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Die Erfindung betrifft eine Kameravorrichtung für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einer solchen Kameravorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen der Kameravorrichtung.
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Eine Kameravorrichtung eines Fahrzeugs umfasst verschiedene elektronische Bauteile, wie beispielsweise einen Bildsensor, einen Bildprozessor, einen Mikrocontroller, einen Speicher und dergleichen. Elektromagnetische Strahlung von elektronischen Bauteilen kann elektronische Bauteile und Geräte in der Umgebung stören. Deswegen ist eine effektive Abschirmung gegenüber elektromagnetischer Interferenz zwischen verschiedenen elektronischen Bauteilen der Kameravorrichtung und zwischen elektronischen Bauteilen der Kameravorrichtung und externen Geräten wünschenswert.
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In
US 2003/016519 A1 wird eine Abschirmung elektromagnetischer Interferenz durch ein sich anpassendes Abschirmgehäuse bereitgestellt. Ein flexibles, metallisiertes, thermisch verformbares Polymer mit Abmessungen, die sich an die Innenseite eines Gehäuses einer Halbleitervorrichtung anpassen, wird direkt auf eine Wand des Gehäuses angewendet. Die Halbleitervorrichtung wird von dem Gehäuse mit dem angebrachten Polymer umgeben und dadurch gegen elektromagnetische Strahlung abgeschirmt. Allerdings ist die Herstellung des Gehäuses mit dem thermisch verformbaren, klebenden Polymer ein aufwendiger Prozess.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Kameravorrichtung für ein Fahrzeug zu schaffen.
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Demgemäß wird eine Kameravorrichtung für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Die Kameravorrichtung umfasst:
- eine Leiterplatte, die sich in einer Haupterstreckungsebene erstreckt,
- ein oder mehrere elektronische Bauteile, die auf einer Oberfläche der Leiterplatte montiert sind,
- ein elektrisch leitendes Gehäuse, in dem die Leiterplatte aufgenommen ist, wobei das Gehäuse eine Wand aufweist, welche sich senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Leiterplatte erstreckt und das eine oder die mehreren elektronischen Bauteile umgibt, und
- elektrisch leitende Elemente zur Abschirmung des einen oder der mehreren elektronischen Bauteile gegen elektromagnetische Interferenz, wobei die elektrisch leitenden Elemente:
- auf der Oberfläche der Leiterplatte oberflächenmontiert sind, so dass sie das eine oder die mehreren elektronischen Bauteile umgeben, und
- zwischen der Wand und der Leiterplatte elastisch komprimiert sind.
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Die elektrisch leitende Wand des Gehäuses und die elektrisch leitenden Elemente wirken zusammen, um eine (lokale) elektromagnetische-Interferenz-Schirmung (engl. electromagnetic interference shield, EMI-Schirmung) für das eine oder die mehreren elektronischen Bauteile bereitzustellen. Damit wird eine Schirmung gegenüber dem Eintritt oder Austritt elektromagnetischer Strahlung, z.B. im Radiofrequenzbereich und/oder Mikrowellenfrequenzbereich, in den oder aus dem abgeschirmten Bereich geschaffen. Folglich kann verhindert werden, dass von dem einen oder den mehreren elektronischen Bauteilen, welche von der Schirmung umgeben sind, erzeugte elektromagnetische Strahlung andere elektronische Bauteile auf der gleichen Leiterplatte, andere elektronische Bauteile der Kameravorrichtung und/oder andere elektronische Geräte in dem Fahrzeug beeinträchtigt. Außerdem können das eine oder die mehreren von der Schirmung umgebenen elektronischen Bauteile gegen elektromagnetische Strahlung von außen geschützt werden.
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Die elektrisch leitenden Elemente sind als Oberflächen-montierbare Bauteile (engl. surface mountable devices, SMD) ausgestaltet. Daher können sie einfach auf der Leiterplatte montiert werden. Zudem können sie einfach mit einem elektrischen Massepotential der Leiterplatte verbunden werden. Insbesondere können die elektrisch leitenden Elemente mittels einer Standard-Oberflächenmontagetechnologie (engl. surface mount technology, SMT) montiert werden. Insbesondere können sie vollautomatisch auf der Leiterplatte angebracht werden. Zum Beispiel können die elektrisch leitenden Elemente Bauteile sein, die mittels einer Gurt- und Spulen-Leiterplattenbestückung (engl. tape-and-reel-fed components) durch Verwendung von beispielsweise einem Vakuumkopf am Ende eines Hochgeschwindigkeitsbestückungssystems auf der Leiterplatte montiert werden. Zum Beispiel können die elektrisch leitenden Elemente zusammen mit den elektronischen Bauteilen durch Verwendung derselben Maschine und/oder innerhalb desselben oder eines nachfolgenden Herstellungsschritts auf der Leiterplatte montiert werden. Insbesondere können die elektrisch leitenden Elemente auf Oberflächenmontier-Verbindungsstellen (engl. surface-mount pads) auf der Leiterplatte gelötet werden. Sie können zum Beispiel mittels Reflow-Lötens auf die Leiterplatte gelötet werden. Reflow-Löten umfasst Erhitzen und Schmelzen einer vorher auf der Leiterplatte bereitgestellten Lötstelle (engl. soldering pad), beispielsweise durch Anwenden von Infrarotstrahlung, Laserstrahlung oder eines Gases, und Verbinden des SMD mit der aufgeschmolzenen Lötstelle.
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Dadurch, dass die elektrisch leitenden Elemente elastisch deformierbar sind, kann der elektrische Kontakt zwischen dem elektrisch leitenden Kameragehäuse und der Leiterplatte (z.B. einer Masseleitung der Leiterplatte) verbessert werden. Daher können aufgrund mechanischer Toleranzen und Krümmungen bestehende unebene Gegenflächen durch die elastisch deformierbaren, elektrisch leitenden Elemente ausgeglichen werden, und es kann ein Entweichen elektromagnetischer Strahlung verringert werden. Zudem kann ein zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen dem elektrisch leitenden Kameragehäuse und der Leiterplatte (z.B. einer Masseleitung der Leiterplatte) auch im Fall von mechanischer Beanspruchung (z.B. Biegung) erreicht werden.
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Die elektrisch leitenden Elemente sind insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Leiterplatte elastisch verformbar.
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Das Gehäuse weist zum Beispiel Seitenwände auf, die sich im Wesentlichen in einer in Bezug auf die Haupterstreckungsebene der Leiterplatte senkrechten Richtung erstrecken. Die Leiterplatte ist zum Beispiel vollständig zwischen den Seitenwänden des Gehäuses aufgenommen. Die Seitenwände des Gehäuses können mit einem Massepotential der Leiterplatte elektrisch verbunden sein und als eine globale elektromagnetische-Interferenz-Schirmung der gesamten Leiterplatte, d.h. für alle elektronischen Bauteile auf der Leiterplatte, wirken. Außerdem ist die beanspruchte Wand zum Beispiel zusätzlich zu besagten Seitenwänden vorgesehen und wirkt mit den elektrisch leitenden Elementen zusammen, um eine lokale (d.h. zweite) elektromagnetische-Interferenz-Schirmung für das eine oder die mehreren elektronischen Bauteile bereitzustellen, welche von der beanspruchten Wand und den elektrisch leitenden Elementen umgeben sind.
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Die mit den elektrisch leitenden SMD-Elementen zusammenwirkende Wand weist zum Beispiel eine Kontaktfläche zum Kontaktieren der elektrisch leitenden Elemente auf. Die Kontaktfläche ist insbesondere parallel zur Haupterstreckungsebene der Leiterplatte angeordnet. Die Kontaktfläche ist insbesondere die Stirnseite der sich senkrecht zur Haupterstreckungsebene erstreckenden Wand. Die Wand ist zum Beispiel integral (z. B. einstückig) mit dem Gehäuse ausgebildet. Die Wand ist zum Beispiel eine umlaufende Wand.
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Die Kameravorrichtung wird insbesondere in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Das Fahrzeug ist zum Beispiel ein Personenkraftfahrzeug, ein Auto, ein Bus, ein Sportnutzfahrzeug (engl. sport utility vehicle, SUV), ein Lastwagen, ein Zug, ein Wasserkraftfahrzeug und/oder ein Flugzeug. Die Kameravorrichtung kann auch in einem autonom oder halbautonom fahrenden Fahrzeug verwendet werden.
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Die Kameravorrichtung ist zum Beispiel dazu eingerichtet, mit einer zentralen elektronischen Steuervorrichtung (engl. electronic control unit, ECU) des Fahrzeugs verbunden zu werden.
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Die Kameravorrichtung ist zum Beispiel an einer Innenseite eines Fensters des Fahrzeugs, wie beispielsweise einer Windschutzscheibe (vordere Windschutzscheibe) oder einer Heckscheibe des Fahrzeugs, angeordnet. Wenn die Kameravorrichtung an der Innenseite der Windschutzscheibe (vordere Windschutzscheibe) angeordnet ist, wird sie eine Frontkamera genannt. Allerdings kann die Kameravorrichtung auch an einem anderen Fenster des Fahrzeugs angeordnet sein.
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In Ausführungsformen weist das Gehäuse einen ersten Teil und einen zweiten Teil auf, und weist der erste Teil die Wand auf.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst/umfassen eines, einige oder alle der elektrisch leitenden Elemente einen elektrisch leitenden und elastisch deformierbaren Dichtungsabschnitt, der mit der Wand in Kontakt ist, und einen elektrisch leitenden Anbringungsabschnitt, der auf der Oberfläche der Leiterplatte montiert ist.
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Der Dichtungsabschnitt kann zwischen der Wand und dem auf der Leiterplatte angebrachten Anbringungsabschnitt komprimiert sein, um einen guten mechanischen und damit elektrischen Kontakt zwischen dem Gehäuse und einer Masseleitung der Leiterplatte herzustellen.
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Der Anbringungsabschnitt umfasst zum Beispiel eine lötbare Scheibe. Der Anbringungsabschnitt und der Dichtungsabschnitt sind zum Beispiel durch mechanische Mittel, wie beispielsweise eine Klemme, oder durch einen Klebstoff aneinander befestigt.
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In Ausführungsformen umfasst der Dichtungsabschnitt eine innere Öffnung zur Erhöhung der Kompressibilität des Dichtungsabschnitts. Die Öffnung ist zum Beispiel eine Durchgangsöffnung, welche sich parallel zur Haupterstreckungsebene der Leiterplatte erstreckt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Dichtungsabschnitt einen elastomeren Innenkern und eine elektrisch leitende Außenschicht.
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Der elastomere Innenkern weist zum Beispiel ein Hochtemperatur-Elastomermaterial auf, um Löttemperaturen standzuhalten. Das Elastomermaterial umfasst zum Beispiel Silikon, Fluorkohlenwasserstoff, Fluorsilikon usw. Der elastomere Innenkern kann auch eine andere Art von elastomeren Material aufweisen.
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Die elektrisch leitende Außenschicht weist ein Metall auf, wie beispielsweise Kupfer, Gold, Silber und/oder Zinn usw. Zum Beispiel weist die elektrisch leitende Außenschicht ein Basismaterial, wie beispielsweise Kunststoff oder Metall (z.B. Kuper oder Messing) auf, welches mit einer hoch-leitfähigen Metallschicht, wie beispielsweise Gold, Silber oder Zinn usw., beschichtet ist.
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In einem anderen Beispiel kann der Dichtungsabschnitt zum Beispiel ein elektrisch leitendes Dichtungsmaterial aufweisen. Das elektrisch leitende Dichtungsmaterial umfasst zum Beispiel elektrisch leitende Teilchen in einem elastomeren Bindungsmaterial, d.h. eine Mischung aus elektrisch leitenden Teilchen und einem elastomeren Material. Die Mischung ist zum Beispiel in Form einer Paste, Dispersion oder eines Puders zur Bildung des Dichtungsabschnitts bereitgestellt. Das elektrisch leitende Dichtungsmaterial weist zum Beispiel eine elektrisch leitende Polymermatrix, ein elektrisch leitendes Polytetrafluoroethylen (PTFE), einen partikelgefüllten Schaumstoff oder dergleichen auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst/umfassen eines, einige oder alle der elektrisch leitenden Elemente ein Federelement, das mit der Wand in Kontakt ist, und einen elektrisch leitenden Anbringungsabschnitt, der auf der Oberfläche der Leiterplatte montiert ist.
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Das Federelement kann zwischen der Wand und dem auf der Leiterplatte angebrachten Anbringungsabschnitt komprimiert sein, um - mittels der Federkraft - einen guten mechanischen und damit elektrischen Kontakt zwischen dem Gehäuse und einer Masseleitung der Leiterplatte herzustellen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kameravorrichtung ein Bildaufnahme-Modul zum Bereitstellen von Bilddaten einer Umgebung des Fahrzeugs. Zudem weist das eine oder weisen die mehreren elektronischen Bauteile eine Bildprozessor-Einheit zum Verbreiten der von dem Bildaufnahme-Modul bereitgestellten Bilddaten, eine Speicher-Einheit zum Speichern der Bilddaten und/oder einen Kommunikationsbus zum Übertragen der Bilddaten zwischen der Bildprozessor-Einheit und der Speicher-Einheit auf.
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Abhängig von der Position der Kameravorrichtung und des Bildaufnahme-Moduls in dem Fahrzeug können verschiedene Bereiche vor, hinter und/oder an den Seiten des Fahrzeugs überwacht werden. Insbesondere können durch Verwendung des Bildaufnahme-Moduls ruhende oder bewegte Objekte erfasst werden, wie beispielsweise andere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten (z. B. Schlaglöcher oder Steine), Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen oder Freiräume (z. B. Parklücken).
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Das Bildaufnahme-Modul der Kameravorrichtung umfasst insbesondere ein optisches System, das zum Beispiel ein Objektiv, eine Linse oder dergleichen aufweist. Weiterhin umfasst das Bildaufnahme-Modul eine Bildsensor-Einheit, die zum Beispiel eine CCD-Kamera (Charged Coupled Device) oder einen CMOS-Sensor (Complementary Metal-Oxide Semiconductor-Sensor), aufweist. Das Bildaufnahme-Modul ist zum Beispiel dazu eingerichtet, hochaufgelöste Bilder der Umgebung des Fahrzeugs aufzunehmen. Die Bildsensor-Einheit des Bildaufnahme-Moduls kann auf der Leiterplatte angebracht sein. Alternativ kann die Kameravorrichtung eine weitere separate Leiterplatte aufweisen, welche derart angeordnet ist, dass sie die optische Achse des optischen Systems des Bildaufnahme-Moduls schneidet, und welche die Bildsensor-Einheit aufweist.
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Die Bildprozessor-Einheit ist insbesondere als eine auf der Leiterplatte montierte elektronische Hardwarekomponente realisiert. Die Bildprozessor-Einheit dient insbesondere zum Analysieren und Interpretieren von durch das Bildaufnahme-Modul aufgenommenen Bilddaten. Die Bildprozessor-Einheit weist zum Beispiel einen Videoprozessor auf. Die Bildprozessor-Einheit weist zum Beispiel einen Graphikprozessor auf. Die Bildprozessor-Einheit weist zum Beispiel einen Hochleistungsprozessor mit einer Taktrate von 1 GHz oder größer, 2 GHz oder größer, 3 GHz oder größer, 4 GHz oder größer, 5 GHz oder größer und/oder 10 GHz oder größer auf.
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Die Speicher-Einheit ist insbesondere als eine auf der Leiterplatte montierte elektronische Hardwarekomponente realisiert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Gehäuse einen ersten Teil und einen zweiten Teil, wobei der erste Teil die Wand aufweist, die Wand mindestens eine Durchgangsöffnung aufweist, welche sich senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Leiterplatte erstreckt, und die Kameravorrichtung ein oder mehrere elektrisch leitende Befestigungselemente aufweist, welche den ersten und zweiten Teil des Gehäuses mechanisch aneinander befestigt. Außerdem durchdringt mindestens eines des einen oder der mehreren Befestigungselemente eine entsprechende der mindestens einen Durchgangsöffnung der Wand und eine entsprechende Durchgangsöffnung der Leiterplatte und fungiert als ein zusätzliches elektrisch leitendes Element zur Abschirmung des einen oder der mehreren elektronischen Bauteile gegen elektromagnetische Interferenz.
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Dadurch, dass die Befestigungselemente (einige der Befestigungselemente), welche zur Befestigung des ersten und zweiten Gehäuseteils aneinander und zusammen mit Leiterplatte erforderlich sind, auch als zusätzliches elektrisch leitendes Element zur Abschirmung des einen oder der mehreren elektronischen Bauteile gegen elektromagnetische Interferenz verwendet werden, kann die Herstellung der Kameravorrichtung vereinfacht werden. Insbesondere ist eine kleinere Anzahl von elektrisch leitenden Elemente als SMD-Bauteile erforderlich.
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Die Befestigungselemente sind zum Beispiel Schrauben. Die Befestigungselemente weisen zum Beispiel einen Gewindeabschnitt auf. Entsprechende Öffnungen des Gehäuses, z.B. des zweiten Teils des Gehäuses, weisen zum Beispiel einen dazu passenden Gewindeabschnitt auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die elektrisch leitenden Elemente mit Abstand zueinander auf der Oberfläche der Leiterplatte angeordnet.
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Damit kann die Anzahl der elektrisch leitenden Elemente verringert werden. Zudem können die elektrisch leitenden Elemente einfach auf der Leiterplatte montiert werden.
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Zum Beispiel ist eine Größe eines Zwischenraums zwischen jeweils zwei benachbarten elektrisch leitenden Elementen derart gewählt, dass eine hohe Schirmungswirkung im 2G-Band, im 3G-Band und/oder im 5G-Band erreicht wird. Dies ermöglicht eine gute elektromagnetische Schirmungseffizienz insbesondere für an der vorderen Windschutzscheibe angebrachte Kameras, wo oft 2G-, 3G-, 5G- und andere Antennen in unmittelbarer Nähe zur Kamera angeordnet sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt eine Größe eines Zwischenraums zwischen jeweils zwei benachbarten elektrisch leitenden Elemente 3 cm oder weniger, 1,5 cm oder weniger, 1 cm oder weniger, 0,5 cm oder weniger und/oder 0,3 cm oder weniger, und/oder beträgt eine Größe eines Zwischenraums zwischen jedem Paar eines elektrisch leitenden Elements und eines benachbarten zusätzlichen elektrisch leitenden Elements 3 cm oder weniger, 1,5 cm oder weniger, 1 cm oder weniger, 0,5 cm oder weniger und/oder 0,3 cm oder weniger.
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Mit Zwischenräumen mit einer Größe von 3 cm oder weniger kann elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz von 1 GHz und darunter effizient abgeschirmt werden. Mit Zwischenräumen von 1,5 cm oder weniger kann elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz von 2 GHz und darunter effizient abgeschirmt werden. Mit Zwischenräumen von 1 cm oder weniger kann elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz von 3 GHz und darunter effizient abgeschirmt werden. Mit Zwischenräumen von 0,5 cm oder weniger kann elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz von 6 GHz und darunter effizient abgeschirmt werden. Mit Zwischenräumen von 0,3 cm oder weniger kann elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz von 10 GHz und darunter effizient abgeschirmt werden.
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Um zum Beispiel elektromagnetische Strahlung eines Prozessors mit einer Taktrate von 1,2 GHz effizient abzuschirmen, ist ein Zwischenraum von 0,5 cm erforderlich, da der Prozessor zusätzlich zu einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Frequenz von 1,2 GHz eine markante Oberschwingung bei 3,6 GHz erzeugt, welche im 5G-Band liegt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt die Gesamtzahl der elektrisch leitenden Elemente, welche das eine oder die mehreren elektronischen Bauteile umgeben, vier, sechs, acht, zehn, sechzehn oder mehr, und/oder beträgt Gesamtzahl der elektrisch leitenden Elemente und der zusätzlichen elektrisch leitenden Elemente, welche zusammen das eine oder die mehreren elektronischen Bauteile umgeben vier, sechs, acht, zehn, sechzehn oder mehr.
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Durch eine größere Anzahl elektrisch leitender Elemente können kleinere Zwischenraumgrößen unter Verwendung derselben Art von elektrisch leitenden Elementen realisiert werden. Damit kann eine hochfrequente elektromagnetische Strahlung abgeschirmt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug mit einer wie vorstehend beschriebenen Kameravorrichtung vorgeschlagen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen einer Kameravorrichtung für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Das Verfahren weist die Schritte auf:
- Bereitstellen einer Leiterplatte, die sich in einer Haupterstreckungsebene erstreckt,
- Montieren eines oder mehrerer elektronischer Bauteile auf einer Oberfläche der Leiterplatte,
- Montieren elektrisch leitender Elemente mittels einer Oberflächenmontagetechnologie auf der Oberfläche der Leiterplatte und derart, dass sie das eine oder die mehreren elektronischen Bauteile umgeben,
- Bereitstellen eines elektrisch leitenden Gehäuses mit einer Wand, die dazu eingerichtet ist, sich im zusammengebauten Zustand der Kameravorrichtung, senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Leiterplatte zu erstrecken, und
- Aufnehmen der Leiterplatte in dem Gehäuse, so dass die Wand des Gehäuses auf den elektrisch leitenden Elementen angeordnet wird und die elektrisch leitenden Elemente zwischen der Wand und der Leiterplatte elastisch komprimiert werden.
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Die in Verbindung mit der Kameravorrichtung beschriebenen Merkmale gelten für das Fahrzeug oder das Verfahren gemäß den weiteren Aspekten entsprechend und umkehrt.
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Die vorliegend genannten Einheiten, wie beispielsweise die Bildprozessor-Einheit, die Speicher-Einheit und der Kommunikationsbus (Kommunikationsbus-Einheit), sind insbesondere hardwaretechnisch implementiert. Die entsprechende Einheit kann als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die Vorrichtung eine zentrale Recheneinheit (engl. central processing unit, CPU), eine Graphikprozessor-Einheit (engl. graphical processing unit, GPU), eine programmierbare Hardware-Logik (z. B. ein feldprogrammierbares Gate-Array, field programmable gate array, FPGA), einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (application-specific integrated circuit, ASIC) oder dergleichen aufweisen. Außerdem können die eine oder mehreren Einheiten zusammen in einer einzigen Hardware-Vorrichtung implementiert sein, und sie können zum Beispiel Schnittstellen und dergleichen teilen. Die Einheiten können auch in separaten Hardware-Bauteilen realisiert sein.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung oder alternative Lösungen umfassen auch hierin nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsformen beschriebenen Merkmale. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte und -merkmale zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen.
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Im Folgenden wird die Erfindung im Detail anhand von bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug zu den folgenden Figuren beschrieben.
- 1 zeigt eine Vorderansicht eines Fahrzeugs;
- 2 zeigt eine Kameravorrichtung des Fahrzeugs aus 1 gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Querschnittsansicht;
- 3 zeigt eine Leiterplatte der Kameravorrichtung aus 2 in einer Ansicht von unten;
- 4 zeigt einen ersten Teil eines Gehäuses der Kameravorrichtung aus 2 in einer Draufsicht;
- 5 zeigt ein elektrisch leitendes Element der Kameravorrichtung aus 2 gemäß einer Ausführungsform;
- 6 zeigt ein elektrisch leitendes Element der Kameravorrichtung aus 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- 7 zeigt ein elektrisch leitendes Element der Kameravorrichtung aus 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- 8 zeigt eine Kameravorrichtung des Fahrzeugs aus 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer Querschnittsansicht;
- 9 zeigt eine Leiterplatte der Kameravorrichtung aus 8 in einer Ansicht von unten; und
- 10 zeigt ein Flussablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen der Kameravorrichtung aus 2 oder 8.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
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1 zeigt eine Vorderansicht eines Fahrzeugs 1. Das Fahrzeug 1 ist in diesem Beispiel ein Personenkraftwagen. In anderen Beispielen kann das Fahrzeug 1 auch ein Lastwagen, Bus oder ein anderes Kraftfahrzeug sein. Eine Kameravorrichtung 3 (Frontkamera) ist an einer Innenseite einer vorderen Windschutzscheibe 2 des Fahrzeugs 1 angebracht. Die Kameravorrichtung 3 ist zum Beispiel - von dem Fahrer aus gesehen - hinter oder in der Nähe eines Rückspiegels (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 1 angebracht.
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2 zeigt eine Querschnittsansicht der Kameravorrichtung 3.
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Die Kameravorrichtung 3 umfasst ein Bildaufnahme-Modul 4, das dazu eingerichtet ist, einen Bereich vor dem Fahrzeug 1 zu überwachen. Das Bildaufnahme-Modul 4 kann für verschiedene Fahrerassistenzfunktionen verwendet werden, wie beispielsweise für eine Objekterkennung, eine adaptive Geschwindigkeitsregelung, eine Spurhalteassistenz, eine Notbremsassistenz, eine (Not-)Lenkassistenz, eine Stauassistenz, eine Fernlichtassistenz, eine Autobahnassistenz und/oder einen Staupiloten. In anderen Beispielen kann die Kameravorrichtung 3 auch an anderen Fenstern des Fahrzeugs 1 oder an anderen Positionen in dem Fahrzeug 1 angebracht sein und/oder in andere Richtungen ausgerichtet sein.
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Die Kameravorrichtung 3 umfasst eine Hauptleiterplatte 5, die in einem elektrisch leitenden Gehäuse 6 aufgenommen ist.
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Die Kameravorrichtung 3 kann außerdem ein Bildaufnahme-Modul-Gehäuse 7 aufweisen. Das Bildaufnahme-Modul-Gehäuse 7 ist zum Beispiel aus Kunststoff. Das Bildaufnahme-Modul-Gehäuse 7 ist zum Beispiel an dem elektrisch leitenden Gehäuse 6 mittels Befestigungselementen (nicht gezeigt) angebracht.
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Die Kameravorrichtung 3 kann ferner zum Beispiel eine Halterung und/oder eine Abdeckung (nicht gezeigt) zum Anbringen (z.B. Kleben) der Kameravorrichtung 3 an dem Fenster 2 ( 1) aufweisen.
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Das Bildaufnahme-Modul 4 ist in dem Bildaufnahme-Modul-Gehäuse 7 aufgenommen. Das Bildaufnahme-Modul 4 umfasst ein optisches System 8 (z.B. ein Objektiv 8), welches aus dem Bildaufnahme-Modul-Gehäuse 7 hervorsteht. Das Bezugszeichen O bezeichnet eine optische Achse des optischen Systems 8. Außerdem umfasst das Bildaufnahme-Modul 4 eine Bildsensor-Einheit 9. Die Bildsensor-Einheit 9 ist zum Beispiel eine CCD-Kamera (Charged Coupled Device) oder ein CMOS-Sensor. Zum Beispiel ist die Bildsensor-Einheit 9 ein in CMOS-Technologie realisierter Aktiv-Pixel-Sensor (CMOS-APS, CMOS active pixel sensor). Das Bildaufnahme-Modul 4 ist zum Beispiel dazu eingerichtet, hochaufgelöste Bilder der Umgebung des Fahrzeugs 1 aufzunehmen.
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In dem gezeigten Beispiel ist die Bildsensor-Einheit 9 auf einer separaten Leiterplatte 10 montiert. Die separate Leiterplatte 10 und die Hauptleiterplatte 5 sind elektronisch verbunden, zum Beispiel durch ein elektronisches Kabel 11 und Verbinder 12. Das optische System 8 (z.B. das Objektiv 8) ist zum Beispiel mechanisch an der separaten Leiterplatte 10 durch eine Objektivhalterung (nicht gezeigt) angebracht. In anderen Beispielen kann die Leiterplatte 5 derart angeordnet sein, dass sie die optische Achse O des optischen Systems 8 schneidet, und die Bildsensor-Einheit 9 kann auf der Leiterplatte 5 angeordnet sein. In diesem Fall ist keine separate Leiterplatte 10 erforderlich.
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3 zeigt eine Ansicht von unten der Leiterplatte 5 aus 2. Insbesondere ist 2 eine Querschnittsansicht entlang Linie AA in 3. Die Leiterplatte 5 erstreckt sich in einer Haupterstreckungsebene 15 (3). Die Haupterstreckungsebene 15 ist eine XY-Ebene (2 und 3).
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Die Kameravorrichtung 3 weist ein oder mehrere elektronische Bauteile 16, 17, 18 auf, welche auf einer Oberfläche 19 der Leiterplatte 5 montiert sind. In dem gezeigten Beispiel umfassen das eine oder die mehreren elektronischen Bauteile 16, 17, 18 eine Bildprozessor-Einheit 16 zum Verarbeiten von Bilddaten von dem Bildaufnahme-Modul 4, eine Speicher-Einheit 17 zum Speichern der Bilddaten und einen Kommunikationsbus 18 zum Übertragen der Bilddaten und möglicherweise anderer Daten zwischen der Bildprozessor-Einheit 16 und der Speicher-Einheit 17.
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Um die elektronischen Bauteile 16, 17, 18 bezüglich einer elektromagnetischen Interferenz (EMI) von anderen auf der Leiterplatte 5 montierten elektronischen Bauteilen 20 oder von andren elektronischen Geräten (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 1 abzuschirmen, weist die Kameravorrichtung 3 eine lokale EMI-Schirmung 21 (2) auf. Die lokale EMI-Schirmung 21 umfasst eine Wand 22 und elastisch deformierbare und elektrisch leitende Elemente 23, die zwischen der Wand 22 und der Leiterplatte 5 komprimiert sind.
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In dem Beispiel von 2 und 3 weist die Kameravorrichtung 3 acht elektrisch leitende Elemente 23 auf (drei davon wurden in 3 mit einem Bezugszeichen versehen), welche die elektronischen Bauteile 16, 17, 18 umgeben. Die elektrisch leitenden Elemente 23 sind zueinander beabstandet auf der Leiterplatte 5 angeordnet mit einem Zwischenraum 24 zwischen jeweils zwei benachbarten elektrisch leitenden Elemente 23 (einer der acht Zwischenräume 24 wurde in 3 mit einem Bezugszeichen versehen). Der Frequenzbereich der elektromagnetischen Strahlung, die von der EMI-Schirmung 21 effizient abgeschirmt werden kann, hängt von einer Größe S der Zwischenräume 24 ab. Je kleiner die Größe S der Zwischenräume 24, umso größer ist die maximale Frequenz, die durch die EMI-Schirmung 21 abgeschirmt werden kann. Um zum Beispiel elektromagnetische Strahlung mit Frequenzen von 6 GHz und darunter effizient abzuschirmen, sollte die Größe S der Zwischenräume 24 maximal 0,5 cm sein. In anderen Beispielen kann auch eine andere Anzahl von elektrisch leitenden Elemente 23 angewendet werden. Weiterhin kann auch die Größe S der Zwischenräume 24 einen anderen Wert haben.
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Die elektrisch leitenden Elemente 23 sind insbesondere Oberflächen-montierbare Bauteile (SMD). Die elektrisch leitenden Elemente 23 sind mit einem Massepotential verbunden, wie beispielsweise einer Masseleitung bzw. Masseleiterbahn (nicht gezeigt) der Leiterplatte 5.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst das elektrisch leitende Gehäuse 6, in dem die Leiterplatte 5 aufgenommen ist, einen ersten Teil 13 und einen zweiten Teil 14. Der erste Teil 13 weist die Wand 22 auf. Die Wand 22 ist zum Beispiel integral (z. B. einstückig) mit dem ersten Teil 13 des Gehäuses 6 ausgebildet. Die Wand 22 erstreckt sich senkrecht zur Haupterstreckungsebene 15 (der XY-Ebene in 2) der Leiterplatte 5. Mit anderen Worten erstreckt sich die Wand 22 in der Z-Richtung in 2.
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4 zeigt eine Draufsicht des ersten Teils 13 des Gehäuses 6. Wie in 4 zu sehen, ist die Wand 22 eine umlaufende Wand 22, welche die elektronischen Bauteile 16, 17, 18 ( 2) im zusammengebauten Zustand der Kameravorrichtung 3 umgibt.
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5 zeigt eine Ausführungsform eines der elektrisch leitenden Elemente 23 der EMI-Schirmung 21 (2) in einem nicht-komprimierten Zustand. Das elektrisch leitende Element 23 umfasst einen elektrisch leitenden Anbringungsabschnitt 25 zum Anbringen des elektrisch leitenden Elements 23 mittels einer Oberflächenmontagetechnologie (SMT) an der Oberfläche 19 (2) der Leiterplatte 5. Der elektrisch leitende Anbringungsabschnitt 25 ist zum Beispiel eine lötbare Scheibe. Zudem weist das elektrisch leitende Element 23 einen Dichtungsabschnitt 26 zum Kontaktieren der Wand 22 (2) auf. Der Dichtungsabschnitt 26 ist elektrisch leitend, um eine elektrische Verbindung mit der Wand 22, insbesondere mit einer Stirnseite 27 (2 und 4) der Wand 22, herzustellen. Weiterhin ist der Dichtungsabschnitt 26 elastisch deformierbar, um einen guten mechanischen (und damit elektrischen) Kontakt mit der Wand 22, insbesondere mit der Stirnseite 27 der Wand 22, zu erreichen (2 zeigt die elektrisch leitenden Elemente 23, d.h. ihre Dichtungsabschnitte 26, in einem komprimierten Zustand). In der Ausführungsform von 5 umfasst der Dichtungsabschnitt 26 ein elektrisch leitendes elastomeres Material, wie beispielsweise ein Material, das durch Mischen von leitenden Teilchen in ein elastomeres Bindungsmaterial erhalten wird.
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Das elektrisch leitende Gehäuse 6 kann einen oder mehrere vorstehende Abschnitte A aufweisen, wie in 2 mit gestrichelten Linien gezeigt und mit einem Bezugszeichen A versehen. Die vorstehenden Abschnitte A stehen insbesondere von dem ersten Teil 13 des elektrisch leitenden Gehäuses 6 in Richtung der Leiterplatte 5 vor. Die vorstehenden Abschnitte A können auch mit einem oder mehreren der elektronischen Bauteile 16, 17, 18 auf der Leiterplatte 5 in Kontakt sein. Die vorstehenden Abschnitte A stellen eine weitere Schirmung gegen Entweichen elektromagnetischer Strahlung dar. Die vorstehenden Abschnitte A können zum Beispiel integral (z. B. einstückig) mit dem ersten Teil 13 des Gehäuses 6 ausgebildet sein.
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6 zeigt eine andere Ausführungsform eines elektrisch leitenden Elements 23' in einem nicht-komprimierten Zustand. In der Ausführungsform von 6 weist der Dichtungsabschnitt 26' einen elastomeren Innenkern 28 und eine elektrisch leitende Außenschicht 29 auf. Abgesehen davon ist das elektrisch leitende Element 23' identisch zu dem elektrisch leitenden Element 23 in 5.
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7 zeigt eine andere Ausführungsform eines elektrisch leitenden Elements 23" in einem nicht-komprimierten Zustand. Das elektrisch leitende Element 23" in 7 weist einen elektrisch leitenden Anbringungsabschnitt 25" ähnlich dem elektrisch leitenden Anbringungsabschnitt 25 von 1 auf. Außerdem umfasst das elektrisch leitende Element 23" ein Federelement 30.
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8 zeigt eine Kameravorrichtung 3' des Fahrzeugs 1 aus 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Kameravorrichtung 3' der zweiten Ausführungsform weist ein oder mehrere elektrisch leitende Befestigungselemente 31 (z.B. Schrauben 31) auf, welche den ersten und den zweiten Teil 13', 14' des elektrisch leitenden Gehäuses 6' mechanisch aneinander befestigen. In dem gezeigten Beispiel weist die Kameravorrichtung 3' drei Schrauben 31 auf, von denen eine in der Querschnittsansicht von 8 sichtbar ist.
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In der Ausführungsform von 8 fungieren zwei der drei Schrauben 31 als zusätzliche elektrisch leitende Elemente 32 zur Abschirmung der elektronischen Bauteile 16, 17, 18 gegen elektromagnetische Interferenz. Zu diesem Zweck weist eine Wand 22' des ersten Teils 13' des Gehäuses 6' zwei Durchgangsöffnungen 33 auf (von denen eine in der Querschnittsansicht von 8 sichtbar ist). Die Durchgangsöffnungen 33 erstrecken sich senkrecht zur Haupterstreckungsebene 15 (XY-Ebene) der Leiterplatte 5'. Mit anderen Worten erstrecken sich Durchgangsöffnungen 33 in der Z-Richtung in 8.
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Obwohl in 8 nicht gezeigt, kann das elektrisch leitende Gehäuse 6' gemäß der zweiten Ausführungsform auch einen oder mehrere vorstehende Abschnitte aufweisen, welche von dem Teil 13' des elektrisch leitenden Gehäuses 6' in Richtung der Leiterplatte 5' vorstehen, wie beispielsweise die in 2 gezeigten vorstehenden Abschnitte A.
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9 zeigt die Leiterplatte 5' in einer Ansicht von unten. Die Leiterplatte 5' weist zwei Durchgangsöffnungen 34 (8 und 9) auf, welche den zwei Durchgangsöffnungen 33 der Wand 22' (8) entsprechen. Außerdem weist der zweite Teil 14' des Gehäuses 5' zwei entsprechende Öffnungen 35 (8) auf, welche beispielsweise eine passende Ausgestaltung (z.B. ein Gewinde) zum In-Eingriff-bringen der Schrauben 31 aufweist.
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In diesem Beispiel durchdringen zwei Schrauben 31 (8) die entsprechenden zwei Durchgangsöffnungen 33 (8) der Wand 22' des ersten Teils 13' des Gehäuses 6', durchdringen die entsprechenden zwei Durchgangsöffnungen 34 (8 und 9) der Leiterplatte 5', sind in elektrischem Kontakt mit einem Massepotential (wie beispielsweise einer Masseleitung, nicht gezeigt) der Leiterplatte 5' und sind mit den entsprechenden zwei Öffnungen 35 (8) des zweiten Teils 14' des Gehäuses in Eingriff. Daher können diese zwei Schrauben 31 als zusätzliche elektrisch leitende Elemente 32 zur Schirmung der elektronischen Bauteile 16, 17, 18 gegen elektromagnetische Interferenz fungieren. Wie in 9 gezeigt, können die in die zwei Öffnungen 34 der Leiterplatte 5' eingebrachten zwei Schrauben 31 zwei der elektrisch leitenden Elemente 23 ersetzen. Folglich sind die elektronischen Bauteile 16, 17, 18 in diesem Beispiel durch sechs elektrisch leitende Elemente 23 und zwei Schrauben 31 umgeben. Die Zwischenräume 24 zwischen zwei benachbarten von den elektrisch leitenden Elementen 23 und den Schrauben 31 haben jeweils eine Größe S', die zum Beispiel 0,5 cm beträgt. Allerdings kann die Größe - abhängig von dem Frequenzbereich der elektromagnetischen Strahlung, die am Entweichen aus der oder Eindringen in die von den elektrisch leitenden Elementen 23 und den Schrauben 31 gebildete Schranke gehindert werden soll - auch einen anderen Wert aufweisen. Da die zwei Schrauben 31 in dieser Ausführungsform als zusätzliche elektrisch leitende Elemente 32 verwendet werden, ist eine kleinere Anzahl elektrisch leitender Elemente 23 als SMT-Bauteile erforderlich.
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In anderen Beispielen kann auch eine andere Anzahl von Befestigungselementen 31 (z.B. Schrauben 31) als zusätzliche elektrisch leitende Elemente 32 fungieren.
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10 zeigt ein Flussablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung der Kameravorrichtung 3, 3' aus 2 oder 8.
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In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird eine Leiterplatte 5, 5' bereitgestellt, wobei sich die Leiterplatte 5, 5' in einer Haupterstreckungsebene 15 erstreckt.
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In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird ein oder werden mehrere elektronische Bauteile 16, 17, 18 auf einer Oberfläche 19 der Leiterplatte 5, 5' montiert.
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In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens werden elektrisch leitende Elemente 23 auf der Oberfläche 19 der Leiterplatte 5, 5' mittels einer Oberflächenmontagetechnik (SMT) und derart montiert, dass sie das eine oder die mehreren elektronischen Bauteile 16, 17, 18 umgeben. Die elektrisch leitenden Elemente 23 sind elastisch verformbar.
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In einem vierten Schritt S4 des Verfahrens wird ein elektrisch leitendes Gehäuse 6, 6' mit einer Wand 22, 22' bereitgestellt. Die Wand 22, 22' ist dazu eingerichtet, sich im zusammengebauten Zustand der Kameravorrichtung 3, 3' senkrecht zur Haupterstreckungsebene 15 der Leiterplatte 5, 5' zu erstrecken.
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In einem fünften Schritt S5 des Verfahrens wird die Leiterplatte 5, 5' derart in dem Gehäuse 6, 6' aufgenommen, dass die Wand 22, 22' des Gehäuses 6, 6' auf den elektrisch leitenden Elementen 23 angeordnet wird und die elektrisch leitenden Elemente 23 zwischen der Wand 22, 22' und der Leiterplatte 5, 5' zusammengedrückt werden.
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Um die Kameravorrichtung 3' gemäß der zweiten Ausführungsform (8 und 9) herzustellen, kann das Verfahren ferner einen sechsten Schritt S6 aufweisen eines Einbringens von Befestigungselementen 31 in Durchgangsöffnungen 33 der Wand 22', Durchgangsöffnungen 34 der Leiterplatte 5' und In-Eingriff-bringens der Befestigungselemente 31 mit entsprechenden Öffnungen 35 des zweiten Teils 14' des Gehäuses 6'. Ferner werden die Befestigungselemente 31 mit einer Masseleitung (nicht gezeigt) der Leiterplatte 5' elektrisch verbunden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass in allen Ausführungsformen Modifikationen möglich sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Fenster
- 3, 3'
- Kameravorrichtung
- 4
- Bildaufnahme-Modul
- 5, 5'
- Leiterplatte
- 6, 6'
- Gehäuse
- 7
- Gehäuse
- 8, 8'
- optisches System
- 9
- Bildsensor-Einheit
- 10
- Leiterplatte
- 11
- elektronisches Kabel
- 12
- Verbinder
- 13
- erster Teil
- 14
- zweiter Teil
- 15
- Haupterstreckungsebene
- 16
- elektronisches Bauteil
- 17
- elektronisches Bauteil
- 18
- elektronisches Bauteil
- 19
- Oberfläche
- 20
- elektronisches Bauteil
- 21
- EMI-Schirmung
- 22, 22'
- Wand
- 23
- elektrisch leitendes Element
- 24
- Zwischenraum
- 25, 25', 25"
- Anbringungsabschnitt
- 26, 26'
- Dichtungsabschnitt
- 27
- Stirnseite
- 28
- Innenkern
- 29
- Außenschicht
- 30
- Federelement
- 31
- Befestigungselement
- 32
- zusätzliches elektrisch leitendes Element
- 33
- Durchgangsöffnung
- 34
- Durchgangsöffnung
- 35
- Öffnung
- A
- vorstehender Abschnitt
- O
- optische Achse
- S, S'
- Größe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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