DE102020209840A1

DE102020209840A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kameramoduls, Kameramodul

Info

Publication number: DE102020209840A1
Application number: DE102020209840.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Moehrle; Nikolai Bauer; Michael Gockel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-08-05
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2022-02-10
Also published as: CN114070974A; US20220046150A1; US11818449B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kameramoduls mit einem ersten Teil (1), vorzugsweise einem Gehäuseteil, und einem zweiten Teil (2), vorzugsweise einer Leiterplatte oder einem Deckelteil, bei dem die beiden Teile (1, 2) formschlüssig verbunden werden. Erfindungsgemäß wird zur Herstellung des Formschlusses ein mit dem ersten Teil (1) verbundenes Verbindungselement (3) in Form einer Lasche, Hülse oder eines Stifts durch eine Öffnung (4) des zweiten Teils (2) geführt, das erste Teil (1) wird zur Anlage am zweiten Teil (2) gebracht und anschließend wird das über das zweite Teil (2) hinausstehende Ende (5) des Verbindungselements (3) in einem Umformprozess eingerollt, so dass das eingerollte Ende (5) unter einer Vorspannung am zweiten Teil (2) anliegt.Die Erfindung betrifft ferner ein Kameramodul.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kameramoduls mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kameramodul.
Das Kameramodul ist insbesondere im Automotivebereich, beispielsweise zur Umfeldüberwachung, einsetzbar. Alternative Einsatzgebiete stellen mobile Endgeräte aus dem Konsumerbereich und/oder professionelle bzw. wissenschaftliche Anwendungen dar.
Stand der Technik
Kamera- oder Imagermodule der vorstehend genannten Art besitzen einen Bildsensor und eine Leiterplatte zur Vorverarbeitung der Informationen des Bildsensors. Bei der Montage des Kameramoduls wird üblicherweise der Bildsensor auf der Leiterplatte angeordnet. Die Leiterplatte wiederum wird mit einem Gehäuseteil des Kameramoduls verbunden. Bei dem Gehäuseteil kann es sich insbesondere um einen Objektivhalter zur Aufnahme eines Objektivs des Kameramoduls handeln. Ferner kann ein Deckelteil zum Schließen des Gehäuseteil vorgesehen sein. Diese wird hierzu ebenfalls mit dem Gehäuseteil verbunden.
Die Verbindung der Leiterplatte und/oder des Deckelteils mit dem Gehäuseteil erfolgt üblicherweise mittels einer Schraub- oder Klebeverbindung. Diese weisen jedoch den Nachteil auf, dass sich durch Relaxationsvorgänge und/oder durch thermisch bedingte Längenänderungen die Verbindung über die Zeit lockern kann. Trifft dies auf die Verbindung des Deckelteils mit dem Gehäuseteil zu, ist das Gehäuse nicht mehr dicht geschlossen. Trifft dies auf die Verbindung der Leiterplatte mit dem Gehäuseteil zu, kann sich die Lage des Bildsensors in Bezug auf die Bildachse des Objektivs ändern, so dass das Kameramodul keine scharfen Bilder mehr erzeugt. Ein Lockern der Verbindungen gilt es daher zu verhindern.
Mit dieser Aufgabe ist die vorliegende Erfindung befasst. Zur Lösung der Aufgabe werden das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Kameramodul mit den Merkmalen des Anspruchs 6 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Das vorgeschlagene Verfahren dient der Herstellung eines Kameramoduls mit einem ersten Teil, vorzugsweise einem Gehäuseteil, und einem zweiten Teil, vorzugsweise einer Leiterplatte oder einem Deckelteil. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren werden die beiden Teile formschlüssig verbunden. Erfindungsgemäß wird zur Herstellung des Formschlusses ein mit dem ersten Teil verbundenes Verbindungselement in Form einer Lasche, Hülse oder eines Stifts durch eine Öffnung des zweiten Teils geführt, das erste Teil wird zur Anlage am zweiten Teil gebracht und anschließend wird das über das zweite Teil hinausstehende Ende des Verbindungselements in einem Umformprozess eingerollt, so dass das eingerollte Ende unter einer Vorspannung am zweiten Teil anliegt.
Über die Vorspannung können Relaxationsvorgänge und/oder thermisch bedingte Längenänderungen kompensiert werden, so dass sich die Verbindung auch auf Dauer nicht lockert. Mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens kann somit eine dauerhaft sichere Verbindung der beiden Teile erreicht werden.
Die Vorspannung wird über das eingerollte Ende des Verbindungselements erzeugt, da dieses beim Umformen nicht nur plastisch, sondern auch elastisch verformt wird und daher wie eine Feder wirkt. Zudem bildet vorzugsweise das eingerollte Ende im Querschnitt keine geschlossene, sondern eine offene Rolle bzw. einen Wulst aus, was die Federwirkung noch erhöht.
In Abhängigkeit von der Form des Verbindungselements kann das eingerollte Ende einen geraden oder ringförmigen Wulst ausbilden. Ein gerader Wulst wird beispielsweise bei Verwendung einer einfachen Lasche als Verbindungselement erzielt. Das Ende kann wahlweise zu der einen oder zu der anderen Seite hin eingerollt werden. Bei Verwendung einer Hülse als Verbindungselement wird das Ende umlaufend nach außen eingerollt, so dass ein ringförmiger Wulst entsteht. Weitere Rollen- bzw. Wulstformen sind ebenfalls möglich.
Bevorzugt wird in einem vorhergehenden Schritt die Öffnung zur Aufnahme des Verbindungselements in das zweite Teil, vorzugsweise in die Leiterplatte oder das Deckelteil, eingebracht. Das Einbringen der Öffnung kann beispielsweise mittels Stanzen oder Bohren erfolgen. Dies hängt unter anderem von der Form und/oder Größe der Öffnung ab. Vorzugsweise wird bzw. werden die Form und/oder Größe der Öffnung an die Form und/oder Größe des mit dem ersten Teil verbundenen Verbindungselements angepasst. Dadurch ist sichergestellt, dass das eingerollte Ende des Verbindungselements sicher an dem zweiten Teil zu liegen kommt und das Verbindungselement nicht „durchrutschen“ kann.
Das mit dem ersten Teil verbundene Verbindungselement, das durch die Öffnung des zweiten Teils geführt wird, kann zusammen mit dem ersten Teil ausgebildet worden sein oder ein separates Bauteil sein, das nachträglich mit dem ersten Teil verbunden wird. Ist letzteres der Fall wird vorzugsweise in einem vorhergehenden Schritt, das heißt bevor das Verbindungselement durch die Öffnung des zweiten Teils geführt und umgeformt wird, das Verbindungselement mit dem ersten Teil verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise mittels einer Schweißverbindung hergestellt werden.
Das Verbindungselement kann eine einfache Lasche, eine Hülse oder ein Stift sein. Sofern das Verbindungselement ein Stift ist, wird vorgeschlagen, dass ein geschlitzter Stift verwendet wird. Durch den Schlitz wird vorzugsweise der Stift in zwei Hälften geteilt, so dass das Verbindungselement leichter umformbar ist, da das Umformen geringere Kräfte erfordert. Ferner kann das Umformwerkzeug derart in den Schlitz eingeführt werden, dass die eine Stifthälfte zu der einen Seite hin und die andere Stifthälfte zu der anderen Seite hin eingerollt werden.
Die Vorspannkräfte zum Niederhalten des zweiten Teils werden somit symmetrisch in Bezug auf die im zweiten Teil ausgebildete Öffnung eingebracht.
Das Einrollen des überstehenden Endes des laschen-, hülsen- oder stiftförmigen Verbindungselements kann beispielsweise mittels Bördeln realisiert werden. Beim Bördeln wird eine Bördelmaschine mit einem geeigneten Bördelwerkzeug eingesetzt. Die Form des Bördelwerkzeugs ist derart gewählt, dass es das über das zweite Teil hinausstehende Ende des Verbindungselements in der gewünschten Weise verformt.
Bevorzugt wird zum Umformen des über das zweite Teil hinausstehenden Endes des Verbindungselements ein Umformwerkzeug mit mindestens einer konkav geformten Fläche verwendet. Wird das Umformwerkzeug über die konkav geformte Fläche zur Anlage an dem überstehenden Ende des Verbindungselements gebracht und weiter in Richtung der beiden zu verbindenden Teile getrieben, gleitet das überstehende Ende des Verbindungselements an der konkav geformten Fläche vorbei und wird dadurch zu einer Rolle verformt.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein Kameramodul mit einem ersten Teil, vorzugsweise einem Gehäuseteil, und einem zweiten Teil, vorzugsweise einer Leiterplatte oder einem Deckelteil, vorgeschlagen. Beide Teile sind formschlüssig verbunden. Erfindungsgemäß ist der Formschluss durch ein mit dem ersten Teil verbundenes Verbindungselement in Form einer Lasche, Hülse oder eines Stifts hergestellt, das durch eine Öffnung des am ersten Teil anliegenden zweiten Teils geführt ist und ein eingerolltes Ende aufweist, das unter einer Vorspannung am zweiten Teil anliegt.
Die Vorspannung wird über das eingerollte Ende des Verbindungselements realisiert, da dieses wie eine Feder wirkt. Zur Optimierung der Federwirkung wird vorgeschlagen, dass das eingerollte Ende im Querschnitt eine offene Rolle bzw. einen Wulst ausbildet. Je nachdem, ob eine Lasche, eine Hülse oder ein Stift als Verbindungselement verwendet wird, kann der Wulst gerade oder ringförmig verlaufen.
Über die Federwirkung des eingerollten Endes des Verbindungselements kann eine besonders dauerhafte Verbindung der beiden Teile des Kameramoduls erreicht werden, da über die Zeit auftretende Relaxationsvorgänge und/oder thermisch bedingte Längenänderungen kompensiert werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist bzw. sind die Form und/oder Größe der Öffnung des zweiten Teils im Wesentlichen an die Form und/oder Größe des mit dem ersten Teil verbundenen Verbindungselements angepasst. Dadurch ist sichergestellt, dass das eingerollte Ende des Verbindungselements sicher auf dem zweiten Teil des Kameramoduls zu liegen kommt.
Das Verbindungselement kann durch das erste Teil ausgebildet werden oder mit dem ersten Teil verbunden, beispielsweise verschweißt, sein. Welche Ausführungsform einfacher und damit kostengünstiger herstellbar ist, hängt unter anderem von der Form des Verbindungselements ab.
Sofern das Verbindungselement ein Stift ist, ist dieser bevorzugt geschlitzt. Das heißt, dass zwei eingerollte Stifthälften unter einer Vorspannung an dem zweiten Teil des Kameramoduls anliegen. Die beiden Stifthälften sind zu unterschiedlichen Seiten hin eingerollt, so dass die Vorspannkraft symmetrisch in Bezug auf die im zweiten Teil ausgebildete Öffnung in das zweite Teil eingeleitet wird.
In Abhängigkeit von der Form des Verbindungselements kann demnach das eingerollte Ende einen geraden Wulst, einen Ringwulst oder zwei im Wesentlichen parallel verlaufende Wülste ausbilden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

1 eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform zur Verbindung zweier Teile eines Kameramoduls, a) in einer Draufsicht vor dem Umformen, b) in einem Längsschnitt beim Umformen und c) in einer Draufsicht nach dem Umformen,
2 eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform zur Verbindung zweier Teile eines Kameramoduls, a) in einer Draufsicht vor dem Umformen, b) in einem Längsschnitt beim Umformen und c) in einer Draufsicht nach dem Umformen und
3 eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform zur Verbindung zweier Teile eines Kameramoduls, a) in einer Draufsicht vor dem Umformen, b) in einem Längsschnitt beim Umformen und c) in einer Draufsicht nach dem Umformen.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Den 1a-1c ist eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kameramoduls zu entnehmen. Bei der Herstellung des Kameramoduls müssen zwei Teile 1, 2 dauerhaft fest miteinander verbunden werden. Das erste Teil 1 ist vorliegend ein Gehäuseteil mit einem Verbindungselement 3 in Form einer Lasche. Das zweite Teil 2 ist vorliegend eine Leiterplatte mit einer schlitzförmigen Öffnung 4. Zum Verbinden der beiden Teile 1, 2 wird die Lasche (Verbindungselement 3) durch die Öffnung 4 geführt, so dass beide Teile 1, 2 aufeinander anliegen. Anschließend wird das über das zweite Teil 2 hinausstehende Ende 5 der Lasche (Verbindungselement 3) mit Hilfe eines Umformwerkzeugs 6 eingerollt, so dass das eingerollte Ende 5 unter einer Vorspannung an dem zweiten Teil 2 anliegt (siehe Pfeil in der 1b). Das Umformwerkzeug 6 weist hierzu eine konkav geformte Fläche 7 auf.
Den 2a-2c ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kameramoduls zu entnehmen. Hier weist das erste Teil 1, vorzugsweise ein Gehäuseteil, ein hülsenförmiges Verbindungselement 3 auf, das durch eine kreisrunde Öffnung 4 des zweiten Teils 2, beispielsweise eine Leiterplatte oder ein Deckelteil, geführt ist. Das überstehende Ende 5 der Hülse (Verbindungselement 3) wird mit Hilfe eines Umformwerkzeugs 5 umlaufend eingerollt, so dass ein umlaufender Wulst ausgebildet wird, der unter einer Vorspannung an dem zweiten Teil 2 anliegt (siehe Pfeile in der 2b). Das Umformwerkzeug 6 weist hierzu eine konzentrisch zur Hülse verlaufende, konkav ausgebildete Fläche 7 auf.
Den 3a-3c ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kameramoduls zu entnehmen. Hier ist das mit dem ersten Teil 1 verbundene Verbindungselement 3 als geschlitzter Stift ausgeführt. Ein Schlitz 8 teilt den Stift in zwei Stifthälften. Die über das zweite Teil 2 hinausstehenden Enden 5 der beiden Stifthälften sind jeweils eingerollt und liegen unter einer Vorspannung am zweiten Teil 2 an (siehe Pfeile in der 3b). Das Umformwerkzeug 6 zum Einrollen der beiden Enden 5 weist zwei konkav geformte Flächen 7 auf, die spiegelsymmetrisch in Bezug auf den Schlitz 8 angeordnet sind. Durch den Schlitz 8 kann das Umformen mit geringerer Kraft bewirkt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kameramoduls mit einem ersten Teil (1), vorzugsweise einem Gehäuseteil, und einem zweiten Teil (2), vorzugsweise einer Leiterplatte oder einem Deckelteil, bei dem die beiden Teile (1, 2) formschlüssig verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Formschlusses ein mit dem ersten Teil (1) verbundenes Verbindungselement (3) in Form einer Lasche, Hülse oder eines Stifts durch eine Öffnung (4) des zweiten Teils (2) geführt wird, das erste Teil (1) zur Anlage am zweiten Teil (2) gebracht wird und anschließend das über das zweite Teil (2) hinausstehende Ende (5) des Verbindungselements (3) in einem Umformprozess eingerollt wird, so dass das eingerollte Ende (5) unter einer Vorspannung am zweiten Teil (2) anliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vorhergehenden Schritt die Öffnung (4) in das zweite Teil (2) eingebracht wird, beispielsweise mittels Stanzen oder Bohren, wobei vorzugsweise die Form und/oder Größe der Öffnung (4) an die Form und/oder Größe des mit dem ersten Teil (1) verbundenen Verbindungselements (3) angepasst wird bzw. werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vorhergehenden Schritt das Verbindungselement (3) mit dem ersten Teil (1) verbunden wird, beispielsweise mittels einer Schweißverbindung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungselement (3) ein geschlitzter Stift verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Umformen des über das zweite Teil (2) hinausstehenden Endes (5) des Verbindungselements (3) ein Umformwerkzeug (6) mit mindestens einer konkav geformten Fläche (7) verwendet wird.
Kameramodul mit einem ersten Teil (1), vorzugsweise einem Gehäuseteil, und einem zweiten Teil (2), vorzugsweise einer Leiterplatte oder einem Deckelteil, die formschlüssig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss durch ein mit dem ersten Teil (1) verbundenes Verbindungselement (3) in Form einer Lasche, Hülse oder eines Stifts hergestellt ist, das durch eine Öffnung (4) des am ersten Teil (1) anliegenden zweiten Teils (2) geführt ist und ein eingerolltes Ende (5) aufweist, das unter einer Vorspannung am zweiten Teil (2) anliegt.
Kameramodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Form und/oder Größe der Öffnung (4) des zweiten Teils (2) im Wesentlichen an die Form und/oder Größe des mit dem ersten Teil (1) verbundenen Verbindungselements (3) angepasst ist bzw. sind.
Kameramodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (3) durch das erste Teil (1) ausgebildet wird oder mit dem ersten Teil (1) verbunden, beispielsweise verschweißt, ist.
Kameramodul nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (3) ein geschlitzter Stift ist.
Kameramodul nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das eingerollte Ende (5) einen geraden Wulst, einen Ringwulst oder zwei im Wesentlichen parallel verlaufende Wülste ausbildet.