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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kameramodul für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Kameramoduls.
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Stand der Technik
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Die
DE 102 49 467 A1 offenbart einen Verbindungsstecker für einen Meßfühler, zur Kontaktierung eines Sensorelements des Meßfühlers mit mindestens einem auf einer elektrischen Kontaktfläche des Sensorelements aufliegenden elektrischen Leiter, mit zwei Andruckkörpern und einem Federelement, das die Andruckkörper kraftschlüssig aufeinander festspannt. Hierbei weist jeder Andruckkörper einen vom Federelement beaufschlagten Klemmbereich und einen sich daran vorzugsweise einstückig anschließenden Montierbereich auf. Die Andruckkörper liegen über ein Schwenkgelenk mit zwischen Klemm- und Montierbereich quer verlaufender Schwenkachse so aufeinander, daß die Klemmbereiche durch das Federelement kraftschlüssig aufeinandergespannt und die Montierbereiche mit zum freien Ende hin sich vergrößernden lichten Abstand voneinander abgespreizt sind.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kameramodul für Kraftfahrzeuge anzugeben, das fertigungstechnisch einfach herzustellen und eine zuverlässige elektrische Kontaktierung einer Objektivanordnung ermöglicht und mit welcher eine kraftfreie elektrische Kontaktierung zwischen Objektivanordnung und einer Leiterplatte während der Montage erzielbar ist. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines solchen Kameramoduls bereitzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Kameramodul für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kameramodul aufweist eine Objektivanordnung mit wenigstens einem Objektiv und wenigstens einer elektrischen Kontaktfläche, eine Leiterplattenanordnung mit wenigstens einer Leiterplatte, auf welcher ein Bildsensor und wenigstens eine elektrisch leitfähige Verbindungseinheit angeordnet ist, ein Ausrichtelement, welches zwischen der Objektivanordnung und der Leiterplattenanordnung positioniert ist, so dass die Objektivanordnung in einer zum Bildsensor optisch ausgerichteten Position an der Leiterplattenanordnung befestigbar ist, und ein kraftausübendes Element, welches dazu ausgebildet ist, auf die elektrisch leitfähige Verbindungseinheit eine Kraft auszuüben, derart dass die elektrisch leitfähige Verbindungseinheit und die elektrische Kontaktfläche miteinander verbindbar sind und wenigstens ein elektrischer Strompfad ausbildbar ist, mittels dem wenigstens ein elektrischer Verbraucher an der Objektivanordnung mit der Leiterplatte elektrisch verbindbar ist.
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Im Sinne der Erfindung werden als Objektivanordnung alle Bauteile verstanden, die fest mit wenigstens einem Objektiv verbunden sind und die zusammen als Einheit während des Ausrichtens zusammen mit dem Objektiv zur Leiterplattenanordnung ausgerichtet werden. Dementsprechend umfasst die Leiterplattenanordnung alle Bauteile, die fest mit einer Leiterplatte verbunden sind und gegenüber dieser Einheit, die Objektivanordnung ausgerichtet wird. Beide Anordnungen sind dabei über das Ausrichtelement getrennt, über das eine ausgerichtete Position fixierbar ist, so dass die Objektivanordnung in einer zum Bildsensor optisch ausgerichteten Position an der Leiterplattenanordnung befestigbar ist. Der Strompfad wird durch die Bauteile gebildet, über welche eine elektrische Verbindung zwischen Leiterplattenanordnung zu einem Verbraucher in der Objektivanordnung gebildet ist.
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Eine elektrische Kontaktfläche ist dabei der Bereich an der Objektivanordnung, bei welchem ein Teil des durch die Objektivanordnung gebildeten Strompfads und ein Teil des durch die Leiterplattenanordnung gebildeten Strompfads, miteinander elektrisch verbunden werden können. Mittels der wenigstens einen elektrischen Kontaktfläche kann die Kontaktierung zwischen Objektivanordnung und Leiterplattenanordnung ermöglicht werden. Dabei kann die elektrische Kontaktfläche aus jedem elektrisch leitendem Material bestehen, zum Beispiel Kupfer oder Aluminium. Die Anzahl der elektrischen Kontaktflächen richtet sich nach der Anzahl der erforderlichen elektrischen Verbindungen. Die elektrischen Kontaktflächen können zum Beispiel Volumenquerschnitte, beziehungsweise Leiterquerschnitte umfassen oder direkt auf die Objektivanordnung aufgetragen worden sein, zum Beispiel durch physikalische oder chemische Gasphasenabscheidung, Thermisches Spritzen oder Galvanisieren.
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Ein Ausrichtelement kann beispielsweise als Ausrichtklebeelement oder Schweißzusatzstoff ausgebildet sein oder, falls kein Zusatzstoff zum Befestigen von Objektivanordnung und Kameragehäuse benötigt wird, kann ein Luftspalt zwischen Objektivanordnung und Kameragehäuse als Ausrichtelement aufgefasst werden.
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Die Leiterplattenanordnung kann mehrere Leiterplatten aufweisen. Dabei ist wenigstens auf einer Leiterplatte ein Bildsensor angeordnet. Die Leiterplattenanordnung kann mindestens ein Befestigungselement aufweisen. Dabei kann das Befestigungselement elektrisch leitfähig ausgebildet sein.
Mit dem Befestigungselement kann eine elektrisch leifähige Verbindungseinheit auf der Leiterplattenanordnung angeordnet werden. Damit kann ein Teil des durch die Leiterplattenanordnung gebildeten Strompfads mit der elektrisch leitfähigen Verbindungseinheit physisch und elektrisch verbunden werden. Das Befestigungselement kann dabei als Schraube, Lötung, Schweißung, Klebeelement, Niet, Klemme, Clip oder Verrastung ausgebildet sein.
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Ein elektrischer Verbraucher kann beispielsweise als eine Linsenheizung, eine Objektivheizung, eine Autofokusfunktion, eine aktive Bildstabilisierung, eine variable Blende, eine Beleuchtungen oder als eine Kombinationen hieraus ausgebildet sein.
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Das kraftausübende Element kann als Stift mit Schaft und Kopf ausgebildet sein. Das kraftausübende Element kann auch als Schraube, Niet, Bolzen oder Clip ausgebildet sein.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass somit, nach dem Ausricht-Prozess von Objektivanordnung zur Leiterplattenanordnung, die Objektivanordnung mittels einer elektrisch leitfähigen Verbindungseinheit mit der Leiterplattenanordnung kontaktiert werden kann. Diese leitfähige Verbindungseinheit übt während des Ausrichtens der Objektivanordnung zur Leiterplattenanordnung keine Kraft auf die Objektivanordnung aus. Um ein kraftfreies Ausrichten zu ermöglichen, kann der Abstand wenigstens so groß ausgebildet sein, dass es während des Ausrichtens zu keiner physischen Berührung zwischen der elektrisch leitenden Verbindungseinheit und der Objektivanordnung kommt. Hierdurch kann vermieden werden, dass während des Ausrichtens eine zusätzliche Kraft auf die Objektivanordnung ausgeübt wird. Erst nachdem die Objektivanordnung in der ausgerichteten Position befestigt wurde, wird mit Hilfe von mindestens einem kraftausübendem Element die elektrisch leitfähige Verbindungseinheit mit der elektrischen Kontaktfläche der Objektivanordnung verbunden. Über die Form und Größe der elektrischen Kontaktfläche lassen sich ebenfalls Toleranzen beim Ausricht-Prozess ausgleichen und so eine zuverlässige und einfache elektrische Kontaktierung realisieren. Die Objektivanordnung kann somit ausgerichtet und in der eingestellten Position fixiert werden, ohne dass es zu einer Verstellung der Position durch ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement kommt. Dadurch wird eine hohe Genauigkeit erzielt.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die elektrisch leitfähige Verbindungseinheit elastisch ausgebildet. Dadurch lässt sich eine zuverlässige elektrische Kontaktierung von elektrisch leitfähiger Verbindungseinheit mit der elektrischen Kontaktfläche der Objektivanordnung realisieren. Zudem können Abweichungen und Toleranzen durch das Ausrichten der Objektivanordnung zur Leiterplattenanordnung kompensiert werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die elektrisch leitfähige Verbindungseinheit ein Trägerelement auf, auf dem wenigstens eine elektrisch leitfähige Einheit angeordnet ist. In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Trägerelement elastisch ausgebildet. Die Elastizität der elektrisch leitfähigen Verbindungseinheit kann somit bevorzugt durch ein elastisches Trägerelement realisiert werden, auf dem die wenigstens eine elektrisch leitfähige Einheit angeordnet ist. Auf diese Weise lassen sich die Vorteile von besonders leitfähigen Materialien mit den Vorteilen besonders elastischer Materialien kombinieren. Somit kann eine zuverlässige Kontaktierung der elektrisch leitfähigen Verbindungseinheit mit der elektrischen Kontaktfläche der Objektivanordnung mit geringen elektrischen Verlusten realisiert werden.
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Vorzugsweise ist die elektrisch leitfähige Verbindungseinheit mittels eines Befestigungselements auf der Leiterplatte angeordnet. Dies vereinfacht die Herstellung eines solchen Kameramoduls und spart Bauraum ein. Zudem kann auf diese Weise das Befestigungselement in das Leiterplattenlayout integriert werden, was ebenfalls die Herstellung vereinfacht.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Kameramodul weiterhin ein Kameragehäuse auf, wobei das Kameragehäuse wenigstens einen Durchbruch aufweist, wobei das kraftausübende Element wenigstens teilweise in dem Durchbruch angeordnet ist. Auf diese Weise kann das kraftausübende Element geführt werden. Die elektrisch leitfähige Verbindungseinheit mit der elektrischen Kontaktfläche der Objektivanordnung kann präziser verbunden werden. Zudem führt ein solcher Durchbruch zu einer Vereinfachung der Herstellung des Kameramoduls.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das kraftausübende Element mit dem Kameragehäuse verbindbar ist. Dies kann zum Beispiel durch Einkleben, Einschrauben, Einschweißen, Einpressen, Einrasten oder Einklemmen des kraftausübenden Elements realisiert werden. Auf diese Weise kann die leitfähige Verbindungseinheit dauerhaft mit der elektrischen Kontaktfläche der Objektivanordnung verbunden werden. Außerdem vereinfacht dies die Herstellung eines solchen Kameramoduls.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Durchbruch mittels eines Dichtungselements abdichtbar. Dieses Dichtungselement kann zum Beispiel eine Dichtungsmasse oder eine spezielle Dichtungsgeometrie für das kraftausübende Element sein oder es wird eine abdichtende Klebemasse verwendet. Dies hat den Vorteil, dass das Kameramodul vor externen Einflüssen wie zum Beispiel Feuchtigkeit und Verschmutzung geschützt werden kann.
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Die Erfindung geht weiterhin aus von einem Verfahren zur Herstellung eines oben beschriebenen Kameramoduls mit den folgenden Schritten: Bereitstellen der Leiterplatte, auf welcher der Bildsensor angeordnet ist; Anordnen der elektrisch leitfähigen Verbindungseinheit auf der Leiterplatte; Aufbringen des Ausrichtelements; Ausrichten der Objektivanordnung zum Bildsensor; Befestigen von Objektivanordnung am Kameragehäuse; Miteinanderverbinden der elektrisch leitfähigen Verbindungseinheit und der elektrischen Kontaktfläche zur Ausbildung des elektrischen Strompfades mittels des kraftausübenden Elements.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente. Es zeigen:
- 1A-B Beispiel für eine Leiterplattenanordnung,
- 2A-B Beispiel eines kraftausübenden Elements,
- 3 Beispiel für eine Kameramodul vor dem elektrischen Verbinden von Leiterplattenanordnung und Objektivanordnung,
- 4 Beispiel für ein Kameramodul nach dem elektrischen Verbinden von Leiterplattenanordnung und Objektivanordnung,
- 5 Verfahren zur Herstellung eines Kameramoduls.
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1A-B zeigen beispielhaft eine Leiterplattenanordnung 105, einmal als Vorderansicht (1A) und einmal als Seitenansicht (1B). Die Leiterplattenanordnung 105 weist eine Leiterplatte 101 auf, auf welcher ein Bildsensor 102 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind beispielhaft zwei elektrisch leitfähige Verbindungseinheiten 103-1 und 103-2 angeordnet, welche jeweils mittels eines Befestigungselements (104-1, 104-2) auf der Leiterplatte 101 angeordnet sind. Die elektrisch leitfähigen Verbindungseinheiten 103-1 und 103-2 sind hierbei elektrisch und physisch mit der Leiterplatte 101 verbunden. Dabei ist die elektrisch leitfähige Verbindungseinheit 103-1 mittels des Befestigungselements 104-1 und die elektrische Verbindungseinheit 103-2 mittels des Befestigungselements 104-2 an der Leiterplatte 101 angeordnet.
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2A-B zeigen eine beispielhafte Ausführungsform des kraftausübenden Elements 201, einmal als Seitenansicht (2A) und einmal als Draufsicht (2B). In diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen kraftausübenden Elements 201 handelt es sich um einen Stift 201 mit Kopf 202 und Schaft 203.
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3 zeigt eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kameramoduls 300 vor der Kontaktierung einer Objektivanordnung 308 mit einer Leiterplattenanordnung 105 über wenigstens eine elektrische leitfähige Verbindungseinheit 103. Dabei sieht man in 3 die Leiterplattenanordnung 105, umfassend die Leiterplatte 101, auf der der Bildsensor 102 angeordnet ist und die wenigstens eine elektrische leitfähige Verbindungseinheit 103. Die wenigstens eine elektrische leitfähige Verbindungseinheit 103 ist mittels eines Befestigungselement 104 auf der Leiterplatte 101 angeordnet. Hierdurch ist die wenigstens eine elektrische Verbindungseinheit 103 mit der Leiterplatte 101 elektrisch und physisch verbunden. Diese Leiterplattenanordnung 105 ist über eine Verbindungstelle 307 mit einem Kameragehäuse 303 verbunden. Dabei ist ein Ausrichtelement 305 zwischen der Objektivanordnung 308 und dem Kameragehäuse 303 angeordnet. In dieser beispielhaften Ausführung umfasst die Objektivanordnung 308 ein Objektiv 301 mit einer Linse 302 und einer elektrischen Kontaktfläche 306.
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Während des Ausrichtens der Objektivanordnung 308 zum Bildsensor 102 besteht kein Kontakt zwischen der elektrisch leitfähigen Verbindungseinheit 103 und der elektrischen Kontaktfläche 306. Die elektrische leitfähige Verbindungseinheit 103 ist derart zur Objektivanordnung 308 beabstandet, dass es während des Ausrichtens zu keinerlei Berührung zwischen der Objektivanordnung 308 und der elektrisch leitfähigen Verbindungseinheit 103 kommt. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Kameragehäuse einen Durchbruch 304 auf, durch welchen das kraftausübende Element 201 über den Schaft 203 bis zum Kopf 202 geführt werden kann. Dabei ist der Durchbruch 304 auf eine Weise angeordnet, dass das kraftausübende Element 201 im durchgeführtem Zustand auf die elektrisch leitfähige Verbindungseinheit 104 eine Kraft ausüben kann.
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4 zeigt eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kameramoduls 400. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht dem Ausführungsbeispiel aus 3, mit dem Unterschied, dass die Objektivanordnung 308 mit dem Ausrichtelement 305 am Kameragehäuse 303 in einer ausgerichteten Position befestigt ist. Zudem wird die elektrisch leitfähige Verbindungseinheit 103 mit Hilfe des kraftausübenden Elements 201, welches mit einer Krafteinwirkung 402 beaufschlagt wird, an die elektrische Kontaktfläche 306 angedrückt. Auf diese Weise wird ein elektrischer Strompfad 403 ausgebildet, bei welchem ein Teil des durch die Objektivanordnung 308 gebildeten Strompfads und ein Teil des durch die Leiterplattenanordnung 105 gebildeten Strompfads, miteinander elektrisch verbunden werden. Damit diese Krafteinwirkung 402 dauerhaft auf die elektrisch leitfähige Verbindungseinheit 103 wirken kann, wird das kraftausübende Element 201 am Kameragehäuse 303 befestigt. Im vorliegenden Beispiel wird es hierfür mit einem Dichtungselement 401 abgedichtet. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein klebendes Dichtungselement 401 verwendet, um das kraftausübende Element 201 an dem Kameragehäuse 303 zu befestigen und abzudichten.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen des beschriebenen Kameramoduls 500. Das Verfahren startet im Schritt 501. Im Schritt 502 wird wenigstens eine Leiterplatte bereitgestellt, auf welcher mindestens ein Bildsensor angeordnet ist. Im Schritt 503 wird mindestens eine elektrisch leitfähige Verbindungseinheit auf der Leiterplatte angeordnet. Im darauffolgendem Schritt 504 wird ein Ausrichtelement zwischen Objektivanordnung und Leiterplattenanordnung aufgebracht. Im Schritt 505 wird die Objektivanordnung zum Bildsensor ausgerichtet. Im darauffolgendem Schritt 506 wird die Objektivanordnung am Kameragehäuse über das Ausrichtelement befestigt. Sollte zum Beispiel ein Ausrichtklebeelement zur Befestigung genutzt werden, kann dies durch eine UV-Belichtung oder durch einen Offenprozess passieren. Im Schritt 507 wird die elektrisch leitende Verbindungseinheit und die elektrische Kontaktfläche der Objektivanordnung mit dem kraftausübendem Element, zur Ausbildung des elektrischen Strompfades, miteinander verbunden. Das kraftausübende Element kann dabei an einem Kameragehäuse befestigt werden. Das Verfahren wird im Schritt 508 beendet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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