchsetzfügeverbindung der Breite einer zu fügenden Seite des Kameramoduls.
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Durch die längliche Durchsetzfügeverbindung kann eine Anzahl an beispielsweise runden Durchsetzfügeverbindungen ersetzt werden. Dadurch ist lediglich eine einzige Durchsetzfügeverbindung notwendig, so dass weniger Arbeitsschritte notwendig sind. Zusätzlich kann eine Dichtigkeit gegen äußere Einflüsse verbessert werden.
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Die Erfindung gibt zusätzlich ein Kameramodul an, welches nach einem solchen Verfahren hergestellt ist. Dieses Kameramodul umfasst dabei eine Grundplatte, auf welcher ein Bildsensor angeordnet ist und ein Objektivhalter, in welchem ein Objektiv des Kameramoduls aufgenommen ist, wobei die Grundplatte und der Objektivhalter wenigstens über eine Durchsetzfügeverbindung miteinander verbunden sind. Mit einem solchen Kameramodul werden die oben genannte Vorteile erzielt.
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Vorzugsweise weisen die Grundplatte und/oder der Objektivhalter, in einem Verbindungsbereich in welchem die Durchsetzfügeverbindung ausgebildet ist, eine reduzierte Wandstärke auf. Ein solches Kameramodul weist die oben genannten Vorteile auf. Zusätzlich kann durch ein solche reduzierte Wandstärke Material eingespart werden, so dass das Kameramodul zusätzlich zu den fehlenden Verbindungselementen, wie beispielsweise Schrauben, leichter ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Durchsetzfügeverbindung eine längliche Geometrie auf. Mit einer solche längliche Durchsetzfügeverbindung werden die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt. Diese längliche Durchsetzfügeverbindung kann dabei in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung zusammen mit einer beispielsweise kreisrunden Durchsetzfügeverbindung verwendet werden, um ein Kameramodul zu Fügen.
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Vorteilhafterweise sind die Grundplatte und/oder der Objektivhalter wenigstens im Bereich der Durchsetzfügeverbindung aus einem metallischen Material ausgebildet. Als Metalle können dabei beispielsweise Aluminium oder Stahl verwendet werden. Durch ein metallisches Material wird gerade in diesem Kontaktbereich die Wärmeleitung verbessert. Auch ist es möglich, dass das der Objektivhalter aus einem unterschiedlichen metallischen Material ausgebildet ist, als die Grundplatte. Dadurch können die Metalle hinsichtlich der benötigten Funktion optimal ausgewählt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind die Grundplatte und/oder der Objektivhalter wenigstens im Bereich der Durchsetzfügeverbindung aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet. Ein Kunststoffmaterial hat den Vorteil, dass ein daraus ausgebildetes Bauteil einfach herstellbar ist und eine Vielzahl an verschiedenen Kunststoffen verfügbar ist. Auch können Kunststoffe ausgewählt werden, welche eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Kunststoffmaterial ist zudem leicht und in der Regel günstiger als metallische Werkstoffe. Entsprechend kann ein leichtes Bauteil ausgebildet werden, welches wirtschaftlich herstellbar ist.
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Darüber hinaus gibt die Erfindung noch eine Kameraanordnung an, welche ein solches Kameramodul umfasst. Mit einer solchen Kameraanordnung werden die zuvor genannten Vorteile erzielt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 Erstes Ausführungsbeispiel eines Kameramoduls vor dem Ausbilden einer Durchsetzfügeverbindung,
- 2 Zweites Ausführungsbeispiel eines Kameramoduls vor dem Ausbilden einer Durchsetzfügeverbindung,
- 3 Ausführungsbeispiel nach 2 während dem Ausbilden einer Durchsetzfügeverbindung,
- 4a Draufsicht auf eine erste Anordnung der Durchsetzfügeverbindungen, und
- 4b Draufsicht auf eine zweite Anordnung der Durchsetzfügeverbindungen.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kameramoduls 10 vor dem Ausbilden einer Durchsetzfügeverbindung 14 (siehe 3 und 4) gezeigt. Das Kameramodul 10 umfasst einen Objektivhalter 18, in dem in einem Ausschnitt 22 ein Objektiv 26 mit einer Linse 30 aufgenommen ist. Das Objektiv 26 ist über ein Klebemittel 34, welcher zwischen Objektivhalter 18 und Objektiv 26 aufgebracht ist, an dem Objektivhalter 18 befestigt.
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Das Kameramodul 10 umfasst zusätzlich eine Grundplatte 38, welche in einem Verbindungsbereich 42 flächig an dem Objektivhalter 18 anliegt. Um ein Inneres des Kameramoduls 10 vor Umwelteinflüssen zu schützen, ist zwischen dem Objektivhalter 18 und der Grundplatte 38 eine Dichtung 46 angeordnet, welche sich in diesem Ausführungsbeispiel direkt an den Verbindungsbereich 42 anschließt. Auf der Grundplatte 38 ist ein Bildsensor 50 angeordnet, welcher über eine Klebstoffschicht 54 mit der Grundplatte 38 verbunden ist. Der Bildsensor 50 ist dabei in einer Flucht mit dem Objektiv 26 angeordnet. Auf der Grundplatte 38 sind zusätzlich Leiterplatten 58 angeordnet, mit denen der Bildsensor 50 elektrisch verbunden ist.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Kameramoduls 10 vor dem Ausbilden einer Durchsetzfügeverbindung 14. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel aus 1 dadurch, dass in dem Verbindungsbereich 42 die Grundplatte 38 und der Objektivhalter 18 eine reduzierte Wandstärke Sw aufweisen. Die Wandstärke Sw ist in diesem Bereich, im Vergleich zu der übrigen Grundplatte 38 bzw. dem übrigen Objektivhalter 18 reduziert. Diese reduzierte Wandstärke Sw kann dabei über eine nachträgliche materialabtragende Bearbeitung hergestellt werden.
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In 3 ist das Ausführungsbeispiel nach 2 während dem Ausbilden einer Durchsetzfügeverbindung 14 gezeigt. Die linke Kameramodulhälfte zeigt dabei den Prozessschritt des Ausbildens der Durchsetzfügeverbindung 14 währenddessen die rechte Kameramodulhälfte die Durchsetzfügeverbindung 14 direkt nach dem Ausbilden zeigt. Um die Durchsetzfügeverbindung 14 auszubilden wird ein Durchsetzfügestempel 62 mit einer Kraft Fs auf der Seite des Objektivhalters 18 auf den Verbindungsbereich 42 aufgebracht. Auf einer gegenüberliegenden Seite wird ein Gegenhalter 66 mit einer Kraft FG auf die Grundplatte 38 aufgebracht. Der Gegenhalter 66 spart einen Bereich 70 aus, in den der Durchsetzfügestempel 62 mit dem umzuformenden Material eingreift.
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Entsprechend wird wie auf der rechte Kameramodulhälfte die ausgebildete Durchsetzfügeverbindung 14 gezeigt. Bei dieser Durchsetzfügeverbindung 14 wird die Grundplatte 38 zusammen mit dem Objektivhalter 18 verformt, so dass diese formschlüssig fest miteinander verbunden sind. Zusätzlich liegen die Grundplatte 38 und der Objektivhalter 18 direkt flächig aneinander an, so dass im Vergleich zu einer beide Elemente verbindenden Klebeschicht bessere Wärmeleitungseigenschaften erzielt werden.
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4a zeigt eine Draufsicht auf eine erste Anordnung der Durchsetzfügeverbindungen 14. In diesem Ausführungsbeispiel sind vier kreisrunde Durchsetzfügeverbindungen 14 ausgebildet, welche in jeder Ecke des Kameramoduls 10 angeordnet sind. In weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispielen können auch lediglich zwei Durchsetzfügeverbindungen 14 ausgebildet werden, welche diagonal zueinander angeordnet sind. Dadurch können Arbeitsschritte eingespart werden.
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In 4b ist ein Draufsicht auf eine zweite Anordnung der Durchsetzfügeverbindung 14 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel sind lediglich zwei Durchsetzfügeverbindungen 14 ausgebildet, die auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Im Vergleich zu dem in 4a gezeigten Ausführungsbeispiel sind diese Durchsetzfügeverbindung 14 jedoch nicht kreisrund sondern länglich ausgebildet und erstrecken sich über eine gesamte Seite des Kameramoduls 10. Eine solche längliche Durchsetzfügeverbindung 14 wird entsprechend mit einem länglichen Durchsetzfügestempel 62 hergestellt. In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel können die kreisrunden Durchsetzfügeverbindungen 14 auch mit den länglichen Durchsetzfügeverbindungen 14 zusammen an einem Kameramodul 10 ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015109040 A1 [0004]
