DE202020105844U1

DE202020105844U1 - Montagestruktur für ein Fahrzeugkameramodul unter Verwendung von Lotstrahlen

Info

Publication number: DE202020105844U1
Application number: DE202020105844.4U
Authority: DE
Original assignee: Hyundai Mobis Co Ltd
Current assignee: Hyundai Mobis Co Ltd
Priority date: 2020-04-08
Filing date: 2020-10-13
Publication date: 2020-10-27
Anticipated expiration: 2030-10-14
Also published as: KR102311872B1; US20210318507A1; CN213023890U

Abstract

Fahrzeugkameramodul mit:
einem Objektiv mit einem Objektivtubus und mehreren Linsenelementen, die an dem Objektivtubus montiert sind;
einer Leiterplatte mit einem Bildsensor;
einem vorderen Gehäuse mit einer Vorderseite, an der das Objektiv montiert ist, und einer Rückseite, an der die Leiterplatte montiert ist; und
einem hinteren Gehäuse, das mit der Rückseite des vorderen Gehäuses gekoppelt ist, um das Objektiv und die Leiterplatte abzudichten, wobei:
das vordere Gehäuse einen oder mehrere Pfosten aufweist, die nach hinten abstehen, sowie einen Stift, der distal von jedem der Pfosten absteht und einen kleineren Querschnittsbereich als der Pfosten aufweist,
die Leiterplatte ein plattiertes Durchgangsloch aufweist, das zum zumindest teilweise Aufnehmen jedes Stifts ausgestaltet ist, und
das vordere Gehäuse und die Leiterplatte in einem vormontierten Zustand derart in Eingriff sind, dass jeder Stift und jedes plattierte Durchgangsloch ein vorbestimmtes Montagespiel aufweist, das Objektiv und der Bildsensor in dem vormontierten Zustand einer optischen Ausrichtung unterzogen werden und das Montagespiel unter Verwendung eines Laserlotstrahl-Bondprozesses gelötet und verfestigt wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorteil der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2020-0042519 , eingereicht am 8. April 2020, welche hiermit durch Bezugnahme für sämtliche Zwecken so einbezogen wird als wäre sie hier aufgeführt.
HINTERGRUND
GEBIET
Ausführungsbeispiele betreffen eine Kameramontagestruktur zur Verwendung bei einem Fahrzeug. Genauer gesagt betreffen die erfinderischen Konzepte eine Montagestruktur bei optischer Ausrichtung eines Objektivs und eines Bildsensors unter Verwendung eines Lotstrahls.
DISKUSSION DES HINTERGRUNDS
Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinterformationen zu den erfinderischen Konzepten und stehen nicht unbedingt den Stand der Technik dar.
Neu auf den Markt gebrachte Fahrzeuge weisen mindestens eine Kamera auf und eine höhere Anzahl von Kameras wird in luxuriöseren Fahrzeugen eingesetzt. Beispielsweise verwenden Fahrzeuge, die mit einem Parkassistenzsystem ausgestattet sind, eine zunehmende Anzahl von Kameras, die zum Erfassen eines weiteren Bereichs um ein Fahrzeug herum befestigt sind.
Die Kamera ist eine wesentlicher Bestandteil bei einem Fahrerassistenzsysteme (ADAS - Advanced Driver Assistance System) und einem autonomen Fahrzeug. Beispiele für ADAS sind unter anderem autonomer Notbremsassistent (AEB - Autonomous Emergency Braking), Frontkollisionsassistent (FCA - Forward Collision Assist), Frontkollisionswarnsystem (FCW - Forward Collision Warning), Spurhalteassistent (LKA - Lane Keep Assist), Spurverlassenswarnsystem (LDW - Lane Departure Warning), Spurfolgeassistent (LFA - Lane Following Assist), Spurhalteassistenzsystem (LKAS - Lane Keeping Assistant System), aktiver Toter-Winkel-Assistent (ABSD - Active Blind Spot Detection); Around View Monitoring (AVM); Abblendlichtassistent (LBA - Low Beam Assist), Aufmerksamkeitsassistent (DAW - Driver Attention Warning) und Smart Cruise Control (SCC)
Laut der zivilen US-Bundesbehörde für Straßen- und Fahrzeugsicherheit (National Highway Traffic Safety Administration - NHTSA) planen große Automobilhersteller die Einführung einer Funktion zur Warnung vor Frontalaufprall und einer Funktion zur automatischen Bremsung als grundlegende Anforderungen für Neufahrzeuge ab dem Jahr 2022. Kameras sind zusammen mit Radar und Lasererfassung und Entfernungsmessung (LiDAR - Light Detection and Ranging) eine wesentliche Baugruppenkategorie autonomer Fahrsysteme. Hindernisse, Fahrspuren, Straßenschilder und Verkehrsampeln werden mit Kameras oft besser detektiert als mit Radar oder LiDAR.
Eine Fahrzeugkamera wird in Form eines einzigen Moduls bereitgestellt, in dem ein Bildsensor und ein Objektiv montiert sind. Beim Prozess des Anbringens des Bildsensors an einer Leiterplatte oder beim Prozess des Montierens mehrerer Linsenelemente an einem Objektivtubus kann die Ausrichtung der optischen Achse verzerrt sein. Das Bereitstellen eines fehlerhaften Bildes aufgrund der falsch ausgerichteten optischen Achse verschlechtert die Leistung der Parkführung oder des automatischen Fahrens. Daher unterliegt jedes Kameramodul einer optischen 6-Achsen-Ausrichtung, bevor das Objektiv und der Bildsensor aneinander fixiert werden, um eine gezielte optische Leistung sicherzustellen.
Es wird hauptsächlich ein Polymerklebstoff zur Fixierung nach der Ausrichtung verwendet. Der Polymerklebstoff zeigt während des Härtungsprozesses Eigenschaften wie Maßänderungen, langsame Härtungsgeschwindigkeiten und niedrige Glasübergangstemperaturen. Die Maßänderungen und die langsamen Härtungsgeschwindigkeiten führen zu Verschlechterungen hinsichtlich Qualität und Produktivität. Wenn sich die Betriebstemperatur der Kamera der Glasübergangstemperatur des Polymerklebstoffs nähert, kann sich die Klebstelle verformen und die Genauigkeit der Ausrichtung der optischen Achse kann sich verschlechtern. Zur Bereitstellung eines Hochleistungs-Kameramoduls mit hoher Zuverlässigkeit bedarf es daher einer verbesserten Kameramontagestruktur, die in der Lage ist, eine genaue Ausrichtung der optische Achse sicherzustellen.
1A und 1B zeigen explodierte perspektivische Ansichten von zwei herkömmlichen Kameramodul-Montagestrukturen.
1A und 1B zeigen die Fahrzeugkameramodule 1 und 1', die jeweils ein Objektiv 10 an der Vorderseite in der Nähe des Gegenstandsbereichs, ein vorderes Gehäuse 20, eine Leiterplatte 30 und ein hinteres Gehäuse 50 in dieser Reihenfolge aufweisen.
Das Objektiv 10 wird montiert, indem mehrere Linsenelemente 100 in einem Objektivtubus 110 fixiert werden und die Vorderseite des Objektivtubus 110 mit einer Haltevorrichtung 120 geschlossen wird. Das Objektiv 10 ist in dem vorderen Gehäuse 20 vormontiert und ein Bildsensor 40 ist auf der Leiterplatte 30 befestigt. Das vordere Gehäuse 20 und die Leiterplatte 30 werden montiert, nachdem sie optisch ausgerichtet wurden, um einen Montagefehler zwischen dem Objektiv 10 und dem Bildsensor 40 zu korrigieren. Die Kameramodule 1 und 1' werden in dem vorderen Gehäuse 20 und dem hinteren Gehäuse 50 aufgenommen und abgedichtet, so dass eine Verschmutzung des Objektivs 10 und der Leiterplatte 30 durch die Außenumgebung verhindert werden kann.
Der Hochauflösungs-Bildsensor ist so präzise, dass der Pixelabstand nur wenige Mikrometer beträgt. Verglichen mit der Auflösung des Bildsensors 40 ergeben sich jedoch relativ große Montagefehler zwischen den mehreren Linsenelementen 100, dem Objektivtubus 110, dem vorderen Gehäuse 20, dem Bildsensor 40 und der Leiterplatte 30, wenn diese montiert werden. Der Bildsensor 40 bildet typischerweise eine Kugelgitteranordnung (BGA, nicht abgebildet) auf der Leiterplatte 30 und wird durch einen Reflow-Prozess gelötet, jedoch können Fehler, wie eine ungleichmäßige Verformung der BGA, in diesem Prozess die Position des Bildsensors 40 verzerren. Bei Verwendung eines leitfähigen Klebstoffs (nicht abgebildet) als Befestigungsmedium zwischen dem Bildsensor 40 und der Leiterplatte 30 ist deren Ausrichtung ebenfalls änderungsanfällig.
Wenn das Objektiv 10 nicht exakt mit dem Bildsensor 40 ausgerichtet ist, wird dadurch verursacht, dass die Kameramodule 1 und 1' ein verzerrtes Bild erfassen. Die optisch falsch ausgerichteten Kameramodule 1 und 1' verringern die Zuverlässigkeit der ADAS-Funktion, welche Genauigkeit erfordert, sowie einer Parkführung oder einer Funktion zum automatischen Fahren. Bevor das Objektiv 10 und der Bildsensor 40 zusammengeklebt werden, wird vorzugsweise eine präzise optische Ausrichtung zwischen diesen durchgeführt. Für eine genaue optische Ausrichtung kann eine Master-Diagramm (nicht abgebildet), einschließlich eines Testmusters für die Kalibrierung, vor dem Objektiv 10 angeordnet werden und eine optische 6-Achsen-Ausrichtung kann durch Bestimmung eines Ausrichtungsfehlers mit Hilfe des Bildsensors 40 durchgeführt werden.
Beim Abschließen der optischen Ausrichtung und wenn zuvor auf die gekoppelten Teile oder Verbindungsstellen aufgetragene Polymerklebstoffe 91 und 92 ausgehärtet sind, sind das Objektiv 10 und der Bildsensor 40 letztlich zusammen befestigt. 1A zeigt den Objektivtubus 110 und das vordere Gehäuse 20, wenn diese vor der optischen Ausrichtung montiert sind, und 1B zeigt das vordere Gehäuse 20 und die Leiterplatte 30, wenn diese vor der optischen Ausrichtung montiert sind. Die Polymerklebstoffe 91 und 92 können zwischen der Rückseite des vorderen Gehäuses 20 und der Leiterplatte 30 aufgetragen werden, wie in 1A dargestellt, oder zwischen der Vorderseite des vorderen Gehäuses 20 und der Rückseite des Objektivtubus 110, wie in 1B dargestellt.
Die Polymerklebstoffe 91 und 92 können ein Material sein, das UV-gehärtet oder wärmegehärtet ist. Alternativ können die Polymerklebstoffe 91 und 92 zuerst UV-Härtung und anschließend Wärmehärtung ausgesetzt sein. Insbesondere werden die Polymerklebstoffe 91 und 92 zunächst provisorisch durch UV-Härtung ausgehärtet, um das Objektiv 10 und den Bildsensor 40 zusammenzukleben, und die Kameras 1 und 1' werden von einer Plattform zur optischen Ausrichtung (nicht abgebildet) entfernt und anschließend in einem Ofen wärmegehärtet, um die Polymerhärtung abzuschließen.
Die UV-Wärmehärtung verläuft schnell, aber wenn sie auf schmale Montagespiele von opaken Teile wie dem Objektivtubus 110, dem vordere Gehäuse 20 und der Leiterplatte 30 angewendet wird, kann die UV-Härtung Schwierigkeiten haben, das Innere der Spalte mit UV-Licht zu beleuchten. Die Wärmehärtung nimmt eine beträchtliche Zeit zum Aushärten des Polymers in Anspruch und die Wärme wird nicht nur auf die Bondstelle, sondern auch auf periphere Teile übertragen, was zu einer thermischen Verformung führt und die Montagepräzision der Endmontage beeinträchtigt. Nichtsdestotrotz ist die Verwendung von Polymerklebstoffen 91 und 92 als ein Verfahren zum Fixieren der Teile nach dem Durchführen der 6-Achsen-Ausrichtung des Objektivs 10 und des Bildsensors 40 gegenüber einem mechanischen Montageverfahren vorteilhaft. Das liegt daran, dass die erforderliche optische 6-Achsen-Ausrichtungspräzision so hoch ist, dass die mechanische Montage aufgrund der schwer auszuschließenden Spannungseffekte ein kaum kompetentes Verfahren ist.
UV-härtbare Polymere und wärmehärtende Polymere einer Polymerisation unterzogen und deren Volumen ändert sich während des Aushärtungsprozesses geringfügig. Das kann dazu führen, dass restliche Spannung in den Verbindungsstellen bleibt und die optische Ausrichtung verzerrt wird. Zudem muss bei neusten Fahrzeugkameras garantiert werden, dass diese beispielsweise bei einer hohen Temperatur von 85 °C normal arbeiten, was über den herkömmlichen 75 °C liegt. Wenn sich die Klebstelle nahe der Glasübergangstemperatur der Polymerklebstoffe 91 und 92 befindet, kann eine Volumenänderung eintreten, da der Abstand zwischen den Polymerketten der Polymerklebstoffe 91 und 92 zunimmt, die sich bei längerer Einwirkung hoher Temperaturen dauerhaft verformen können. Infolgedessen ist mit höher werdender Auflösung des Bildsensors 40 und Betriebstemperatur die Verwendung der Polymerklebstoffe 91 und 92 möglicherweise nicht wünschenswert.
Die vorstehenden Informationen, die in dem Abschnitt „Hintergrund“ offenbart sind, dienen lediglich dem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden.
ÜBERBLICK
Ausführungsbeispiele sehen ein Fahrzeugkameramodul vor, das ein Objektiv, eine Leiterplatte, ein vorderes Gehäuse und ein hinteres Gehäuse aufweist. Das Objektiv weist einen Objektivtubus und mehreren Linsenelemente auf, die an dem Objektivtubus montiert sind. Die Leiterplatte weist einen Bildsensor auf. Das vordere Gehäuse weist eine Vorderseite auf, an der das Objektiv montiert ist, und eine Rückseite, an der die Leitplatte montiert ist. Das hintere Gehäuse ist mit der Rückseite des vorderen Gehäuses gekoppelt, um das Objektiv und die Leiterplatte abzudichten. Hierbei weist das vordere Gehäuse mindestens einen oder mehrere Pfosten auf, die nach hinten abstehen, und einen Stift, der distal von jedem der Pfosten absteht und einen kleineren Querschnittsbereich als der Pfosten aufweist. Die Leiterplatte weist ein plattiertes Durchgangsloch auf, um jeden der Stifte zumindest teilweise aufzunehmen. Das vordere Gehäuse und die Leiterplatte sind in einem vormontierten Zustand derart in Eingriff, dass jeder Stift und jedes plattierte Durchgangsloch ein vorbestimmtes Montagespiel aufweist, wobei das Objektiv und der Bildsensor in dem vormontierten Zustand einer optischen Ausrichtung unterzogen werden. Das Montagespiel wird unter Verwendung eines Laserlotstrahl-Bondprozesses gelötet und verfestigt.
Die optische Ausrichtung kann das Durchführen einer Feinbewegung des vorderen Gehäuses umfassen, auf dem das Objektiv montiert ist, oder der Leiterplatte, auf welcher der Bildsensor befestigt ist, in eine 6-Achsen-Richtung.
Das Montagespiel kann durch einen Spalt zwischen einer Endfläche des Pfostens und einer Vorderfläche der Leiterplatte und einen Spalt zwischen dem Stift und dem plattierten Durchgangsloch definiert sein und das Montagespiel kann derart ausgestaltet sein, dass es die Feinbewegung in der 6-Achsen-Richtung ermöglicht, um die optische Ausrichtung des Objektivs und des Bildsensors durchzuführen.
Das plattierte Durchgangsloch kann elektrolytisch goldplattiert sein.
Der Stift kann nickelplattiert sein.
Der Laserlotstrahl-Bondprozess kann einen Prozess umfassen, der eine Sn-Bi-basierte Lotkugel verwendet.
Die Lotkugel weist ein Sn-58Bi-Legierungsmaterial auf.
Das vordere Gehäuse und die Leiterplatte können an einer Verbindungsstelle in Eingriff sein, die einem Laserschweißprozess unterzogen wird.
Die Verbindungsstelle zwischen dem vorderen Gehäuse und dem hinteren Gehäuse kann als eine zylindrische Verbindungsstelle ausgebildet sein und der Laserschweißprozess kann an einer einzelnen Fokuslage durchgeführt werden, während das vordere Gehäuse und das hintere Gehäuse um eine Drehachse der zylindrischen Verbindungsstelle gedreht werden.
Es versteht sich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd sind und dazu dienen, die Erfindung in der beanspruchten Form weiter zu erläutern.
Figurenliste
Die zugehörigen Zeichnungen, die zu einem besseren Verständnis der Erfindung enthalten sind und in diese Spezifikation einbezogen sind und einen Teil dieser bilden, zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Grundsätze der Erfindung.

1A und 1B zeigen explodierte perspektivische Ansichten mit Darstellung von zwei herkömmlichen Kameramodul-Montagestrukturen.
2 zeigt eine explodierte perspektivische Ansicht mit Darstellung der Bestandteile eines Kameramoduls nach einer ersten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.
3 zeigt die untere perspektivische Ansicht mit Darstellung einer Montagestruktur des vorderen Gehäuses und der Leiterplatte nach der ersten Ausführungsform.
4 zeigt eine konzeptionelle Ansicht mit Darstellung eines Laserlotstrahl-Bondprozesses zum Fixieren einer Kameramodul-Montagestruktur nach der ersten Ausführungsform.
5 zeigt Stifte des vorderen Gehäuses und plattierte Durchgangslöcher der Leiterplatte nach der ersten Ausführungsform.
6 zeigt die Montagetoleranz zwischen dem Stift und dem plattierten Durchgangsloch unter Berücksichtigung der optischen Ausrichtung des Kameramoduls nach der ersten Ausführungsform.
7A und 7B zeigen perspektivische Ansichten mit Darstellung eines Kopplungsverfahrens von zwei Arten von vorderen Gehäusen und zwei Arten von hinteren Gehäusen nach einigen Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte.
8 zeigt eine explodierte perspektivische Ansicht mit Darstellung der Bestandteile eines Kameramoduls nach einer zweiten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.
9A und 9B zeigen eine explodierte perspektivische Ansicht und eine Längsquerschnittsansicht mit Darstellung eines vorderen Gehäuses, das innen mit einer integralen Struktur ausgebildet ist, die einem Objektivtubus entspricht, nach der zweiten Ausführungsform.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht mit Darstellung beispielhafter Stiftkomponenten, die separat an einem vorderen Gehäuse montiert sind, nach einer dritten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.
11A, 11B, 11C und 11D zeigen beispielhafte Stiftkomponenten in Form von Einsätzen, die mit einem Vorsprung des vorderen Gehäuses gekoppelt werden, nach der dritten Ausführungsform.
12A und 12B zeigen eine beispielhafte plattierte Hülle, die auf von dem vorderen Gehäuse abstehende Stiftabschnitte aufgesetzt und mit diesen gekoppelt ist, nach der dritten Ausführungsform.
13A und 13B zeigen beispielhafte Stifte, die durch Mehrkomponenten-Spritzgießen in das vordere Gehäuse spritzgegossen sind, nach der dritten Ausführungsform.
14 zeigt beispielhafte Stifte mit verschiedenen polygonalen Kopfformen nach einer vierten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.
15 zeigt beispielhafte Stifte mit Kopfformen, bei denen der Querschnitt zum Ende hin abnimmt, nach einer fünften Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.
16 zeigt eine Montagestruktur mit an Vorsprüngen eines vorderen Gehäuses festgezogenen Schrauben nach einer sechsten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.
17 zeigt die Montagetoleranz zwischen einem plattierten Durchgangsloch und der Schraube nach der sechsten Ausführungsform.
18A und 18B zeigen perspektivische Ansichten beispielhafter Montagestrukturen unter Verwendung von Kanten einer Leiterplatte nach einer siebten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.
19 zeigt eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer Modifikation der Montagestruktur der siebten Ausführungsform, die in den 18A und 18B dargestellt ist, welche Seitenabschnitte der Leiterplatte verwendet.
20A, 20B und 20C zeigen beispielhafte Montagestrukturen mit plattierten Durchgangslöchern, die so ausgebildet sind, dass sich die Spalte weiten, wenn sie sich dem Eingang der Lotkugel nähern, nach einer achten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Erfindung wird im Folgenden umfassend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen verkörpert sein und ist nicht als auf die vorliegend aufgeführten Ausführungsformen beschränkt auszulegen. Diese Ausführungsformen dienen vielmehr dazu, dass diese Offenbarung ausführlich ist und Fachleuten den Umfang der Erfindung vollständig vermittelt. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen gleiche Elemente.
Die erfinderischen Konzepte in einigen Ausführungsformen zielen darauf ab, eine Montagestruktur eines Fahrzeugkameramoduls bereitzustellen, die ein Objektiv und einen Bildsensor bei vollständiger optischer Ausrichtung genau fixieren kann und ein qualitativ hochwertiges Bild mit einer geringen Verformung sogar in einer Betriebsumgebung mit hoher Temperatur von beispielsweise 85 °C erfassen kann.
Einige Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugsweise gleiche Element, obwohl die Elemente in verschiedenen Zeichnungen abgebildet sind. Ferner wird in der folgenden Beschreibung der mindestens einen Ausführungsform um der Übersichtlichkeit und Kürze willen auf eine detaillierte Beschreibung bekannter Funktionen und Ausgestaltungen, die hierin enthalten sind, verzichtet.
Zudem werden verschiedene Ausdrücke wie erste/r/s, zweite/r/s, A, B, (a), (b) etc. ausschließlich zur Unterscheidung einer Komponenten von der anderen verwendet, implizieren oder deuten jedoch nicht auf die Substanzen, die Reihenfolge oder Sequenz der Komponenten hin. Wenn ein Teil in dieser Spezifikation eine Komponente „enthält“ oder „aufweist“, soll der Teil weitere Komponenten einschließen, ohne diese auszuschließen, sofern nicht ausdrücklich gegenteilig beschrieben. Ausdrücke wie „Einheit“, „Modul“ und dergleichen beziehen sich auf Einheiten, die zum Ausführen mindestens einer Funktion oder eines Betriebs ausgebildet sind, die mittels Hardware, Software oder einer Kombination aus beidem implementiert werden können.
Wie verschiedene Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung und des Verfahrens erreicht werden können, wird aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die hierin aufgeführten Ausführungsformen zu beschränken, sondern kann in vielen verschiedenen Formen implementiert werden. Die vorliegenden Ausführungsformen können bereitgestellt werden, so dass die Offenbarung der vorliegenden Erfindung vollständig ist und Fachleuten den Umfang der Erfindung vollständig vermittelt und daher wird die vorliegende Erfindung im Rahmen der Ansprüche definiert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Beschreibung gleiche Elemente.
Sofern nicht anderweitig definiert, haben sämtliche in der Spezifikation verwendete Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) dieselbe Bedeutung, die sie für Fachleute auf dem Gebiet haben. Begriffe, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, sind ferner nicht in einem idealisierten oder übermäßig formellen Sinn zu interpretieren, es sei denn, dies ist vorliegend ausdrücklich so angegeben. Es ist ersichtlich, dass für die Zwecke dieser Offenbarung „X und/oder Y und/oder Z“ als nur X, nur Y, nur Z oder als jede Kombination von zwei oder mehr Elementen X, Y und Z (beispielsweise XYZ, XYY, YZ, ZZ) verstanden werden kann. Sofern nicht ausdrücklich gegenteilig beschrieben, sind die hierin beschriebenen Begriffe „aufweisen“, „ausbilden“, „haben“ oder dergleichen so zu verstehen, dass sie die genannten Komponenten implizit einschlie-ßen, und sollten daher als andere Bauteile einschließend und nicht als andere Elemente ausschließend verstanden werden.
Eine Struktur und ein Verfahren zur Montage eines Fahrzeugkameramoduls können eine Lotkugel aus einem Lotstrahl anstelle des Polymerklebstoffs 91, 92 zum Fixieren einer Unterbaugruppe des vorderen Gehäuses 20 mit dem Bildsensor 40 und einer anderen Unterbaugruppe der Leiterplatte 30 mit dem Bildsensor 40 verwenden. Diese Struktur weist eine hohe Montagepräzision, Produktivität und Betriebstemperatur auf.
2 zeigt eine explodierte perspektivische Ansicht mit Darstellung der Bestandteile eines Kameramoduls nach der ersten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.
Wie in 2 dargestellt, weist ein Kameramodul 2 ein Objektiv 10, ein vorderes Gehäuse 21, eine Leiterplatte 30 und ein hinteres Gehäuse 50 auf. Mehrere Stifte 200 sind in der Rückseite des vorderen Gehäuses 21 enthalten und ein plattiertes Durchgangsloch 300, das zum Aufnehmen jedes Stifts 200 ausgestaltet ist, ist in der Leiterplatte 30 ausgebildet. Die Stifte 200 und die plattierten Durchgangslöcher 300 sind temporär gekoppelt und können zum Bereitstellen eines ausreichenden Spiels zur Durchführung ein optischen 6-Achsen-Ausrichtung ausgebildet sein. Jeder Stift 200 kann einen Pfosten 202 und einen Stiftabschnitt 204 aufweisen, der in oder auf dem Pfosten 202 befestigt ist.
3 zeigt eine untere perspektivische Ansicht mit Darstellung einer Montagestruktur des vorderen Gehäuses 21 und der Leiterplatte 30 nach der ersten Ausführungsform.
Wie in 3 dargestellt, sind die mehreren Stifte 200 und die mehreren plattierten Durchgangslöcher 300 als in drei Paaren angeordnet dargestellt, jedoch sind die Ausführungsformen nicht darauf beschränkt, und können in vier oder mehr oder weniger Paaren ausgebildet sein. Die Durchgangslöcher 300 weisen einen temporären Kopplungsspalt 310 auf, um den Stiftabschnitt 204 der mehreren Stifte 200 aufzunehmen.
4 zeigt eine konzeptionelle Ansicht mit Darstellung eines Laserlotstrahl-Bondprozesses zum Fixieren einer Kameramodul-Montagestruktur nach der ersten Ausführungsform.
Nach mindestens einer Ausführungsform der erfinderischen Konzepte ist der temporäre Kopplungsspalt 310 durch eine Lotkugel 942 fixiert, welche von einem Laser 944 geschmolzen wird und mittels Druckluft 946 durch einen Laserlotstrahl-Bondprozess eingespritzt wird. Wie in 3 unter (b) dargestellt, kann die Leiterplatte 30 mit der Rückseite nach oben orientiert sein, wobei das Objektiv 10 nach unten gerichtet ist, und der Bildsensor 40 kann vormontiert werden, bevor die Leiterplatte 30 auf einer Plattform (nicht abgebildet) angeordnet wird, auf der eine optische 6-Achsen-Ausrichtung durchgeführt wird. Eine Laserlotstrahl-Bondeinrichtung (nicht abgebildet) kann von der Rückseite der Leiterplatte 30 beabstandet angeordnet sein. Die Laserlotstrahl-Bondeinrichtung kann auf einem Antriebssystem (z.B. einem Roboterarm, nicht abgebildet) befestigt sein, der eine 5-Achsen-Bewegung ausführen kann, die so ausgestaltet ist, dass die Lotkugel 942 in einem beliebigen Winkel aus einer beliebigen Position gesprüht wird. Die Laserlotstrahl-Bondeinrichtung kann ferner in der gleichen Anzahl vom Komponenten wie die plattierten Durchgangslöcher 300 angeordnet sein, wodurch die Produktivität durch Minimieren der Bewegung des Antriebssystems verbessert wird.
5 zeigt die Stifte 200 des vorderen Gehäuses 21 und die plattierten Durchgangslöcher 300 der Leiterplatte 30 nach der ersten Ausführungsform.
6 zeigt die Montagetoleranz zwischen dem Stift 200 einschließlich des Stiftabschnitts 204 und dem plattierten Durchgangsloch 300 unter Berücksichtigung der optischen Ausrichtung des Kameramoduls nach der ersten Ausführungsform.
Wie in den 5 und 6 dargestellt, ist die Leiterplatte 30 mit den plattierten Durchgangslöchern 300 ausgebildet, die zum Aufnehmen der Stifte 200 ausgestaltet sind. Die Stifte 200 sind jeweils zu einer zweistufigen zylindrischen Säule ausgebildet, die aus der Rückseite des vorderen Gehäuses 21 herausragt. Der Stift 200 weist den Stiftabschnitt 204 und den Pfosten 202 auf, der eine zylindrische Form hat. In dem plattierten Durchgangsloch 300 der Leiterplatte 30 aufgenommen, ist der Stiftabschnitt 204 an dem Ende des Pfostens 202 ausgebildet, das einen Durchmesser aufweist, der größer als der Durchmesser des Stiftabschnitts 204 ist. Dank dieser Ausgestaltung kann die Lotkugel 942, welche eine Flüssigkeit ist, die aus einer Düse 940 (siehe 4) gespritzt wird, welche sich an einer von der Rückseite der Leiterplatte 30 beabstandeten Position befindet, und die Spalte zwischen den plattierten Durchgangslöchern 300 und den Stiften 200 durchdringt, ausschließlich einen ersten Spalt 312 zwischen einer ringförmigen Endfläche 203 (siehe 3) des Pfostens 202 und der Vorderseite der Leiterplatte 30 füllen. Die zweite Lotkugel 942 kann ferner einen zweiten Spalt 310 zwischen dem Stiftabschnitt 204 und der Innenfläche des plattierten Durchganslochs 300 füllen.
Das plattierte Durchgangsloch 300 nach mindestens einer Ausführungsform der erfinderischen Konzepte wird zur strukturellen Kopplung des vorderen Gehäuses 21 und der Leiterplatte 30 verwendet und kann wünschenswerterweise für seine hohe Schälfestigkeit einer elektrolytischen Goldplattierung unterzogen werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die mehreren Stifte 200 können zur Vereinfachung des Lötens nickelplattiert sein.
Die Höhe des Pfostens 202 kann unter Berücksichtigung einer Brennweite des Objektivs 10, eines Abstands zwischen dem Objektiv 10 und dem Bildsensor 40 oder dergleichen ausgewählt werden. Die optische 6-Achsen-Ausrichtung wird durch eine Feinübersetzung in der X-, Y- und Z-Richtung und eine Feindrehung um die X-, Y- und Z-Achse (z.B. Rollen, Gieren, Nicken) durchgeführt. Die Spalte 310 und 312 zwischen den plattierten Durchgangslöchern 300 und dem Stift 200 können unter Berücksichtigung der erforderlichen Größe der 6-Achsen-Feinjustierung ausgewählt werden.
Die optische 6-Achsen-Ausrichtung kann beispielsweise Folgendes umfassen: Anordnen des Objektivs 10 mit der Vorderseite nach unten, um dem unteren Abschnitt der Plattform zur optischen Ausrichtung zugewandt zu sein; Anordnen eines Master-Diagramms, einschließlich eines Testmusters zur Kalibrierung, vor dem Objektiv 10; Analysieren des Bildes, das von dem auf der Leiterplatte 30 befestigten Bildsensor 40 erfasst wird, zum Berechnen der Anzahl von Positionskorrekturen; und dementsprechend Bewegen der Leiterplatte 30 um sechs Achsen in eine korrigierte Position.
Nach Abschließen der optischen Ausrichtung wird die Montage des vorderen Gehäuses und der Leiterplatte durch Erstarrung der Lotkugel 942 nach dem Füllen der Spalte mit einer Laserlotstrahl-Bondeinrichtung abgeschlossen. Die Größe der Lotkugel 942, die Temperatur vor der Einspritzung der Lotkugel 942, der Einfallswinkel der Lotkugel 942, der Abstand zwischen der Düse und dem Spalt etc. können unter Berücksichtigung der Struktur und der thermodynamischen Eigenschaften des Stifts 200 und des plattierten Durchgangslochs 300 ausgewählt werden. Der Durchmesser der Lotkugel 942, die aus der Düse der Laserlotstrahl-Bondeinrichtung eingespritzt wird, kann beispielsweise 0,9 bis 1 mm betragen.
Die Lotkugel 942 wird von dem Laser 944 erhitzt und aus der Düse 940 in einem flüssigen Zustand eingespritzt, um die Temperatur des zu lötenden Abschnitts zwischen dem Stift 200 und dem plattierten Durchgangsloch 300 lokal zu erhöhen und gleichzeitig die Spalte 310, 312 zu füllen, bevor es schnell erstarrt. Dieser Prozess erfolgt unmittelbar und in sehr kurzer Zeit und die Volumenänderung der erstarrten Lotkugel 942 entsprechend dem Temperaturabfall auf Raumtemperatur ist mindestens ein Drittel geringer als die der Polymerklebstoffe 91 und 92.
Ein bevorzugtes Material der Lotkugel 942 kann ein Material mit einem niedrigen Schmelzpunkt sein, so wie ein Sn-Bi-basiertes Material mit einem Schmelzpunkt von 139 °C. Dies ist eine relativ niedrige Temperatur für ein Lötmaterial, ist jedoch hoch genug, um bei einem Fahrzeugkameramodul zur Verwendung bei einer Betriebstemperatur von beispielsweise 85 °C eingesetzt zu werden. Das Material der Lotkugel 942 kann insbesondere eine Sn-58Bi-Legierung sein. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Sn-56Bi beträgt 15×10^-6/°C.
Die Sn-Bi-basierte Legierung weist ein Ausbreitungsverhältnis von etwa 78 bis 80 % im Bereich von 220 bis 250 °C und einen Kontaktwinkel von etwa 18° (Grad) auf. Die hohe Ausbreitungsrate und der niedrige Kontaktwinkel sind Eigenschaften, die für das Eindringen der Lotkugel 942 in den temporären Kopplungsspalt 310 zwischen dem Stift 200 und dem plattierten Durchgangsloch 300 geeignet sind. Solche niedrig schmelzenden Lote sind unter Umständen vorzuziehen, da Lötmaterialien mit einem hohen Schmelzpunkt, wie z.B. 250 °C oder höher, Nachteile wie Verschlechterung des Leiterplattenmaterials, übermäßiges Wachstum der Metallverbindungsschicht an der Lötstelle usw. haben, die zu einer Verschlechterung der Haftfestigkeit und zum Ermüdungsbruch führen.
Das Sn-Bi-basierte Lötmaterial weist zudem eine relativ höhere Streckgrenze als Sn-Pb-basierte oder Sn-Ag-Cu-basierte Lötmaterialien auf. Obwohl das Sn-Bi-basierte Lötmaterial einen schmalen elastischen Verformungsbereich und eine leicht erhöhte Sprödigkeit aufweist, kann das Lötmaterial in der vorliegenden Ausführungsform, in der das Material zum Füllen eines schmalen Spalts verwendet wird, nicht problematisch sein. Da das Sn-Bi-Material einen relativ großen Erstarrungsbereich aufweist, z.B. 139 bis 190 °C, kann ein solches Lot bei der Erstarrung die Dauer der Koexistenz der festen Phase mit der flüssigen Phase verlängern und so eine Segregation bilden, die mit hoher Wahrscheinlichkeit auftritt. Bei der vorliegenden Ausführungsform breitet sich die Lotkugel 942, welche die Lücken 310 und 312 des Stifts 200 und der plattierten Durchgangsbohrung 300 füllt, jedoch dünn aus und kühlt relativ schnell ab, um schnell aus dem Erstarrungstemperaturbereich herauszukommen und die Sprödigkeit nicht zu erhöhen.
Die mehreren Stifte 200 und plattierten Durchgangslöcher 300 können dabei jeweils unterschiedliche Spielspalte nach der optischen 6-Achsen-Ausrichtung aufweisen. Beispielsweise kann ein größerer Spalt in einer bestimmten Richtung um den Stift 200 herum ausgebildet sein. Unter Berücksichtigung dessen, kann eine Inspektionskamera (nicht abgebildet), welche die Ausrichtung des Stifts 200 mit dem plattierten Durchgangsloch 300 überwacht, zusätzlich an der Rückseite der Leiterplatte 30 angeordnet sein, wo die optische 6-Achsen-Ausrichtung durchgeführt wird. Die Inspektionskamera detektiert den Zustand des resultierenden Spalts, der von jedem der Stift 200 und den plattierten Durchgangslöchern 300 nach der Ausrichtung gebildet wird. Die Laserlotstrahl-Bondeinrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass sie eine 5-Achsen-Bewegung ausführen kann und die Position und den Winkel der einzuspritzenden Lotkugel 942 unter Berücksichtigung jedes von der Inspektionskamera identifizierten Spalts optimieren kann.
Das Fixierverfahren unter Verwendung eines Laserlotstrahl-Bondprozesses nach mindestens einer Ausführungsform der erfinderischen Konzepte ist gegenüber der Verwendung der Polymerklebstoffe 91, 92 in folgenden Punkten vorteilhaft.
Bei Verwendung der Polymerklebstoffe 91, 92 ist die Plattform zur optischen 6-Achsen-Ausrichtung derart ausgestaltet, dass sie eine Auftragungsvorrichtung (nicht abgebildet) zum Auftragen eines Klebstoffs und einen UV-Beleuchter (nicht abgebildet) zum Ausstrahlen von ultraviolettem Licht zur UV-Härtung aufweist. Zudem ist ein Ofen (nicht abgebildet) zur Wärmehärtung erforderlich, um die erforderliche Haftfestigkeit sicherzustellen. Demgegenüber kann die Laserlotstrahl-Bondeinrichtung nach mindestens einer Ausführungsform der erfinderischen Konzepte auf einer Plattform zur optischen 6-Achsen-Ausrichtung installiert sein, solange sich die Düse 940 an einer Position befinden kann, die angemessen von der Leiterplatte 30 beabstandet ist.
Insbesondere im Vergleich zu der Zeit, die für den Klebstoffauftrag, die UV-Härtung usw. benötigt wird, ermöglicht die Lotkugel 942, dass die Spalteinspritzung und Erstarrung sofort so schnell und nicht vergleichbar zu den Polymerklebstoffen 91 und 92 abgeschlossen werden. Daher wird durch Verwendung der Lotkugel 942 die Möglichkeit, die Ausrichtung vor und nach dem Fixierprozess zu ändern, erheblich verringert.
Im Vergleich zu dem Lotstrahlprozess, der auf ein Elektrodenpad auf einer flachen Oberfläche oder einen freiliegenden Führungsstift angewendet wird, ist es im Allgemeinen schwierig, die Prozessqualität beim Lotstrahlprozess in einem Spalt sicherzustellen. Dort, wo das Montagespiel schmal ist, wie z.B. bei mindestens einer Ausführungsform beim Montieren des Kameramoduls, kann der Spalt mit der Lotkugel 942 unter Umständen nicht leicht gleichmäßig gefüllt werden. Darüber hinaus kommt es relativ zu einem kleinen Elektrodenpad auf einem flachen Substrat, für das hauptsächlich ein Laserlotstrahl-Bondprozess eingesetzt wird, bei mindestens eine Ausführungsform der erfinderischen Konzepte, die für die Stifte 200 mit einer höheren Wärmekapazität verwendet werden kann, möglicherweise zu einer kalten Lötstelle. Eine verbesserte Form der Montagestruktur zur Sicherung der Lotstrahlqualität wird durch die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen näher beschrieben.
7A und 7B zeigen perspektivische Ansichten mit Darstellung eines Kopplungsverfahrens von zwei Arten von vorderen Gehäusen und zwei Arten von hinteren Gehäusen nach einigen Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte.
Nach Abschluss der Ausrichtung der optischen Achse des Objektivs 10 und des Bildsensors 40 werden die vorderen Gehäuse 21, 22 und die hinteren Gehäuse 50, 52 montiert, wobei Passabschnittte oder Verbindungsstellen 500, 520 dazwischen hergestellt werden, die dann abgedichtet werden, wodurch die Montage der Fahrzeugkameramodule 2 und 2' abgeschlossen wird. Wenn z.B. die vorderen Gehäuse 21, 22 und die hinteren Gehäuse 50, 52 aus Metall bestehen, können ihre Montagegrenzen an den Verbindungsstellen 500, 520 vollständig durch Laserschweißen abgedichtet sein.
Wie in 7A dargestellt, kann die Verbindungsstelle 500 des vorderen Gehäuses 21 in etwa quadratisch sein, wobei das Kameramodul 2 um eine optische Achse 96 gedreht werden kann und der Abstand der Laserquelle zu der Schweißnaht der Verbindungsstelle 500 entsprechend der Drehung des Kameramoduls 2 eingestellt werden kann, so dass die Fokuslage des Lasers der Schweißnahtposition entspricht. Dagegen kann das Kameramodul 2', wie in 7B dargestellt, das vordere Gehäuse 22 und das hintere Gehäuse 52 aufweisen, die außerhalb in einer zylindrischen Form ausgebildet sind. Das Kameramodul 2' kann um eine optische Achse 96' gedreht werden, wenn der Laser stillstehend gezündet werden kann, wodurch der Vorgang der Einstellung der Laserfokuslage zur Durchführung des Schweißens vermieden wird und der Abdichtungsprozess vereinfacht wird.
8 zeigt eine explodierte perspektivische Ansicht mit Darstellung der Bestandteile eines Kameramoduls nach einer zweiten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.
Wie in 8 dargestellt, sieht die zweite Ausführungsform der erfinderischen Konzepte ein vorderes Gehäuse 23 vor, das einstückig mit einer Objektivtubusstruktur 230 ausgebildet ist, die dem Objektivtubus 110 entspricht. Die mehreren Linsenelemente 100 sind auf der Objektivtubusstruktur 230 befestigt, die in dem vorderen Gehäuse 23 vorgesehen ist, und eine Haltevorrichtung 120 ist an der Vorderseite des vorderen Gehäuses 23 montiert, so dass das vordere Gehäuse 23 und das Objektiv 10 als Ganzes montiert sind.
9A und 9B zeigen eine explodierte perspektivische Ansicht und eine Längsquerschnittsansicht mit Darstellung eines vorderen Gehäuses 23, das innen mit einer integralen Struktur ausgebildet ist, die einem Objektivtubus entspricht, nach der zweiten Ausführungsform.
Wie in den 9A und 9B dargestellt, ist das Objektiv 10 unmittelbar an dem vorderen Gehäuse 23 montiert, wodurch der Montageprozess vereinfacht wird und Montagefehler verringert werden im Vergleich zu der ersten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte. Nach der ersten Ausführungsform sind die Linsenelement 100 an dem Objektivtubus 110 montiert, der dann an dem vorderen Gehäuse 23 montiert wird, bevor die Linsenelemente 100 einer Ausrichtung der optischen Achse mit dem Bildsensor 40 unterzogen werden. Nach der zweiten Ausführungsform werden die Linsenelemente 100, nachdem sie an der Objektivtubusstruktur 230 des vorderen Gehäuses 23 montiert sind, der Ausrichtung der optischen Achse mit dem Bildsensor 40 unterzogen, wodurch die Montageteile reduziert und folglich die Montagefehler verringert werden.
Obgleich nicht dargestellt, können dabei die mehreren Linsenelemente 100 in eine erste Linsengruppe und eine zweite Linsengruppe aufgeteilt sein. Von den Linsenelemente 100 kann die vordere Hälfte der ersten Linsengruppe in verschiedenen Formen ausgestaltet sein, so dass das Objektiv unterschiedliche Blickwinkel aufweist. Die hintere Hälfte der zweiten Linsengruppe kann die gleiche Form wie die vordere Hälfte der ersten Linsengruppe aufweisen. Wenn also Änderungen an der ersten Linsengruppe für die gleiche zweite Linsengruppe vorgenommen werden, kann das Objektiv so ausgestaltet sein, dass es verschiedene Blickwinkel aufweist.
Bei einem Zoomobjektiv können in der Regel mehrere Linsenelemente in verschiedenen Untergruppen gruppiert sein und bewegt werden, wodurch sich der Blickwinkel des Objektivs ändert. Alternativ kann der Blickwinkel durch Neukonfiguration einiger Linsenuntergruppen innerhalb des Zoomobjektivs geändert werden.
Dagegen komprimiert das Kameramodul für ein Fahrzeug, das im Allgemeinen ein Weitwinkelobjektiv ist, ein Bild in Richtung der Rückseite des Objektivs. Mit anderen Worten haben Montagefehler der Linsenelemente, die an der Rückseite des Objektivs angeordnet sind, einen größeren Einfluss auf die Qualität des aufgenommenen Bildes.
Nach mindestens einer Ausführungsform der erfinderischen Konzepte ist die zweite Linsengruppe an der Objektivtubusstruktur 230 des vorderen Gehäuses 23 montiert, um ein gemeinsames Modul zu bilden, und die erste Linsengruppe ist in verschiedenen, an die Blickwinkel des Objektivs angepassten Ausgestaltungen an dem gemeinsamen Modul montiert, wodurch die Herstellung des Objektivmoduls mit verschiedenen Blickwinkeln erleichtert wird.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht mit Darstellung beispielhafter Stiftkomponenten, die separat an einem vorderen Gehäuse montiert sind, nach einer dritten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.
Wie in 10 dargestellt, sieht die dritte Ausführungsform der erfinderischen Konzepte ein vorderes Gehäuse 24 vor, das derart ausgestaltet ist, dass es Stifte 600 aufweist, die separat hergestellt sind, um in Vorsprünge 240 des vorderen Gehäuses 24 eingesetzt zu werden. Der Stift 600 kann die Form eines Kolbenstifts aufweisen, der einen Vorsprungpassabschnitt 602, einen Flanschabschnitt 604 und einen Lochpassabschnitt 606 aufweist. Die Vorsprünge 240 sind derart ausgestaltet, dass sie eine zylindrische Säule aufweisen, die an der Rückseite des vorderen Gehäuses 24 ausgebildet ist, und ein Loch, das an dem Ende der zylindrischen Säule zum Zusammenpassen mit dem Stift 600 ausgebildet ist.
Nach mindestens einer Ausführungsform der erfinderischen Konzepte werden das vordere Gehäuse 24 mit dem montierten Objektiv 10 und die Leiterplatte 30 einschließlich des Bildsensors 40 nach Abschluss der optischen Ausrichtung durch ein Laserlotstrahl-Bondprozess miteinander gebondet. Um die Lötqualität zu gewährleisten, wird ein angemessener Temperaturanstieg der beiden Materialoberflächen an der Lötstelle verwendet. Wenn die Oberflächentemperatur aufgrund übermäßiger Wärmeübertragung der Lötstelle nicht auf ein angemessenes Niveau ansteigt, kann eine kalte Lötverbindung erzeugt werden, die möglicherweise keine ausreichende Haftfestigkeit bietet.
Die Verbindungsstelle zwischen dem Stift 600 und dem Vorsprung 240 schmälert den Bereich, in dem die Wärmeübertragung erfolgt, erheblich. Selbst wenn das vordere Gehäuse 24 aus einem metallischen Material besteht, können die Verbindungsstellen zwischen den separaten Stiften 600 und dem vorderen Gehäuse 24 eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweisen als bei einem vorderen Gehäuse mit einstückigen Stiften. Dementsprechend können die Passabschnitte zwischen dem separaten Stiften 600 und den Vorsprüngen 240 nach der dritten Ausführungsform die Wärmeübertragung im Vergleich zu dem Fall verzögern, bei dem die Stifte einstückig in das vordere Gehäuse 24 eingeformt sind. Daher können die separat eingesetzten Stifte 600 die Wärmekapazität des gelöteten Abschnitts erheblich reduzieren und die Lotkugel 942 kann die Temperatur des gelöteten Abschnitts angemessen erhöhen, wodurch eine kalte Lötstelle verhindert wird. Der Stift 600 kann zudem im Gegensatz zum vorderen Gehäuse 24 oberflächenveredelt sein, um geeignete Oberflächeneigenschaften für das Lotstrahl-Bonden zu erhalten.
Da der Stift 600 dabei separat eingesetzt werden kann, muss das vordere Gehäuse 24 nicht zwangsläufig aus einem metallischen Material bestehen, das zum Durchführen des Lötens geeignet ist. Das vordere Gehäuse 24 kann beispielsweise aus einem nicht-metallischen Material bestehen, wie z.B. Kunststoff. Wenn das vordere Gehäuse 24 aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist, kann die Wärmeübertragung von dem Stift 600 beim Löten verringert werden und somit kann eine kalte Lötstelle verhindert werden.
11A-11D zeigen beispielhafte Stiftkomponenten in Form von Einsätzen, die mit dem Vorsprung 240 des vorderen Gehäuses 24 gekoppelt sind, nach der dritten Ausführungsform.
Wie vorstehend beschrieben, kann der Stift 600 die Form des Kolbenstifts aufweisen, der den Vorsprungpassabschnitt 602, den Flanschabschnitt 604 und den Lochpassabschnitt 606 aufweist, welcher derart ausgestaltet ist, dass er mit einem plattierten Durchgangsloch zusammenpasst. Wie in 11A dargestellt, kann der Stift 600 eine Einsetzkopplung mit dem zylindrischen Säulentyp des Vorsprungs 240 des vorderen Gehäuses 24 aufweisen, die durch den Vorsprungpassabschnitt 602 unter Verwendung einer Presspassung implementiert ist. 11B-11D zeigten Alternativen zum Stift 600, wie z.B. die Stifte 610, 620 und 630 mit einem Gewindepassabschnitt 612, einem per Ultraschall gebondeten Vorsprungpassabschnitt 622 und einem eingepressten Vorsprungpassabschnitt 632, der axial geteilt ist, um für eine Presspassung bzw. für die Einsetzkopplungen mit dem Vorsprung 240 elastisch verformt zu werden.
12A und 12B zeigen eine beispielhafte plattierte Hülle, die auf von dem vorderen Gehäuse 24 abstehende Stiftabschnitte aufgesetzt und mit diesen gekoppelt ist, nach der dritten Ausführungsform.
12A zeigt eine vorgesehene Stiftanordnung 640 mit einer plattierten Buchse 642 und einem Stiftabschnitt 644, der auf einem sich von dem vorderen Gehäuse 24 erstreckenden Pfosten 646 ausgebildet ist und in die plattierte Buchse 642 einsetzbar ist, so dass die plattierte Buchse 642 über den Stiftabschnitt 644 geschoben ist und mit diesem durch eine am distalen Ende des Stiftabschnitts 644 durchgeführte Verstemmverbindung fixiert ist. Als noch eine weitere Alternative zeigt 12B eine vorgesehene Stiftanordnung 650 mit einer plattierten Buchse 642 und einem Stiftabschnitt 652, der auf einem sich von dem vorderen Gehäuse 24 erstreckenden Pfosten 645 ausgebildet ist und axial geteilt ist, um elastisch verformt zu werden, so dass die plattierte Buchse 642 über den Stiftabschnitt 652 geschoben ist und mit diesem durch eine distal von dem Stiftabschnitt 652 ausgebildete Hakenstruktur 654 fixiert ist. Bei diesen Ausführungsformen ist die Wärmekapazität der plattierten Buchse 642 geringer als die der Ausführungsform aus 11, was für den Laserlotstrahl-Bondprozess vorteilhaft ist.
13A und 13B zeigen beispielhafte Stifte, die durch Mehrkomponenten-Spritzgießen in das vordere Gehäuse gegossen sind, nach der dritten Ausführungsform.
13A und 13B zeigen vordere Gehäuse 25 und 26, die beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial spritzgegossen sein können, so dass diese Stiftteile 660 und 670 aufweisen, die aus einem metallischen Material vorgefertigt sind und anschließend jeweils derart durch Einspritzguss gegossen werden, dass sie in den vorderen Gehäusen 25 und 26 eingebettet sind. Der in 13A dargestellte Stiftteil 660 ist mit mehreren einstückigen Stiften ausgebildet, wobei das in 13B dargestellte Stiftelement 670 aus mehreren separaten Stiften besteht.
14 zeigt beispielhafte Stifte mit verschiedenen polygonalen Kopfformen nach einer vierten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.
Im Vergleich zu 14 unter (a), die 10 entspricht, bei welcher der Stift 600 den zylindrischen Lochpassabschnitt 606 aufweist, der zum Zusammenpassen mit dem plattierten Durchgangsloch ausgestaltet ist, zeigt 14 von (b) bis (d) Stifte 710, 720 und 730, die derart ausgebildet sind, dass sie separat an dem vorderen Gehäuse 24 montiert sind und Lochpassabschnitte aufweisen, die zum Eingreifen mit der Leiterplatte 30 ausgebildet sind und polygonale Querschnitte aufweisen, die sich von dem zylindrischen Gegenstück unterscheiden. Ihre polygonalen Ausgestaltungen im Querschnitt ermöglichen den Lochpassabschnitten 716, 726 und 736 der Stifte 710, 720 und 730 mit lokal geweiteten Spalten untergebracht zu sein, die in dem kreisförmigen plattierten Durchgangsloch 300 der Leiterplatte 30 ausgebildet sind, wie in 8 dargestellt. Die Laserlotstrahl-Bondeinrichtung kann derart gesteuert werden, dass die flüssige Lotkugel 942 in den lokal geweiteten Spalt eingespritzt wird.
14 zeigt von (e) bis (h) Stifte 740, 750, 760 und 770, die separat hergestellt sind und an dem vorderen Gehäuse 24 montiert sind und Lochpassabschnitte 746, 756, 766 und 776 aufweisen, die zum Eingreifen mit der Leiterplatte 30 ausgestaltet sind und konturierte Innenhohlräume aufweisen. Durch Reduzieren des Volumens der Lochpassabschnitte 746, 756, 766 und 776 der Stifte 740, 750, 760 und 770 unter Verwendung der Hohlräume kann die Wärmekapazität des gelöteten Abschnitts der Stifte 740, 750, 760 und 770 verringert werden, um kalte Lötstellen zu verhindern und somit die Lötqualität zu verbessern. Dagegen können die Hohlräume Standardwerkzeugen entsprechen, die bei Montage der Stifte durch Einsetzen eines Sechskantschlüssels, eines Sternschlüssels, eines Kreuzschlitzschraubendrehers oder dergleichen in die Hohlräume verwendet werden können.
15 zeigt beispielhafte Stifte mit Kopfformen, bei denen der Querschnitt zum Ende hin abnimmt, nach einer fünften Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.
Im Vergleich zu 15A, die 10 entspricht, bei welcher der Stift 600 darstellt ist, zeigen 15B bis 15D Stifte 810, 820 und 830 nach der fünften Ausführungsform mit Lochpassabschnitten 816, 826 und 836, die zum Zusammenpassen mit dem plattierten Durchgangsloch ausgestaltet sind, welches derart ausgebildet sein kann, dass die Stifte 810, 820 und 830, wenn sie in das plattierte Durchgangsloch 300 eingesetzt sind, Spalte damit bilden, die sich schrittweise weiten oder die auf der Seite breiter sind, die der Düse der Laserlotstrahl-Bondeinrichtung zugewandt ist.
Wie in 15B dargestellt, kann der Lochpassabschnitt 816 des Stifts 810 eine Form aufweisen, die im Wesentlichen ähnliche der einer Krone ist. Mit anderen Worten weist der Lochpassabschnitt 816 ein unebenes oder gezacktes Kantenprofil entlang seiner Außenumfangsfläche auf, um den Bereich, in den die Lotkugel 942 eintritt, wesentlich zu weiten.
Wie in 15C dargestellt, weist der Lochpassabschnitt 826 des Stifts 820 zwei geneigte Oberflächen auf, die von dem distalen Ende des Lochpassabschnitts 826 zu einer Kante konvergieren, um beispielsweise eine Flachschraubendreherform zu bilden. Eine weitere modifizierte Form ist in 15D als Lochpassabschnitt 836 des Stifts 830 mit drei geneigten Oberflächen dargestellt, die von dem distalen Ende des Lochpassabschnitts 836 zu einer Kante konvergieren.
Obgleich nicht dargestellt, kann der Lochpassabschnitt des Stifts ferner distal zu einem Kreuzschlitzschraubendreher ausgebildet sein. Zudem ist zu verstehen, dass der Stift nach der fünften Ausführungsform andere Formen aufweist, die einen Spalt bilden, der zum Löten zwischen dem Lochpassabschnitt und dem plattierten Durchgangsloch geeignet ist, während der Lochpassabschnitt in Richtung des distalen Endes schmaler wird, um der flüssigen Lotkugel 942 ein einfaches Eintreten in dem Spalt zu ermöglichen.
16 zeigt eine Montagestruktur mit an Vorsprüngen eines vorderen Gehäuses festgezogenen Schrauben nach einer sechsten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.
Wie in 16 dargestellt, weist das vordere Gehäuse nach der sechsten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte Löcher auf, die an der Rückseite ausgebildet sind, um ein Eingreifen der Schrauben zu ermöglichen. Die Löcher können am Ende von zylindrischen Pfosten ausgebildet sein, die hinter dem vorderen Gehäuse abstehen. Die Löcher können im Vorfeld mit einem Gewinde ausgebildet sein oder können zusammengefügt werden, während ein Gewinde auf der Innenumfangsfläche von gewindelosen Löchern gebildet wird, wenn die Schrauben gekoppelt sind.
Auf den Gewindeabschnitt der Schraube kann vor dem Einsetzen in das Schraubenloch eine Schraubensicherung, z.B. Loctite®, voraufgetragen werden, um ein Lösen der Schraube nach der Montage zu verhindern. Loctite® wird vorzugsweise nicht auf den nach der optischen Ausrichtung zu lötenden Bereich aufgetragen, so dass sich die Lotkugel 942 zwischen dem Gewinde und dem plattierten Durchgangsloch füllt, um ein ordnungsgemäßes Löten zu erreichen.
17 zeigt die Montagetoleranz zwischen einem plattierten Durchgangsloch und der Schraube nach der sechsten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte .
Nach der sechsten Ausführungsform werden nach dem Anordnen der Leiterplatte 30 an der Rückseite des vorderen Gehäuses 24 Schrauben 840 durch die plattierten Durchgangslöcher eingesetzt, um in Löcher oder Schraubenlöcher der Vorsprünge 240 eingeschraubt zu werden. Wie in 17 dargestellt, werden die Schrauben 840 in solch einem Maße befestigt, dass genügend Spiel für die optische Ausrichtung zwischen dem vorderen Gehäuse 24 und der Leiterplatte 30 vorhanden ist. Die Schraube 840 und die Leiterplatte 30 sind fest miteinander fixiert, indem sie mit einer Lotkugel 942 gelötet sind, die in einen Spalt zwischen einem Schraubenkopf 842 und der Rückfläche der Leiterplatte 30 eingeführt wird. Die Schraube 840 kann aus einem Material bestehen, das sich leicht löten lässt, z.B. ein Messingmaterial.
Nach der sechsten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte besteht die fest zu lötende Schraube 840 aus einem metallischen Material, so dass das vordere Gehäuse 24 nicht zwangsläufig aus einem metallischen Material bestehen muss. Der Prozess des Einschraubens der Schraube 840 in den Vorsprung 240 des vorderen Gehäuses 24 kann ferner automatisiert sein. Daher verleiht die Montagestruktur nach der sechsten Ausführungsform dem Montageprozess ein beispiellos hohes Maß an Produktivität.
Die sechste Ausführungsform zeigt dagegen die Verwendung der Schraube 840 mit einem Schraubenkopf, es kann jedoch auch eine Stellschraube verwendet werden. Bei Verwendung einer Innensechskantstellschraube für die Stellschraube kann z.B. der in der vierten Ausführungsform aus 14 beschriebene, im Kopfabschnitt vorgesehene Hohlraum dazu beitragen, die Wärmekapazität am Lötabschnitt zu reduzieren, um eine kalte Lötstelle zu vermeiden. Außerdem kann die Stellschraube im Vorfeld vor der Vormontage der Leiterplatte in den Vorsprung 240 des vorderen Gehäuses 24 eingeschraubt werden, um das Prozessdesign zu vereinfachen.
18A und 18B zeigen perspektivische Ansichten beispielhafter Montagestrukturen unter Verwendung von Kanten einer Leiterplatte nach einer siebten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.
Wie in den 18A und 18B dargestellt, sind die Kameramodul-Montagestrukturen nach der siebten Ausführungsform jeweils dazu ausgestaltet, eine Leiterplatte 31 und vordere Gehäuse 27, 28 aufzuweisen, so dass der Außenrand der Leiterplatte 31 und die Innenseiten der vorderen Gehäuse 27, 28 Spalte bilden, die mittels eines Laserlotstrahl-Bondprozesses fest gelötet werden. Die Leiterplatte 31 ist derart ausgebildet, dass sie mit einem Montagespiel für die optische Ausrichtung in einem an der Rückseite der vorderen Gehäuse 27, 28 ausgebildeten Taschenabschnitt untergebracht ist. Nach Anordnung der vorderen Gehäuse 27, 28, in denen das Objektiv 10 auf der Plattform zur optischen 6-Achsen-Ausrichtung montiert ist, ist die Leiterplatte 31 mit dem befestigten Bildsensor 40 zum Durchführen der optischen Ausrichtung angeordnet. Nach Abschluss der optischen Ausrichtung wird der Montagespalt durch Lotkugeln 942 gelötet, die an mehreren Position eingeführt werden.
Wie in 18A dargestellt, sind die mehreren Pfosten 850 mit einem im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt an der Rückseite des vorderen Gehäuses 27 ausgebildet. Die Leiterplatte 31 hat Ecken, die konturiert sind, um Montagespiele zwischen den jeweiligen Pfosten 850 beizubehalten, und die Ecken, welche die Montagespiele definieren, haben plattierte Seitenwände 314, die zur Vereinfachung des Lötens ausgestaltet sind. Die durch die mehreren Pfosten 850 gebildeten Montagespiele und die plattierten Seitenwände 314 werden nach der optischen Ausrichtung mittels der Lotkugel 942 gelötet.
Wie in 18B dargestellt, können mehreren Pfosten 860 jeweils in einer zylindrischen Form an der Rückseite des vorderen Gehäuses 28 vorgesehen sein. Die Leiterplatte 31 weist zwei plattierte Seitenwände 314 auf, die an jeder Ecke der Leiterplatte 31 ausgebildet sind, so dass die Außenumfangsfläche des Pfostens 850, die zylindrisch sind, und die zweit plattierten Seitenwände 314, die planar sind, ein Montagespiel bilden, das an zwei Punkten am schmälsten ist und mit steigendem Abstand zwischen den zwei Punkten breiter wird.
Der Laserlotstrahl-Bondprozess kann mit einem schiefen Winkel zum Montagespiel unter Berücksichtigung des minimalen Montagespiels, des Durchmessers des Pfostens 850 und des Durchmessers der Lotkugel 942 eingeleitet werden. Der Einspritzwinkel der Lotkugel 942 von der Düse 940 aus kann beispielsweise derart eingestellt werden, dass die Punkte, an denen die eingeführte Lotkugel 942 zuerst den Pfosten 850 und die plattierte Seitenwand 314 kontaktiert, den gleichen Abstand zu der Position haben können, an der das minimale Montagespiel gebildet ist. Die Lotkugel 942 betritt das Montagespiel von dem breiten Bereich zu dem schmalen Bereich und füllt bei gleichmäßiger Wärmeübertragung an den Pfosten 850 und die plattierte Seitenwandeinheit 314 das Innere des Montagespiels und härtet dann aus, um die Lötqualität zu verbessern.
Obgleich nicht dargestellt, kann die siebte Ausführungsform zum Reduzieren der Wärmekapazität des zu lötenden Elements die Pfosten 850, 860 ferner mit einem Hohlraum versehen, der am Ende davon nach innen ausgenommen ist in einer gleichen Weise wie bei der vierten Ausführungsform.
19 zeigt eine perspektivische Ansicht mit Darstellung einer Modifikation der Montagestruktur der siebten Ausführungsform, die in den 18A und 18B dargestellt ist, welche Seitenabschnitte der Leiterplatte verwendet.
19 zeigt unter (a) und (b) ein vorderes Gehäuse 29, das mit Innenwänden 290 und einer Leiterplatte 32 versehen ist, die Seitenkanten 324 aufweist, wobei die Innenwände 290 und die Seitenkanten 324 dazwischen Spalte bilden, um fest gelötet zu werden.
Nach der siebten Ausführungsform und ihrer modifizierten Ausführungsform kann ein 6-Achsen-Bewegungsmechanismus (nicht dargestellt) mit einem Griff oder anderen Komponenten zum Bewegen der Leiterplatten 31 und 32 in dem Prozess der optischen Ausrichtung zum Greifen von mindestens zwei Abschnitten 326 der Seitenabschnitte der Leiterplatten 31 und 32 ausgestaltet sein. Die Lotkugeln 942 können die Spalte fest löten, ausgenommen der Abschnitte 326 für den Griff.
Die siebte Ausführungsform kann die hintere Struktur der vorderen Gehäuse 27, 28, 29 vereinfachen, wodurch mehr Raum für Komponenten und Schaltungen in den Leiterplatten 31, 32 gesichert wird und die von den Leiterplatten 31, 32 erzeugte Wärme effektiv an die vorderen Gehäuse 27, 28, 29 übertragen wird, um die Wärmeableitungsleistung der Leiterplatten 31 und 32 zu verbessern.
20A-20C zeigen beispielhafte Montagestrukturen mit plattierten Durchgangslöchern, die so ausgebildet sind, dass sich die Spalte weiten, wenn sie sich dem Eingang der Lotkugel nähern, nach einer achten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte.
20A zeigt einen Stift 600 mit einer zylindrischen Form und ein plattiertes Durchgangsloch 300 mit einer zylindrischen Lochform, die zusammenwirkend einen einheitlichen Spalt als Ganzes bilden können. Dagegen zeigen 20B und 20C plattierte Durchgangslöcher 320 und 330 nach der achten Ausführungsform der erfinderischen Konzepte, die beispielsweise mit einer zylindrischen Senkbohrung und einer kegelförmigen Senkbohrung ausgebildet sein können, so dass eine Spaltöffnung, in welche die Lotkugel 942 eingespritzt wird, breiter ausgebildet ist.
Eine Leiterplatte, die einen Bildsensor aufweist, besteht im Allgemeinen aus einer Mehrlagenplatine und hat eine Struktur mit mindestens sechs Lagen oder mehr. Die nicht zylindrischen plattierten Durchgangslöcher 320 und 330 mit Merkmalen wie einer zylindrischen Senkbohrung und einer kegelförmigen Senkbohrung können durch Schichtung eines Mehrlagensubstrats und durch Verarbeitung mit einem geeigneten Werkzeug gefolgt von einer Plattierung gebildet werden. Alternativ, ähnlich wie bei dem Verfahren zur Bildung von vergrabenen Löchern oder Sacklöchern, können die mehreren Schichten mit Durchgangslöchern unterschiedlichen Durchmessers ausgebildet sein, die in einem einzigen Substratherstellungsschritt in das plattierte Durchgangsloch 300 eingefügt werden, um die nicht zylindrischen plattierten Durchgangslöcher 320 und 330 zu bilden.
Die achte Ausführungsform der erfinderischen Konzepte sieht unverwechselbare plattierte Durchgangslöcher 320, 330 vor, die einen breiten Eingang aufweisen, damit die Lotkugel 942 in den Spalt eintreten kann, und ein sich zum Inneren des Spalts hin verschmälerndes Spiel aufweisen. Die flüssige Lotkugel 942, die aus der Düse der Laserlotstrahl-Bondeinrichtung gesprüht wird, hat eine allgemeine Tropfenform und der Durchmesser der Lotkugel 942 kann größer als der Spalt sein, in den diese eingespritzt wird. Indem die Spaltöffnung größer als der Innenspalt ausgebildet ist, kann die Lotkugel 942 einfach in den Spalt eintreten.
Die mittels des Lotstrahlverfahrens eingespritzte Lotkugel 942 tritt mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in den Spalt ein. Da das Volumen des Spalts abnimmt, wenn die Lotkugel 942 den Spalteingang zunächst füllt und weiter ins Innere des Spalts vordringt, breitet sich die eingespritzte Lotkugel 942 in Eingangsrichtung und auf ihre linke und rechte Seite aus.
In einigen anderen Fällen, wenn die Lotkugel 942 links und rechts des Stifts getrennt ist und geteilte Zielbereiche füllt, kann ein Lötfehler auftreten, der einem Kaltriss beim Gießen an der innersten Seite des Spalts entspricht. Als Kaltriss wird ein Gussfehler bezeichnet, der auftritt, wenn die Spitzen der geschmolzenen Materialien, die in unterschiedlichen Wegen verarbeitet wurden, frühzeitig abgekühlt werden und sich nicht an dem Punkt, an dem sie aufeinandertreffen, zu einer flüssigen Phase verbinden können. Nach dieser Ausführungsform weist der Spalteingang ein relativ großes Volumen auf, um die Erstarrung zu verzögern, so dass die Lotkugel 942 in den innersten Teil des Spalts ohne Erstarrung gefüllt wird, um einen Kaltriss zu verhindern, was zu einer verbesserten Lötqualität führt. Durch Bildung eines Spalts, der einen breiteren Einspritzeingang hat und dessen Volumen zum Inneren des Spalts hin abnimmt, kann außerdem die Erstarrung der Lotkugel 942 insgesamt gleichmäßig voranschreiten, wodurch die Lötqualität verbessert wird.
Bei dem Kameramodul für ein Fahrzeug nach mindestens einer Ausführungsform der erfinderischen Konzepte füllt und verfestigt eine Lotkugel nach optischer Ausrichtung einer optischen Achse mit einem Bildsensor einen temporären Kopplungsspalt, das heißt einen Spalt zwischen temporär gekoppelten Teilen, der durch einen Laserlotstrahl-Bondprozess gebildet wird. Diese temporären Kopplungsspalte sind zwischen mehreren an der Rückseite des vorderen Gehäuses ausgebildeten Stiften und plattierten Durchgangslöchern der Leiterplatte ausgebildet, welche die Stift aufnehmen. Die Spalte sind mit einer Lotkugel gefüllt, was ein metallisches Material ist und sofort erstarrt, wodurch ein Ausrichtungszustand der optischen Achse vor und nach dem Montageprozess gewährleistet wird und eine hohe Betriebstemperatur geliefert wird.
Zudem wird die Lötqualität abschließend durch Auswählen des Ortes, des Winkels, der Anzahl etc. der zu sprühenden Lotstrahlen basierend auf Informationen zu dem temporären Kopplungsspalten nach der optischen Ausrichtung verbessert.
Obwohl Ausführungsbeispiele der erfinderischen Konzepte zu Veranschaulichungszwecken beschrieben wurde, ist für Fachleute ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen, Zusätze oder Ersetzungen möglich sind, ohne von den verschiedenen Eigenschaften der Offenbarung abzuweichen. Daher wurden Ausführungsbeispiele der erfinderischen Konzepte um der Kürze und Übersichtlichkeit willen beschrieben. Demensprechend würde eine durchschnittliche Fachperson verstehen, dass der Umfang der Offenbarung nicht durch die oben ausführlich beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern durch die Ansprüche und Äquivalente davon.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020200042519 [0001]

Claims

Fahrzeugkameramodul mit: einem Objektiv mit einem Objektivtubus und mehreren Linsenelementen, die an dem Objektivtubus montiert sind; einer Leiterplatte mit einem Bildsensor; einem vorderen Gehäuse mit einer Vorderseite, an der das Objektiv montiert ist, und einer Rückseite, an der die Leiterplatte montiert ist; und einem hinteren Gehäuse, das mit der Rückseite des vorderen Gehäuses gekoppelt ist, um das Objektiv und die Leiterplatte abzudichten, wobei: das vordere Gehäuse einen oder mehrere Pfosten aufweist, die nach hinten abstehen, sowie einen Stift, der distal von jedem der Pfosten absteht und einen kleineren Querschnittsbereich als der Pfosten aufweist, die Leiterplatte ein plattiertes Durchgangsloch aufweist, das zum zumindest teilweise Aufnehmen jedes Stifts ausgestaltet ist, und das vordere Gehäuse und die Leiterplatte in einem vormontierten Zustand derart in Eingriff sind, dass jeder Stift und jedes plattierte Durchgangsloch ein vorbestimmtes Montagespiel aufweist, das Objektiv und der Bildsensor in dem vormontierten Zustand einer optischen Ausrichtung unterzogen werden und das Montagespiel unter Verwendung eines Laserlotstrahl-Bondprozesses gelötet und verfestigt wird.
Fahrzeugkameramodul nach Anspruch 1, wobei die optische Ausrichtung umfasst: Durchführen einer Feinbewegung des vorderen Gehäuses, auf welchem das Objektiv montiert ist, oder der Leiterplatte, auf welcher der Bildsensor befestigt ist, in eine 6-Achsen-Richtung.
Fahrzeugkameramodul nach Anspruch 2, wobei das Montagespiel durch einen Spalt zwischen einer Endfläche des Pfostens und einer Vorderfläche der Leiterplatte und einen Spalt zwischen dem Stift und dem plattierten Durchgangsloch definiert ist und das Montagespiel zum Ermöglichen der Feinbewegung in der 6-Achsen-Richtung ausgestaltet ist, um die optische Ausrichtung des Objektivs und des Bildsensors durchzuführen.
Fahrzeugkameramodul nach Anspruch 1, wobei das plattierte Durchgangsloch elektrolytisch goldplattiert ist.
Fahrzeugkameramodul nach Anspruch 1, wobei der Stift nickelplattiert ist.
Fahrzeugkameramodul nach Anspruch 1, wobei der Laserlotstrahl-Bondprozess Folgendes umfasst: einen Prozess, der eine Sn-Bi-basierte Lotkugel verwendet.
Fahrzeugkameramodul nach Anspruch 6, wobei die Lotkugel Folgendes aufweist: ein Sn-58Bi-Legierungsmaterial.
Fahrzeugkameramodul nach Anspruch 1, wobei das vordere Gehäuse und die Leiterplatte an einer Verbindungsstelle in Eingriff sind, die einem Laserschweißprozess unterzogen wird.
Fahrzeugkameramodul nach Anspruch 8, wobei die Verbindungsstelle zwischen dem vorderen Gehäuse und dem hinteren Gehäuse als eine zylindrische Verbindungsstelle ausgebildet ist und der Laserschweißprozess an einer einzelnen Fokuslage durchgeführt wird, während das vordere Gehäuse und das hintere Gehäuse um eine Drehachse der zylindrischen Verbindungsstelle gedreht werden.