WO2009135539A1 - Camera module with improved cooling design - Google Patents

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WO2009135539A1
WO2009135539A1 PCT/EP2008/065786 EP2008065786W WO2009135539A1 WO 2009135539 A1 WO2009135539 A1 WO 2009135539A1 EP 2008065786 W EP2008065786 W EP 2008065786W WO 2009135539 A1 WO2009135539 A1 WO 2009135539A1
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WO
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camera module
image sensor
sensor chip
heat
cross
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PCT/EP2008/065786
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Inventor
Ulrich Seger
Uwe Apel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H01L31/02Details
    • H01L31/024Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation

Definitions

  • the invention is based on known image acquisition and processing systems, as they can be used in particular in the automotive field.
  • camera systems for driver assistance functions as well as for the interior and / or exterior space monitoring of the motor vehicle are used.
  • cameras with integrated, complex computing power are to be designed for these purposes, since, for example, a transmission of a broadband video signal to a separate image processing computer in the vehicle environment is difficult to achieve.
  • an integrated solution is again comparatively complicated, because in many cases due to high power losses of electronics used for image processing, the operating temperature of the image sensor is considerably increased compared to the situation in a camera with pure image acquisition functionality.
  • the higher ambient temperature in turn leads to an increase in the dark current in the image sensor.
  • a leakage current at a pn junction can typically double every 8 to 10 K.
  • DE 103 19 176 A1 describes a device for cooling a camera in a motor vehicle, in which a camera module is connected via a thermally well-conductive connection with an externally placed on the housing heat sink. This heat sink is impinged by an air flow, which is taken from the air flow of the air conditioning and / or ventilation along the windshield.
  • DE 103 19 176 A1 thus represents an example of a passive cooling concept for the automotive sector.
  • DE 101 10 369 A1 describes an arrangement for cooling a sensor system installed in the headliner or at another temperature-sensitive location of a vehicle.
  • a Peltier element or a similar cooling element with similar properties is used in close contact with the sensor system for cooling.
  • DE 101 10 369 A1 uses commercially available Peltier elements.
  • these Peltier elements are not adapted to the image sensors, so that these Peltier elements form, for example, condensation surfaces on which precipitation of moisture can occur.
  • the heat coupling to the image sensors is not optimal in many cases due to the insufficient adaptation of the Peltier elements to the image sensors.
  • the heat removal via the Peltier element is problematic in many cases, since, for example, the connection of the heat removal side of the Peltier element in DE 101 10 369 A1 can lead to a heating of the camera housing.
  • a camera module for recording image data is proposed, which at least largely avoids the above-described disadvantages of known camera modules.
  • the camera module is particularly suitable for use in the motor vehicle sector, for example for use in one of the driver assistance systems described above and / or for monitoring the interior and / or exterior of the motor vehicle.
  • the proposed camera module allows an efficient lowering of the temperature only for an image sensor chip of the camera module, whereby a significant improvement of the system performance with a justifiable additional expenditure on components and operating performance becomes possible.
  • a “camera module” can be understood to mean an arbitrarily constructive device which comprises at least one image sensor chip for the acquisition of image data.
  • image sensor chip can be understood to mean virtually any component which is set up to receive optical information, in particular image data
  • the image sensor chip may comprise at least one semiconductor component, in particular a photosensitive semiconductor chip, for example, a CCD and / or CMOS chip.
  • the semiconductor material is at least substantially free and, for example, not received in a plastic housing (eg, encapsulated)
  • this embodiment enables a particularly efficient cooling of the image sensor chip, since at least largely on insulating intermediate layer n between the image sensor chip and the cooling can be omitted.
  • the camera module may comprise further components, for example frames, housings, base plates or base plates, an evaluation and control electronics (for example, for the purpose of image processing described above), power supplies, interfaces, optical systems (especially lenses, lenses, screens, mirrors etc .) or similar.
  • the camera module furthermore comprises at least one Peltier element with at least one cooling surface (often referred to as "cold surface” in Peltier technology) .
  • Peltier element can in principle be understood to mean any element which acts as an electric-thermal energy converter, in particular an element which taking advantage of the Peltier effect using electrical energy, a first surface, for example a surface of the element itself, cools (cooling surface) and a second surface, for example, again a surface of the element itself, warms (warming surface, in the Peltierchnik often as "Hot surface”).
  • a temperature difference between the heating surface and the cooling surface is produced, which, for example, by the type of electrical energy used (eg, a current and / or voltage), the nature of the Peltier element, the environmental conditions or by similar effects or combinations of such effects. te can be influenced.
  • the Peltier element may also be of modular design, for example, and comprise a plurality of individual Peltier elements which are, for example, cascade-shaped, zigzag-shaped or similarly coupled in order to act collectively as a Peltier element in the sense of the above definition.
  • the image sensor chip is connected to the cooling surface of the Peltier element by at least one heat collecting element, in particular at least one heat collecting foil.
  • This heat collecting element which is connected as at least one intermediate layer between the image sensor chip and the Peltier element, can comprise at least one material with a good thermal conductivity.
  • materials are used which have a thermal conductivity of at least 1 W / (m * K) and preferably higher thermal conductivities, in particular of more than 100 to 200 W / (m * K).
  • Materials with a high thermal conductivity are preferred, since otherwise the heat collecting element would cause an excessive temperature difference even at low power losses in the image sensor chip.
  • Particular preference is given in principle to metals.
  • copper can be used, which has a thermal conductivity of 350 to 370 W / (m * K).
  • aluminum with a thermal conductivity of 220 W / (m * K) can be used.
  • plastics in particular of filled plastics with a comparatively high thermal conductivity, conceivable.
  • thermoplastics and / or elastomers may be considered as the base material, for example silicone plastics.
  • Plastics themselves generally have a thermal conductivity in the order of 1 W / (m * K). With appropriate fillings, such as metal and / or graphite fillings, this value can be increased even more.
  • copper-filled polyamides are available that achieve up to 10 W / (m * K) thermal conductivity.
  • the cost advantage in the use of plastics is always to weigh against the significant disadvantage in terms of thermal resistance, so the metals are generally preferable.
  • multi-layered structures can be used.
  • the at least one heat collecting element can in particular be designed as a cross-section-matching heat collecting element, wherein the heat collecting element has at least one first cross-sectional area to be assigned to the image sensor chip and at least one second cross-sectional area assigning the Peltier element.
  • the first and the second cross-sectional area may be different.
  • a cross section of the image sensor chip can be adapted to a cross section of the Peltier element.
  • the first cross-sectional area may be designed to be larger than the second cross-sectional area.
  • the heat collecting element may in particular be configured mechanically such that the typically larger cross-section of this image sensor chip and on the Peltier element side on the side of the image sensor chip the typically smaller cross-section of the Peltier element are in each case contacted over the whole area and thus that a heat flow is applied to the smaller transverse concentration of the Peltier element is concentrated.
  • the required heat transfer performance is achieved with the modern Peltier elements even with small areas. This results in a considerable advantage of the embodiment according to the invention, namely that a Peltier element that is significantly smaller than the image sensor and therefore cost-effective to produce can be used.
  • the heat collecting element may have an at least partially trapezoidal cross section in at least one sectional plane.
  • this sectional plane may be a sectional plane perpendicular through the image sensor chip, the Peltier element and the heat collecting element, for example a sectional plane parallel to the edges of the image sensor chip and / or the Peltier element.
  • a trapezoidal configuration instead of a trapezoidal configuration, however, another embodiment can be selected, for example, a stepped configuration or a design with rounded edges, in which way also a cross-sectional change can be brought about.
  • the heat collecting element can also comprise regions of constant cross-section, for example cylindrical, columnar or disc-shaped regions.
  • Peltier elements using heat collection elements allows an ideal coupling of the Peltier element to the back of the image sensor chip.
  • the trapezoidal heat collecting elements it is possible in particular to ensure the most uniform possible temperature distribution on the image plane.
  • suitable geometric design of the heat collecting elements a heat distribution in a semiconductor material of the image sensor chip, for example in silicon, and a distribution of power loss sources can additionally be taken into account.
  • micro-Peltier elements can on the chip size of the image sensor chip (for example, 6 x 7 mm 2 ) and a power loss of a few hundred mW can be adapted and integrated in this way in the assembly and connection technology of the module low. Accordingly, it is proposed to adapt the Peltier element preferably in its lateral dimensions, ie in the dimensions in a plane parallel to the image plane of the image sensor chip, in at least one dimension to the image sensor chip.
  • the lateral dimensions of the Peltier element preferably exceed the respectively associated dimensions of the image sensor chip by not more than 100%, preferably by not more than 50% and particularly preferably by not more than 10%. For example, it is possible to avoid unnecessary cooling surfaces, at which condensation can occur, and it is possible to realize energetically particularly favorable cooling.
  • the temperature of the image sensor chip can be lowered by 20 K, with an additional cooling power of less than 300 mW.
  • Commercially available Peltier elements have an efficiency coefficient of better than 0.5 at this operating point, with a further development of this technology and a further increase in the efficiency can be expected in the near future.
  • a relative to the total power consumption of the camera module preferably low additional power a significant reduction in the dark currents in the image sensor chip can be realized.
  • the associated increase in visibility, especially in twilight and at night, represents a significant technical advantage over conventional camera modules.
  • the cooling capacity used can be implemented with the maximum efficiency in lowering the temperature. This is due to the fact that in the structure described in which the Peltier element only has to cool the heat collecting element and the image sensor chip, only the low mass of the image sensor chip and the heat collecting element has to be cooled. Therefore, the structure is due to the principle of a low thermal short circuit. In addition, only the low power dissipation of, for example, carried out in CMOS technology, image sensor chip must be dissipated via the Peltier element. Other power losses, such as power losses of electronic components for image processing can remain uncooled or can be cooled separately.
  • the direct chip cooling of the image sensor chip which in the present case can only take place via the heat collecting element, in contrast to conventional techniques in which complete, in particular encapsulated image sensor modules are cooled, is further promoted by current developments in image sensor technology.
  • further developments in the assembly and connection technology which are reflected in the image sensor chips, in particular the possibility of constructions with even improved boundary conditions for the temperature reduction in the image sensor chip with minimal additional energy expenditure.
  • the layer thickness of the semiconductor material for example silicon
  • the thermal mass and the thermal resistance to the Peltier cooler is again significantly reduced, and a faster response to the introduced cooling capacity can be achieved.
  • TSVs through-silicon vias
  • the camera module may in particular comprise a housing, which may, for example, comprise at least one base plate, that is to say a plate or a housing part facing away from an imaging optics of the camera module.
  • a housing which may, for example, comprise at least one base plate, that is to say a plate or a housing part facing away from an imaging optics of the camera module.
  • a single base plate instead of a single base plate, however, it is also possible to provide a plurality of base plates or also non-planar housing parts which are arranged on the side of the camera housing facing away from the image-sensitive side of the image sensor chip and thus can likewise be referred to as a base plate.
  • the spacer element thermally from the housing or the bottom plate of the housing.
  • the housing is exposed in many cases strong thermal loads or fluctuations, which are caused for example in the front region of the motor vehicle by sunlight, or which can also be caused by an integrated in the housing evaluation electronics.
  • the Peltier element can be insulated from the base plate by means of at least one thermally insulating frame.
  • a "frame” can be understood to mean any holder which receives the Peltier element and separates this Peltier element from the base plate and / or the rest of the housing, however, a peripheral thermal frame, for example a frame let into an opening in the base plate, is particularly preferred. Accordingly, this frame or a corresponding insulating enclosure can be configured in such a way that a warming surface of the Peltier element is arranged on an outer side of the camera module, that is to say for example on a side facing the interior of the motor vehicle, where it is included. For example, by a draft (for example, a fan for ventilation of the windshield of the motor vehicle) can be cooled.
  • a draft for example, a fan for ventilation of the windshield of the motor vehicle
  • At least one heat dissipation element can furthermore be provided.
  • This heat-dissipating element can in particular be designed in accordance with the heat-collecting element described above with regard to the preferred materials.
  • the heat dissipation element may in turn comprise at least one heat dissipation foil.
  • the heat dissipation element should be thermally separated from the bottom plate and should at least partially penetrate the bottom plate. In this way, heat of the warming surface of the Peltier element can be transported away on an outer side of the camera module.
  • the heat-dissipating element can again be configured as a cross-section-matching heat-dissipating element and can have at least one first cross-sectional area attributed to the Peltier element and at least one second cross-sectional area facing the outer side of the camera module, the first and second cross-sectional areas preferably being different.
  • the heat dissipation element may at least partially and in at least one sectional plane have a trapezoidal cross-section, for example a trapezoidal cross-section with a cross-sectional area which widens outwards.
  • shapes other than a trapezoidal shape for example a stepped shape, a shape with rounded side surfaces or the like.
  • the waste heat can for example be led to a separate heat exchanger, or it can be as large as possible in another way Surface are provided for dissipating the heat from the warm side of the Peltier element. In this way, the heat can preferably not be fed back directly to the housing elements of the camera module, so that the thermal short circuit can be reduced.
  • the heat dissipation element in this area can be a non-cross section adaptive Section can be extended, which can also be referred to as a transfer section.
  • This transfer section can at least partially penetrate the bottom plate or the housing in the region of the heat removal.
  • the transfer section can be adapted to the cross-section of the Peltier element from its cross-sectional shapes and thus accommodate the (for example rectangular) contour of the Peltier element.
  • the best possible removal of the heat can be effected.
  • the transfer section then takes over the thermally decoupled breakthrough of the heat dissipation element through the bottom plate.
  • the heat dissipation element can be connected to at least one cooling element on an outer side of the camera module.
  • This cooling element may comprise, for example, a heat exchanger, a heat sink, in particular a ribbed heat sink, liquid cooling, air cooling, in particular a fan, or similar cooling elements or combinations of cooling elements.
  • Another way to minimize the coupling of heat through parasitic paths can be achieved by filling the camera module with a protective gas, which has a lower convection slope and / or a lower heat transfer coefficient compared to air.
  • a protective gas which has a lower convection slope and / or a lower heat transfer coefficient compared to air.
  • the protective gas also has the advantage that the risk of fogging during cooling is reduced.
  • a vacuum vacuum
  • Such a vacuum Verkap rating of the cooled image sensor chip could cause a further reduction of thermal bridges over which the thermal short circuit takes place.
  • a further preferred embodiment of the camera module relates to the control of the cooling means of the Peltier element.
  • This activation can also be realized without the above-described mechanical-thermal configurations of the camera module, that is, for example, in camera modules which merely have an image sensor chip with a peripheral cooling, without a heat collecting element.
  • the improvement of the control can be used particularly favorably.
  • the invention proposes to drive the Peltier element preferably so that a loss line only occurs when the temperature of the image sensor chip exceeds a limit, which leads to an unacceptable degradation of image quality. In this way, optimal use can be achieved while minimizing energy consumption. Accordingly, it is proposed that the camera module has at least one controller.
  • This control may, for example, comprise an electronic control, for example one or more electronic components.
  • the controller can control a microcomputer, for example a microcontroller, with a central controller. data processing unit, one or more volatile and / or non-volatile memories, interfaces or similar, usually contained in data processing equipment components.
  • the controller can, for example, programmatically, then be set up to determine a cooling demand and to control the Peltier element according to the determined cooling demand.
  • the control as shown above, take place according to a pure threshold value method, that is, a control of the Peltier element only when a certain threshold of the image quality is exceeded. Alternatively or additionally, however, it is also possible for a continuous and / or stepped or other type of activation to be carried out in accordance with the cooling requirement.
  • a noise-equivalent signal is a signal which directly or indirectly reflects image quality in terms of image noise.
  • the image noise at one, several or all pixels of the image sensor chip can be detected and used for control. This can result in stable image quality over a wide range of operating temperature. For subsequent image processing, stabilization can positively impact higher availability.
  • the controlled use of the Peltier element makes it possible to prevent the image sensor chip from becoming the condensing water condensation surface during operation near the dew point, or to respond to incipient condensation by reducing the cooling capacity.
  • FIGS. 2A to 2C show various sectional views of a second exemplary embodiment of a camera module according to the invention with a trapezoidal shape
  • Heat collection element; and 3 shows a sectional view similar to FIG. 2C of a third exemplary embodiment of a camera module with a trapezoidal heat collecting element and a trapezoidal heat dissipation element.
  • FIG. 1A shows a top view, in plan view, of an image sensor chip 112
  • FIG. 1B shows a sectional view along the section line A-A 'in FIG. 1A
  • FIG. 1C shows a sectional view along the section line B-B' in FIG.
  • the camera module 110 comprises a housing 114, with a bottom plate 116 and a lens barrel 118.
  • a lens 122 is inserted by means of a lens mount 120, which is not shown in the illustration according to FIG IA.
  • This lens 122 usually comprises a plurality of lens elements 124, as well as optionally further elements, such as diaphragms or the like.
  • the bottom plate 116 like the rest of the housing 114, for example, wholly or partially made of plastic or, preferably, be designed as a metallic base plate.
  • a flex foil 126 is applied, that is to say a flexible printed circuit board which, for example, has conductor tracks for electrical contacting of the image sensor chip 112 and / or a Peltier element 128.
  • a Peltier element 128 and the image sensor chip 112 are mounted on this flex foil 126.
  • the electrical contacting can take place via bonds 130 for the image sensor chip 112 (see FIG. 1C) and via bonds 128 designed for stronger currents for the Peltier element 128.
  • the bonds 130, 132 may be set, for example, by a conventional wire bonding method.
  • the bonds 130 for the image sensor chip 112 may, for example, be arranged on two edges of the image sensor chip 112, whereas the Peltier element 128 may be contacted via the bonds 132, for example only on one end side.
  • the housing 114 may further include a ring portion 134 (see FIG. 1A). On this ring section 134, the assembly of the objective tube 118 with the objective 122 inserted therein can take place.
  • the flex foil 126 may be passed under the ring portion 134, for example, within a recess in which the entire flex foil 126 may be received and retained.
  • the Peltier element 128 is well adapted to the image sensor chip 112 in terms of its lateral dimensions, so that, for example, the edge lengths of the Peltier element 128 do not exceed the edge lengths of the image sensor chip 112 by more than a factor of two.
  • a heat collecting element 136 is provided between the image sensor chip 112 and the Peltier element 128 according to the invention.
  • This heat collecting element 136 may be configured, for example, as a heat conducting foil, for example in the form of a silicone heat conducting foil. Heat conductivities of 2 W / mK or more are particularly preferably achieved.
  • the heat-conducting foil of the heat-collecting element 136 may have, for example, a thickness of approximately 1 mm.
  • the heat collection element 136 collects the waste heat of the image sensor chip 112 before it can heat, for example by radiation, remaining components of the camera module 114 and passes this waste heat efficiently to the Peltier element 128 on.
  • FIGS. 2A to 2C show a second exemplary embodiment of a camera module 110 according to the invention, in sectional representations which correspond to the sectional views of FIGS. 1A to 1C.
  • the adaptation of a Peltier element 128 to the lateral dimensions of the image sensor chip 112 is further improved.
  • the cooling efficiency can be improved by concentrating the cooling solely on the image sensor chip 112, without the image sensor chip 112 having to be designed to be larger.
  • the housing 114 of the camera module 110 has a bottom plate 116, such as a metallic bottom plate or substrate plate.
  • the flex foil 126 with the conductor tracks for the electrical connection of the image sensor chip 112 and the chip-shaped Peltier element 128 is mounted on this bottom plate 116 or in a recess of this bottom plate 116.
  • the bonds 130 and 132 for the image sensor chip 112 and the Peltier element 128 may be arranged analogously to the embodiment in FIG. 1A.
  • a heat collecting element 136 is also provided between the Peltier element 128 and the image sensor chip 112.
  • the heat collection element 136 is configured as a cross-sectional matching heat collection element and has a first cross-sectional area 142 that assigns the image sensor chip 112, and a second cross-sectional area 144 which assigns the Peltier element 128.
  • the second cross-sectional area 144 is smaller than the first cross-sectional area 142, so that in the sectional positions shown in FIGS. 2B and 2C the heat-collecting element 136 has a trapezoidal cross-section.
  • the second cross-sectional area 144 is adapted to the lateral dimensions of the Peltier element 128, at least in the cross-sectional direction BB 'in FIG.
  • the heat collecting element 136 thus acts in such a way that it collects the heat exiting at the bottom of the image sensor chip 112 and transmits it concentrated to the Peltier element 128.
  • FIG. 3 shows, in a sectional view analogous to FIG. 2C, a third exemplary embodiment of a camera module according to the invention in which the idea of a trapezoidal heat collecting element 136 shown in FIGS. 2A to 2C is continued.
  • the heat collecting element 136 is adapted to the image sensor chip 112 or the Peltier element 128 from its cross-sectional areas 142, 144.
  • no heat is transferred to the bottom plate 116 of the housing 114 on the warming surface 140 of the peltier element 128, but the Peltier element 128 is thermally insulated from the bottom plate 116.
  • the camera module 110 has a thermally insulating frame 146 within which the Peltier element 128 is passed through the bottom plate 116.
  • This frame 146 may for example consist of a flexible material, which facilitates assembly.
  • an elastomer or rubber could be used as the material, for example an ethylene-propylene-diene rubber (EPDM).
  • a heat dissipation element 148 is provided, which connects the Peltier element 128 with a ribbed heat sink 150 outside the housing 114 of the camera module 110.
  • the heat dissipation element 148 which basically may consist of the same material as the heat accumulation element 136, in turn has a trapezoidal design and has a first cross-sectional area 152 and a second cross-sectional area 154. While the first cross-sectional area 152 facing the Peltier element 128 is again adapted to the lateral dimensions of the spacer element 128, the second cross-sectional area 154, which assigns the heat sink 150, is made larger and, for example, adapted to the lateral dimensions of the heat sink 150.
  • the heat of the warming surface 140 of the Peltier element 128 can be effectively dissipated via the heat sink.
  • element 148 and the heat sink 150 are discharged to the ambient air.
  • the Peltier element 128 itself is guided through the opening within the base plate 116.
  • the heat dissipation element 148 in addition to the trapezoidal profile shown in FIG. 3, can have a region with a substantially uniform cross section, which is led through the bottom plate 116. In this area, for example, the Peltier element 128 can then be placed.
  • the contacting can again take place via a separate printed circuit board and / or via a flex foil 126.
  • additional components for example electronic components, may also be accommodated within the housing 114, which may also be arranged in whole or in part likewise on the flex foil 126 and / or another printed circuit board.
  • the camera module 110 can comprise further housing components, for example an enclosure enclosing the entire arrangement shown in the figures. Other embodiments are conceivable.

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Abstract

The invention relates to a camera module (110) for recording of image data, in particular for use in the motor vehicle industry.  The camera module (110) comprises at least one image sensor chip (112), in particular a non-encapsulated image sensor chip (112).  In addition, the camera module (110) comprises at least one Peltier element (128) with at least one cooling surface (138).  The image sensor chip (112) is connected to the cooling surface (138) by at least one heat collector element (136), in particular at least one heat collector foil.

Description

Beschreibung description
Titeltitle
Kameramodul mit verbessertem KühlkonzeptCamera module with improved cooling concept
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von bekannten Bilderfassungs- und Verarbeitungssystemen, wie sie insbesondere im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt werden können. Im Kraftfahrzeugbereich kommen insbesondere Kamerasysteme für Fahrerassistenzfunktionen sowie zur Innen- und/oder Außenraumüberwachung des Kraftfahrzeugs zum Einsatz. In vielen Fällen sind für diese Zwecke Kameras mit integrierter, komplexer Rechenleistung auszulegen, da beispielsweise eine Übertragung eines breitbandigen Videosignals zu einem getrennten Bildverarbeitungsrechner im Fahrzeugumfeld nur schwer realisierbar ist. Eine integrierte Lösung ist jedoch wiederum vergleichsweise aufwändig, da in vielen Fällen aufgrund hoher Verlustleis- tungen von zur Bildverarbeitung eingesetzten Elektroniken die Arbeitstemperatur des Bildsensors beträchtlich angehoben wird im Vergleich zur Situation in einer Kamera mit reiner Bilderfassungsfunktionalität. Die höhere Umgebungstemperatur führt jedoch wiederum zu einer Anhebung des Dunkelstroms im Bildsensor. Beispielsweise kann sich in üblichen Halbleitermaterialien ein Leckstrom an einem pn-Übergang typischerweise alle 8 bis 10 K ver- doppeln.The invention is based on known image acquisition and processing systems, as they can be used in particular in the automotive field. In the automotive sector, in particular camera systems for driver assistance functions as well as for the interior and / or exterior space monitoring of the motor vehicle are used. In many cases, cameras with integrated, complex computing power are to be designed for these purposes, since, for example, a transmission of a broadband video signal to a separate image processing computer in the vehicle environment is difficult to achieve. However, an integrated solution is again comparatively complicated, because in many cases due to high power losses of electronics used for image processing, the operating temperature of the image sensor is considerably increased compared to the situation in a camera with pure image acquisition functionality. However, the higher ambient temperature in turn leads to an increase in the dark current in the image sensor. For example, in conventional semiconductor materials, a leakage current at a pn junction can typically double every 8 to 10 K.
Der Zwang zu einer kompakten Bauweise, die insbesondere im Kraftfahrzeugbereich schlechte Realisierbarkeit einer Zwangskühlung für die Kamera, beispielsweise einer hinter der Windschutzscheibe anzubringenden Kamera, und die hohe Verlustleistung der Elektro- nik für die Bildverarbeitung bedingen, dass die zu erwartende Umgebungstemperatur des Bildsensors typischerweise oberhalb von 60 0C liegt. Dies wird auch dadurch kaum gemindert, dass im Fahrzeuginnenraum typischerweise durch Klimaanlagen Raumtemperaturbedingungen geschaffen werden. Hierdurch erhöhen sich, wie oben dargelegt, Dunkelströme erheblich. Die Erhöhung dieser Dunkelströme führt dazu, dass die Kameras beispielsweise die in schlechter beleuchteten Bereichen liegenden Szeneninhalte im Bild nicht mehr auflösen können und dass somit der zur Verfügung stehende Dynamikbereich stark eingeschränkt wird, beispielsweise um mehr als ein Viertel. Faktisch führt dies zu einer Einschränkung der Reichweite des Sichtbereichs. Es sind daher aus dem Automobilbereich verschiedene Arten von Kühlkonzepten bekannt, welche die oben beschriebene Problematik lösen sollen. So beschreibt beispielsweise DE 103 19 176 Al eine Vorrichtung zur Kühlung einer Kamera in einem Kraftfahrzeug, bei welcher ein Kamerabaustein über eine thermisch gut leitende Anbindung mit einem extern am Gehäuse gelegten Kühlkörper verbunden ist. Dieser Kühlkörper wird von einer Luftströmung angeströmt, die dem Luftstrom der Klimaanlage und/oder der Lüftung entlang der Windschutzscheibe entnommen wird. Die DE 103 19 176 Al stellt somit ein Beispiel eines passiven Kühlkonzepts für den Automobilbereich dar.The compulsion to a compact design, which in particular in the automotive sector poor realizability of forced cooling for the camera, such as a camera behind the windshield, and the high power loss of the electronics for image processing require that the expected ambient temperature of the image sensor typically above 60 0 C is located. This is hardly diminished by the fact that room conditions are typically created in the vehicle interior by air conditioning systems. As a result, dark currents increase considerably as explained above. Increasing these dark currents means that the cameras, for example, can no longer resolve the scene content in poorly lit areas in the image and that the available dynamic range is severely restricted, for example by more than a quarter. In fact, this leads to a limitation of the range of the field of view. There are therefore various types of cooling concepts known from the automotive industry, which are intended to solve the problem described above. Thus, for example, DE 103 19 176 A1 describes a device for cooling a camera in a motor vehicle, in which a camera module is connected via a thermally well-conductive connection with an externally placed on the housing heat sink. This heat sink is impinged by an air flow, which is taken from the air flow of the air conditioning and / or ventilation along the windshield. DE 103 19 176 A1 thus represents an example of a passive cooling concept for the automotive sector.
Neben diesem rein passiven Kühlkonzept sind auch aktive Kühlkonzepte bekannt. So beschreibt beispielsweise DE 101 10 369 Al eine Anordnung zur Kühlung eines am Dachhimmel oder an einer anderen temperatursensiblen Stelle eines Fahrzeugs installierten Sensorsystems. Dabei wird zur Kühlung ein Peltierelement oder ein vergleichbares Kühlelement mit ähnlichen Eigenschaften in engem Kontakt mit dem Sensorsystem eingesetzt.In addition to this purely passive cooling concept, active cooling concepts are also known. For example, DE 101 10 369 A1 describes an arrangement for cooling a sensor system installed in the headliner or at another temperature-sensitive location of a vehicle. In this case, a Peltier element or a similar cooling element with similar properties is used in close contact with the sensor system for cooling.
Die Verwendung bekannter aktiver Kühlkonzepte, wie beispielsweise des in DE 101 10 369 Al dargestellten Peltier-Kühlkonzepts, ist jedoch in der Praxis in vielen Fällen mit technischen Herausforderungen verbunden. So werden beispielsweise in DE 101 10 369 Al han- delsübliche Peltierelemente verwendet. Diese Peltierelemente sind jedoch in vielen Fällen nicht auf die Bildsensoren angepasst, so dass diese Peltierelemente beispielsweise Kondensationsflächen bilden, an welchen ein Niederschlag von Feuchtigkeit auftreten kann. Zudem ist die Wärmeankopplung an die Bildsensoren in vielen Fällen aufgrund der nicht ausreichenden Anpassung der Peltierelemente an die Bildsensoren nicht optimal. Auch die Wär- meabfuhr über das Peltierelement ist in vielen Fällen problematisch, da beispielsweise die Anbindung der Wärmeabfuhrseite des Peltierelements in DE 101 10 369 Al zu einer Aufheizung des Kameragehäuses führen kann.However, the use of known active cooling concepts, such as the Peltier cooling concept illustrated in DE 101 10 369 A1, is in practice associated with technical challenges in many cases. For example, DE 101 10 369 A1 uses commercially available Peltier elements. However, in many cases these Peltier elements are not adapted to the image sensors, so that these Peltier elements form, for example, condensation surfaces on which precipitation of moisture can occur. In addition, the heat coupling to the image sensors is not optimal in many cases due to the insufficient adaptation of the Peltier elements to the image sensors. The heat removal via the Peltier element is problematic in many cases, since, for example, the connection of the heat removal side of the Peltier element in DE 101 10 369 A1 can lead to a heating of the camera housing.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es wird daher ein Kameramodul zur Aufnahme von Bilddaten vorgeschlagen, welches die oben beschriebenen Nachteile bekannter Kameramodule zumindest weitgehend vermeidet. Das Kameramodul ist insbesondere für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich geeignet, beispielsweise für den Einsatz in einem der oben beschriebenen Fahrerassistenzsysteme und/oder zur Innen- und/oder Außenraumüberwachung des Kraftfahrzeuges. Das vorgeschlagene Kameramodul ermöglicht eine effiziente Absenkung der Temperatur allein für einen Bildsensorchip des Kameramoduls, wodurch eine deutliche Verbesserung der System- leistung mit einem vertretbaren Mehraufwand an Komponenten und Betriebsleistung möglich wird.Therefore, a camera module for recording image data is proposed, which at least largely avoids the above-described disadvantages of known camera modules. The camera module is particularly suitable for use in the motor vehicle sector, for example for use in one of the driver assistance systems described above and / or for monitoring the interior and / or exterior of the motor vehicle. The proposed camera module allows an efficient lowering of the temperature only for an image sensor chip of the camera module, whereby a significant improvement of the system performance with a justifiable additional expenditure on components and operating performance becomes possible.
Unter einem „Kameramodul" kann dabei eine konstruktiv weitgehende beliebige Vorrich- tung verstanden werden, welche mindestens einen Bildsensorchip zur Aufnahme von Bilddaten umfasst. Unter einem Bildsensorchip kann dabei nahezu jedes Bauelement verstanden werden, welches zur Aufnahme optischer Informationen, insbesondere von Bilddaten, eingerichtet ist. Insbesondere kann der Bildsensorchip mindestens einen Halbleiterbaustein umfassen, insbesondere einen lichtempfindlichen Halbleiterchip. Beispielsweise kann hierbei ein CCD- und/oder CMOS-Chip eingesetzt werden. Insbesondere kann es sich bei diesem Bildsensorchip um einen nicht-gekap selten Bildsensorchip handeln, also einen Chip, bei welchem das Halbleitermaterial zumindest weitgehend frei liegt und beispielsweise nicht in einem Kunststoffgehäuse aufgenommen (beispielsweise vergossen) ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders effiziente Kühlung des Bildsensorchips, da zumindest weitgehend auf isolierende Zwischenschichten zwischen dem Bildsensorchip und der Kühlung verzichtet werden kann. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch ganz oder teilweise gekapselte Bildsensorchips denkbar. Neben dem Bildsensorchip kann das Kameramodul weitere Komponenten umfassen, beispielsweise Rahmen, Gehäuse, Bodenplatten beziehungsweise Grundplatten, eine Auswertungs- und Ansteuerelektronik (beispielsweise zum Zwecke der oben beschriebenen Bildverarbeitung), Energieversorgungen, Schnittstellen, optische Systeme (insbesondere Objektive, Linsen, Blenden, Spiegel etc.) oder ähnliches.A "camera module" can be understood to mean an arbitrarily constructive device which comprises at least one image sensor chip for the acquisition of image data.An image sensor chip can be understood to mean virtually any component which is set up to receive optical information, in particular image data In particular, the image sensor chip may comprise at least one semiconductor component, in particular a photosensitive semiconductor chip, for example, a CCD and / or CMOS chip. In which the semiconductor material is at least substantially free and, for example, not received in a plastic housing (eg, encapsulated), this embodiment enables a particularly efficient cooling of the image sensor chip, since at least largely on insulating intermediate layer n between the image sensor chip and the cooling can be omitted. Alternatively or additionally, however, completely or partially encapsulated image sensor chips are also conceivable. In addition to the image sensor chip, the camera module may comprise further components, for example frames, housings, base plates or base plates, an evaluation and control electronics (for example, for the purpose of image processing described above), power supplies, interfaces, optical systems (especially lenses, lenses, screens, mirrors etc .) or similar.
Das Kameramodul umfasst weiterhin mindestens ein Peltierelement mit mindestens einer kühlenden Oberfläche (in der Peltiertechnik oft auch als „kalte Oberfläche" bezeichnet). Unter einem Peltierelement kann dabei prinzipiell jedes Element verstanden werden, welches als elektrisch-thermischer Energiewandler wirkt, insbesondere ein Element, welches unter Ausnutzung des Peltier-Effektes unter Einsatz elektrischer Energie eine erste Oberfläche, beispielsweise eine Oberfläche des Elements selbst, kühlt (kühlende Oberfläche) und eine zweite Oberfläche, beispielsweise wiederum eine Oberfläche des Elements selbst, wärmt (wärmende Oberfläche, in der Peltiertechnik oft auch als „heiße Oberfläche" bezeichnet). Dabei wird eine Temperaturdifferenz zwischen der wärmenden Oberfläche und der kühlenden Oberfläche hergestellt, welche beispielsweise durch die Art der eingesetzten elektrischen Energie (z.B. einen Strom und/oder eine Spannung), die Art des Peltierelements, die Umgebungsbedingungen oder durch ähnliche Effekte oder Kombinationen derartiger Effek- te beeinflusst sein kann. Das Peltierelement kann auch beispielsweise modular aufgebaut sein und mehrere einzelne Peltierelemente umfassen, welche beispielsweise kaskadenförmig, zickzackförmig oder auf ähnliche Weise gekoppelt sind, um insgesamt als Peltierelement im Sinne der obigen Definition zu wirken. Erfindungsgemäß wird der Bildsensorchip mit der kühlenden Oberfläche des Peltierelements durch mindestens ein Wärmesammelelement, insbesondere mindestens eine Wärmesammel- folie, verbunden. Dieses Wärmesammelelement, welches als mindestens eine Zwischen- schicht zwischen den Bildsensorchip und das Peltierelement geschaltet wird, kann mindestens ein Material mit einem guten Wärmeleitwert umfassen. Vorzugsweise werden dabei Materialien eingesetzt, welche eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 W/(m*K) aufweisen und vorzugsweise höhere Wärmeleitfähigkeiten, insbesondere von mehr als 100 bis 200 W/(m*K). Materialien mit einem hohen Wärmeleitwert sind bevorzugt, da sonst über das Wärmesammelelement auch schon bei kleinen Verlustleistungen im Bildsensorchip ein zu großer Temperaturunterschied entstehen würde. Besonders bevorzugt sind grundsätzlich Metalle. Beispielsweise lässt sich Kupfer einsetzen, welches einen Wärmeleitwert von 350 bis 370 W/(m*K) aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise auch Aluminium mit einem Wärmeleitwert von 220 W/(m*K) eingesetzt werden. Grundsätzlich wäre auch der Einsatz von Kunststoffen denkbar, insbesondere von gefüllten Kunststoffen mit einem vergleichsweise hohen Wärmeleitwert, denkbar. Als Grundwerkstoff können beispielsweise thermoplastische Kunststoffe und/oder Elastomere in Frage kommen, wie beispielsweise Silikonkunststoffe. Kunststoffe selbst weisen in der Regel einen Wärmeleitwert in der Größenordnung von 1 W/(m*K) auf. Mit entsprechenden Füllungen, beispielsweise Metall und/oder Graphitfüllungen, lässt sich dieser Wert noch steigern. So sind beispielsweise kupfergefüllte Polyamide erhältlich, die bis zu 10 W/(m*K) Wärmeleitfähigkeit erreichen. Für die einfache Bauform des Wärmesammelelements ist also der Kostenvorteil bei einer Verwendung von Kunststoffen stets gegen den deutlichen Nachteil hinsichtlich des Wärmewiderstands abzuwägen, so das Metalle in der Regel zu bevorzugen sind. Auch mehrschichtige Aufbauten können verwendet werden.The camera module furthermore comprises at least one Peltier element with at least one cooling surface (often referred to as "cold surface" in Peltier technology) .Peltier element can in principle be understood to mean any element which acts as an electric-thermal energy converter, in particular an element which taking advantage of the Peltier effect using electrical energy, a first surface, for example a surface of the element itself, cools (cooling surface) and a second surface, for example, again a surface of the element itself, warms (warming surface, in the Peltierchnik often as "Hot surface"). In this case, a temperature difference between the heating surface and the cooling surface is produced, which, for example, by the type of electrical energy used (eg, a current and / or voltage), the nature of the Peltier element, the environmental conditions or by similar effects or combinations of such effects. te can be influenced. The Peltier element may also be of modular design, for example, and comprise a plurality of individual Peltier elements which are, for example, cascade-shaped, zigzag-shaped or similarly coupled in order to act collectively as a Peltier element in the sense of the above definition. According to the invention, the image sensor chip is connected to the cooling surface of the Peltier element by at least one heat collecting element, in particular at least one heat collecting foil. This heat collecting element, which is connected as at least one intermediate layer between the image sensor chip and the Peltier element, can comprise at least one material with a good thermal conductivity. Preferably, materials are used which have a thermal conductivity of at least 1 W / (m * K) and preferably higher thermal conductivities, in particular of more than 100 to 200 W / (m * K). Materials with a high thermal conductivity are preferred, since otherwise the heat collecting element would cause an excessive temperature difference even at low power losses in the image sensor chip. Particular preference is given in principle to metals. For example, copper can be used, which has a thermal conductivity of 350 to 370 W / (m * K). Alternatively or additionally, for example, aluminum with a thermal conductivity of 220 W / (m * K) can be used. In principle, the use of plastics would be conceivable, in particular of filled plastics with a comparatively high thermal conductivity, conceivable. For example, thermoplastics and / or elastomers may be considered as the base material, for example silicone plastics. Plastics themselves generally have a thermal conductivity in the order of 1 W / (m * K). With appropriate fillings, such as metal and / or graphite fillings, this value can be increased even more. For example, copper-filled polyamides are available that achieve up to 10 W / (m * K) thermal conductivity. For the simple design of the heat collecting element so the cost advantage in the use of plastics is always to weigh against the significant disadvantage in terms of thermal resistance, so the metals are generally preferable. Also multi-layered structures can be used.
Das mindestens eine Wärmesammelelement kann insbesondere als querschnittsanpassendes Wärmesammelelement ausgestaltet sein, wobei das Wärmesammelelement mindestens eine, dem Bildsensorchip zuweisende erste Querschnittsfläche und mindestens eine, dem Peltiere- lement zuweisende zweite Querschnittsfläche aufweist. Die erste und die zweite Quer- schnittsfläche können dabei verschieden sein. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Querschnitt des Bildsensorchips an einen Querschnitt des Peltierelements angepasst werden. Das Wärmesammelelement wirkt in diesem Fall als „heat collector". Beispielsweise kann die erste Querschnittsfläche größer ausgestaltet sein als die zweite Querschnittsfläche. Das Wärmesammelelement kann insbesondere mechanisch so ausgestaltet sein, dass auf der Seite des Bildsensorchips der typischerweise größere Querschnitt dieses Bildsensorchips und auf der Peltierelementseite der typischerweise kleinere Querschnitt des Peltierelements jeweils vollflächig kontaktiert werden und dass somit ein Wärmefluss auf den kleineren Quer- schnitt des Peltierelements konzentriert wird. Die erforderliche Wärmetransportleistung wird bei den modernen Peltierelementen schon mit kleinen Flächen erzielt. Daraus ergibt sich ein erheblicher Vorteil der erfmdungsgemäßen Ausgestaltung, nämlich dass ein im Vergleich zum Bildsensor deutlich kleineres und damit kostengünstig zu fertigendes Peltierele- ment verwendet werden kann.The at least one heat collecting element can in particular be designed as a cross-section-matching heat collecting element, wherein the heat collecting element has at least one first cross-sectional area to be assigned to the image sensor chip and at least one second cross-sectional area assigning the Peltier element. The first and the second cross-sectional area may be different. In this way, for example, a cross section of the image sensor chip can be adapted to a cross section of the Peltier element. For example, the first cross-sectional area may be designed to be larger than the second cross-sectional area. <br/><br/> The heat collecting element may in particular be configured mechanically such that the typically larger cross-section of this image sensor chip and on the Peltier element side on the side of the image sensor chip the typically smaller cross-section of the Peltier element are in each case contacted over the whole area and thus that a heat flow is applied to the smaller transverse concentration of the Peltier element is concentrated. The required heat transfer performance is achieved with the modern Peltier elements even with small areas. This results in a considerable advantage of the embodiment according to the invention, namely that a Peltier element that is significantly smaller than the image sensor and therefore cost-effective to produce can be used.
Beispielsweise kann das Wärmesammelelement in mindestens einer Schnittebene einen zumindest teilweise trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Beispielsweise kann diese Schnittebene eine Schnittebene senkrecht durch den Bildsensorchip, das Peltierelement und das Wärmesammelelement sein, beispielsweise eine Schnittebene parallel zu den Kanten des Bildsensorchips und/oder des Peltierelements. Anstelle einer trapezförmigen Ausgestaltung kann jedoch auch eine andere Ausgestaltung gewählt werden, beispielsweise eine gestufte Ausgestaltung oder eine Ausgestaltung mit abgerundeten Kanten, auf welche Weise ebenfalls eine Querschnittsveränderung herbeigeführt werden kann. Neben einem querschnitts- anpassenden Bereich kann das Wärmesammelelement auch Bereiche mit konstantem Querschnitt umfassen, beispielsweise zylinderförmige, säulenförmige oder scheibenförmige Bereiche.For example, the heat collecting element may have an at least partially trapezoidal cross section in at least one sectional plane. By way of example, this sectional plane may be a sectional plane perpendicular through the image sensor chip, the Peltier element and the heat collecting element, for example a sectional plane parallel to the edges of the image sensor chip and / or the Peltier element. Instead of a trapezoidal configuration, however, another embodiment can be selected, for example, a stepped configuration or a design with rounded edges, in which way also a cross-sectional change can be brought about. In addition to a cross-section-adapting region, the heat collecting element can also comprise regions of constant cross-section, for example cylindrical, columnar or disc-shaped regions.
Die Verwendung von Peltierelementen unter Verwendung von Wärmesammelelementen ermöglicht eine ideale Ankopplung des Peltierelements an die Rückseite des Bildsensorchips. Es lässt sich, beispielsweise durch Verwendung der trapezförmigen Wärmesammel- elemente, insbesondere eine möglichst gleichförmige Temperaturverteilung auf der Bildebene gewährleisten. Durch geeignete geometrische Ausgestaltung der Wärmesammelelemente kann zusätzlich auch eine Wärmeverteilung in einem Halbleitermaterial des Bildsensorchips, beispielsweise im Silizium, und eine Verteilung von Verlustleistungsquellen berücksichtigt werden.The use of Peltier elements using heat collection elements allows an ideal coupling of the Peltier element to the back of the image sensor chip. For example, by using the trapezoidal heat collecting elements, it is possible in particular to ensure the most uniform possible temperature distribution on the image plane. By suitable geometric design of the heat collecting elements, a heat distribution in a semiconductor material of the image sensor chip, for example in silicon, and a distribution of power loss sources can additionally be taken into account.
Bei bekannten Systemen liegt ein Nachteil der Verwendung der Peltierelemente insbesondere, wie oben beschrieben, in der mangelhaften Anpassung der Peltierelemente an die BiId- sensorchips. Diese Anpassung lässt sich durch die vorgeschlagene Verwendung des Wärme- sammelelements geometrisch stark verbessern. Eine weitere Verbesserung lässt sich durch Verwendung sehr kleiner Peltierelemente erzielen, welche laterale Abmessungen im Mikrometer- bis hin in den Millimeterbereich aufweisen und welche somit an die Größe üblicher Halbleiterchips angepasst sind. Derartige sehr kleine Peltierelemente eröffnen die Möglich- keit, eine zumindest weitgehend lokal auf den Bildsensorchip oder sogar lediglich auf relevante Bereiche des Bildsensorchips begrenzte Kühlung zu realisieren. Die (beispielsweise mittels Waferprozessen gefertigten) Mikro-Peltierelemente können auf die Chipgröße des Bildsensorchips (beispielsweise 6 x 7 mm2) und auf eine Verlustleistung von wenigen 100 mW angepasst werden und auf diese Weise in der Aufbau- und Verbindungstechnik des Moduls günstig integriert werden. Dementsprechend wird vorgeschlagen, das Peltierelement vorzugsweise in seinen lateralen Abmessungen, also in den Abmessungen in einer Ebene parallel zur Bildebene des Bildsensorchips, in zumindest einer Dimension an den Bildsensor- chip anzupassen. Vorzugsweise überschreiten die lateralen Abmessungen des Peltierele- ments die jeweils zugehörigen Abmessungen des Bildsensorchips um nicht mehr als 100 %, vorzugsweise um nicht mehr als 50 % und besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 %. So lassen sich beispielsweise unnötige Kühlflächen, an welchen eine Kondensation auftreten kann, vermeiden, und es lassen sich energetisch besonders günstige Kühlungen realisieren.In known systems, a disadvantage of the use of the Peltier elements in particular, as described above, in the poor adaptation of the Peltier elements to the BiId sensor chips. This adaptation can be greatly improved geometrically by the proposed use of the heat collecting element. A further improvement can be achieved by using very small Peltier elements, which have lateral dimensions in the micrometer to the millimeter range and which are thus adapted to the size of conventional semiconductor chips. Such very small Peltier elements open up the possibility of realizing cooling limited at least largely locally to the image sensor chip or even only to relevant regions of the image sensor chip. The (for example by means of wafer processes manufactured) micro-Peltier elements can on the chip size of the image sensor chip (for example, 6 x 7 mm 2 ) and a power loss of a few hundred mW can be adapted and integrated in this way in the assembly and connection technology of the module low. Accordingly, it is proposed to adapt the Peltier element preferably in its lateral dimensions, ie in the dimensions in a plane parallel to the image plane of the image sensor chip, in at least one dimension to the image sensor chip. The lateral dimensions of the Peltier element preferably exceed the respectively associated dimensions of the image sensor chip by not more than 100%, preferably by not more than 50% and particularly preferably by not more than 10%. For example, it is possible to avoid unnecessary cooling surfaces, at which condensation can occur, and it is possible to realize energetically particularly favorable cooling.
Beispielsweise lässt sich berechnen, dass bei einer angenommenen Verlustleistung des Bildsensorchips von 160 mW und einer Temperatur in dem Kameramodul von ca. 60 0C sich die Temperatur des Bildsensorchips um 20 K absenken lassen kann, bei einer eingesetzten zusätzlichen Kühlleistung von unter 300 mW. Kommerziell erhältliche Peltierelemente haben bei diesem Arbeitspunkt einen Wirkungsgrad-Koeffizienten von besser als 0,5, wobei in der nahen Zukunft mit einer Weiterentwicklung dieser Technologie und einer weiteren Steigerung des Wirkungsgrades zu rechnen ist. Somit lässt sich mit einer gegenüber der Gesamt- Leistungsaufnahme des Kameramoduls vorzugsweise geringen zusätzlichen Leistung eine deutliche Absenkung der Dunkelströme im Bildsensorchip realisieren. Die damit verbundene Steigerung der Sichtweite, speziell im Dämmerungsfall und in der Nacht, stellt einen erheblichen technischen Vorteil gegenüber herkömmlichen Kameramodulen dar.For example, it can be calculated that with an assumed power loss of the image sensor chip of 160 mW and a temperature in the camera module of about 60 0 C, the temperature of the image sensor chip can be lowered by 20 K, with an additional cooling power of less than 300 mW. Commercially available Peltier elements have an efficiency coefficient of better than 0.5 at this operating point, with a further development of this technology and a further increase in the efficiency can be expected in the near future. Thus, with a relative to the total power consumption of the camera module preferably low additional power a significant reduction in the dark currents in the image sensor chip can be realized. The associated increase in visibility, especially in twilight and at night, represents a significant technical advantage over conventional camera modules.
Die eingesetzte Kühlleistung kann dabei mit dem maximalen Wirkungsgrad in Temperatursenkung umgesetzt werden. Dies ist dadurch begründet, dass bei dem beschriebenen Auf- bau, bei welchem das Peltierelement lediglich das Wärmesammelelement und den Bildsensorchip kühlen muss, nur die geringe Masse des Bildsensorchips und des Wärmesammel- elements gekühlt werden muss. Der Aufbau stellt daher prinzipbedingt einen geringen thermischen Kurzschluss dar. Darüber hinaus muss lediglich die geringe Verlustleistung des, beispielsweise in CMOS-Technologie ausgeführten, Bildsensorchips über das Peltierelement abgeführt werden. Übrige Verlustleistungen, wie beispielsweise Verlustleistungen von elektronischen Bauelementen für die Bildverarbeitung können ungekühlt bleiben oder können separat gekühlt werden.The cooling capacity used can be implemented with the maximum efficiency in lowering the temperature. This is due to the fact that in the structure described in which the Peltier element only has to cool the heat collecting element and the image sensor chip, only the low mass of the image sensor chip and the heat collecting element has to be cooled. Therefore, the structure is due to the principle of a low thermal short circuit. In addition, only the low power dissipation of, for example, carried out in CMOS technology, image sensor chip must be dissipated via the Peltier element. Other power losses, such as power losses of electronic components for image processing can remain uncooled or can be cooled separately.
Die direkte Chip-Kühlung des Bildsensorchips, welche vorliegend lediglich über das Wär- mesammelelement erfolgen kann, im Gegensatz zu herkömmlichen Techniken, bei welchen komplette, insbesondere gekapselte Bildsensormodule gekühlt werden, wird durch aktuelle Entwicklungen in der Bildsensortechnik weiter begünstigt. So bieten weitergehende Entwicklungen in der Aufbau- und Verbindungstechnik, die sich bei den Bildsensorchips ab- zeichnen, insbesondere die Möglichkeit von Konstruktionen mit noch verbesserten Randbedingungen für die Temperaturabsenkung im Bildsensorchip bei minimalem zusätzlichen E- nergieaufwand. So wird beispielsweise die Schichtdicke des Halbleitermaterials, zum Beispiel Silicium, derzeit auf Schichtdicken im Bereich um 30 bis 60 μm reduziert. Dabei wird die thermische Masse und der thermische Widerstand zum Peltierkühler nochmals deutlich reduziert, und ein schnelleres Ansprechverhalten auf die eingebrachte Kühlleistung kann erreicht werden. Darüber hinaus können die Drahtbonds, welche einen maßgeblichen Beitrag zum thermischen Kurzschluss darstellen, durch so genannte Through-Silicon-Vias (TSVs) ersetzt werden. Damit kann der elektrische Anschluss über ein Verfahren, welches vergleichbar ist zum Auflöten von Ball Grid Arrays (BGAs) auf dünne Flexfolien- Leiterplatten, ausgestaltet werden.The direct chip cooling of the image sensor chip, which in the present case can only take place via the heat collecting element, in contrast to conventional techniques in which complete, in particular encapsulated image sensor modules are cooled, is further promoted by current developments in image sensor technology. For example, further developments in the assembly and connection technology, which are reflected in the image sensor chips, in particular the possibility of constructions with even improved boundary conditions for the temperature reduction in the image sensor chip with minimal additional energy expenditure. Thus, for example, the layer thickness of the semiconductor material, for example silicon, is currently reduced to layer thicknesses in the range of 30 to 60 μm. The thermal mass and the thermal resistance to the Peltier cooler is again significantly reduced, and a faster response to the introduced cooling capacity can be achieved. In addition, the wire bonds, which represent a significant contribution to the thermal short circuit, can be replaced by so-called through-silicon vias (TSVs). Thus, the electrical connection via a method that is comparable to the soldering Ball Grid Arrays (BGAs) on thin flex foil circuit boards, designed.
Weitere Verbesserungen des vorgeschlagenen Kameramoduls betreffen insbesondere die Lagerung bzw. Aufnahme des Peltierelements in dem Kameramodul. Wie oben beschrieben, kann das Kameramodul insbesondere ein Gehäuse aufweisen, welches beispielsweise mindestens eine Bodenplatte, also eine von einer Bildgebungsoptik des Kameramoduls abgewandte Platte bzw. ein Gehäuseteil, umfassen kann. Anstelle einer einzelnen Bodenplatte können jedoch auch mehrere Bodenplatten vorgesehen sein oder auch nicht-ebene Gehäuseteile, welche auf der der bildsensitiven Seite des Bildsensorchips abgewandten Seite des Kameragehäuses angeordnet sind und somit ebenfalls als Bodenplatte bezeichnet werden können. Im Gegensatz zu bekannten Kameramodulen, wie beispielsweise dem aus DE 101 10 369 Al bekannten Kameramodul, ist es erfmdungsgemäß besonders bevorzugt, das PeI- tierelement thermisch von dem Gehäuse beziehungsweise der Bodenplatte des Gehäuses zu entkoppeln. Das Gehäuse ist in vielen Fällen starken thermischen Belastungen bzw. Schwankungen ausgesetzt, welche beispielsweise im Frontbereich des Kraftfahrzeuges durch Sonneneinstrahlung verursacht werden, oder welche auch durch eine in dem Gehäuse integrierte Auswertungselektronik verursacht werden können. Um eine zumindest weitgehende thermische Entkopplung des Peltierelements von dem Gehäuse zu erreichen, kann beispielsweise das Peltierelement mittels mindestens eines thermisch isolierenden Rahmens gegenüber der Bodenplatte isoliert sein. Unter einem „Rahmen" kann dabei eine beliebige Halterung verstanden werden, welche das Peltierelement aufnimmt und dieses Peltierelement von der Bodenplatte und/oder dem übrigen Gehäuse trennt. Besonders bevorzugt ist jedoch ein umlaufender thermischer Rahmen, beispielsweise ein in eine Öffnung der Bodenplatte eingelassener Rahmen. Dieser Rahmen beziehungsweise eine entsprechende isolieren- de Umfassung kann dementsprechend derart ausgestaltet sein, dass eine wärmende Oberfläche des Peltierelements auf einer Außenseite des Kameramoduls, also beispielsweise auf einer dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zuweisenden Seite, angeordnet ist und dort bei- spielsweise durch einen Luftzug (zum Beispiel ein Gebläse zur Belüftung der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges) gekühlt werden kann.Further improvements of the proposed camera module relate in particular to the storage or reception of the Peltier element in the camera module. As described above, the camera module may in particular comprise a housing, which may, for example, comprise at least one base plate, that is to say a plate or a housing part facing away from an imaging optics of the camera module. Instead of a single base plate, however, it is also possible to provide a plurality of base plates or also non-planar housing parts which are arranged on the side of the camera housing facing away from the image-sensitive side of the image sensor chip and thus can likewise be referred to as a base plate. In contrast to known camera modules, such as the camera module known from DE 101 10 369 A1, it is particularly preferred according to the invention to decouple the spacer element thermally from the housing or the bottom plate of the housing. The housing is exposed in many cases strong thermal loads or fluctuations, which are caused for example in the front region of the motor vehicle by sunlight, or which can also be caused by an integrated in the housing evaluation electronics. In order to achieve an at least substantial thermal decoupling of the Peltier element from the housing, for example, the Peltier element can be insulated from the base plate by means of at least one thermally insulating frame. A "frame" can be understood to mean any holder which receives the Peltier element and separates this Peltier element from the base plate and / or the rest of the housing, however, a peripheral thermal frame, for example a frame let into an opening in the base plate, is particularly preferred. Accordingly, this frame or a corresponding insulating enclosure can be configured in such a way that a warming surface of the Peltier element is arranged on an outer side of the camera module, that is to say for example on a side facing the interior of the motor vehicle, where it is included. For example, by a draft (for example, a fan for ventilation of the windshield of the motor vehicle) can be cooled.
Um den Wärmeabtransport von der wärmenden Seite des Peltierelements zusätzlich zu verbessern, kann weiterhin mindestens ein Wärmeableitelement vorgesehen sein. Dieses Wärmeableitelement kann insbesondere entsprechend dem oben beschriebenen Wärmesam- melelement hinsichtlich der bevorzugten Materialien ausgestaltet sein. Insbesondere kann das Wärmeableitelement wiederum mindestens eine Wärmeableitfolie umfassen. Das Wärmeableitelement soll thermisch gegenüber der Bodenplatte getrennt sein und soll die Bo- denplatte zumindest teilweise durchdringen. Auf diese Weise kann Wärme der wärmenden Oberfläche des Peltierelements auf einer Außenseite des Kameramoduls abtransportiert werden. Beispielsweise kann das Wärmeableitelement wiederum als querschnittsanpassendes Wärmeableitelement ausgestaltet sein und kann mindestens eine erste, dem Peltier- element zuweisende Querschnittsfläche und mindestens eine zweite, der Außenseite des Kameramoduls zuweisende Querschnittsfläche aufweisen, wobei die erste und die zweite Querschnittsfläche vorzugsweise verschieden sind. Wiederum kann das Wärmeableitelement zumindest teilweise und in zumindestens einer Schnittebene einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, beispielsweise einen trapezförmigen Querschnitt mit einer sich nach außen hin erweiternden Querschnittsfläche. Alternativ oder zusätzlich können jedoch wieder- um auch andere Formen als eine Trapezform eingesetzt werden, beispielsweise eine gestufte Form, eine Form mit abgerundeten Seitenflächen oder ähnliches. Mittels des querschnittsanpassenden Elements, welches als Wärmeverteiler (englisch heat spreader) wirken kann, und welches auf der warmen Seite des Peltierelements angebracht ist, kann die Abwärme beispielsweise zu einem separaten Wärmetauscher geführt werden, oder es kann auf eine ande- re Weise eine möglichst große Oberfläche zur Abfuhr der Wärme von der warmen Seite des Peltierelements bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann die Wärme vorzugsweise nicht direkt auf die Gehäuseelemente des Kameramoduls zurückgekoppelt werden, so dass der thermische Kurzschluss reduziert werden kann.In order to additionally improve the heat removal from the warming side of the Peltier element, at least one heat dissipation element can furthermore be provided. This heat-dissipating element can in particular be designed in accordance with the heat-collecting element described above with regard to the preferred materials. In particular, the heat dissipation element may in turn comprise at least one heat dissipation foil. The heat dissipation element should be thermally separated from the bottom plate and should at least partially penetrate the bottom plate. In this way, heat of the warming surface of the Peltier element can be transported away on an outer side of the camera module. For example, the heat-dissipating element can again be configured as a cross-section-matching heat-dissipating element and can have at least one first cross-sectional area attributed to the Peltier element and at least one second cross-sectional area facing the outer side of the camera module, the first and second cross-sectional areas preferably being different. In turn, the heat dissipation element may at least partially and in at least one sectional plane have a trapezoidal cross-section, for example a trapezoidal cross-section with a cross-sectional area which widens outwards. Alternatively or additionally, however, it is also possible to use shapes other than a trapezoidal shape, for example a stepped shape, a shape with rounded side surfaces or the like. By means of the cross-section-matching element, which can act as a heat spreader, and which is mounted on the warm side of the Peltier element, the waste heat can for example be led to a separate heat exchanger, or it can be as large as possible in another way Surface are provided for dissipating the heat from the warm side of the Peltier element. In this way, the heat can preferably not be fed back directly to the housing elements of the camera module, so that the thermal short circuit can be reduced.
Falls die Schichtdicke des Peltierelements, welches insbesondere als Mikro-Peltierelement ausgestaltet sein kann, geringer ist als die Schichtdicke der Bodenplatte beziehungsweise des Gehäuses in dem Bereich, in welchem die Wärme abgeführt werden soll, so kann das Wärmeableitelement in diesem Bereich um einen nicht-querschnittsanpassenden Abschnitt erweitert werden, welcher auch als Transferabschnitt bezeichnet werden kann. Dieser Transferabschnitt kann die Bodenplatte beziehungsweise das Gehäuse im Bereich der Wärmeabfuhr zumindest teilweise durchdringen. Beispielsweise kann der Transferabschnitt von seinen Querschnittsformen her auf den Querschnitt des Peltierelements angepasst sein und somit die (beispielsweise rechteckige) Kontur des Peltierelements aufnehmen. In dem sich anschließenden Bereich des Wärmeableitelements, in welchem dieses die Querschnittsver- änderung bewirkt, und welcher beispielsweise auf der Außenseite des Gehäuses angeordnet ist, kann dann eine möglichst gute Abfuhr der Wärme bewirkt werden. Der Transferab- schnitt übernimmt dann den thermisch entkoppelten Durchbruch des Wärmeableitelements durch die Bodenplatte. Der Transferabschnitt und/oder das gesamte Wärmeableitelement können, wie auch optional das Wärmesammelelement, ganz oder teilweise zusätzlich gegenüber dem Gehäuse, beispielsweise der Bodenplatte, thermisch isoliert sein, beispielsweise durch Einsatz mindestens eines zusätzlichen Isolationselements, beispielsweise wiederum eines Rahmens. Das Wärmeableitelement kann auf einer Außenseite des Kameramoduls mit mindestens einem Kühlelement verbunden sein. Dieses Kühlelement kann beispielsweise einen Wärmetauscher, einen Kühlkörper, insbesondere einen gerippten Kühlkörper, eine Flüssigkeitskühlung, eine Luftkühlung, insbesondere einen Lüfter, oder ähnliche Kühlelemente oder Kombinationen von Kühlelementen umfassen.If the layer thickness of the Peltier element, which may be configured in particular as a micro-Peltier element, is less than the layer thickness of the bottom plate or of the housing in the region in which the heat is to be dissipated, the heat dissipation element in this area can be a non-cross section adaptive Section can be extended, which can also be referred to as a transfer section. This transfer section can at least partially penetrate the bottom plate or the housing in the region of the heat removal. For example, the transfer section can be adapted to the cross-section of the Peltier element from its cross-sectional shapes and thus accommodate the (for example rectangular) contour of the Peltier element. In which subsequent region of the heat dissipation element, in which this causes the Querschnittsver- change, and which is arranged for example on the outside of the housing, then the best possible removal of the heat can be effected. The transfer section then takes over the thermally decoupled breakthrough of the heat dissipation element through the bottom plate. The transfer section and / or the entire heat-dissipating element, as well as optionally the heat-collecting element, in whole or in part in addition to the housing, for example the bottom plate, be thermally insulated, for example by using at least one additional insulation element, for example, again a frame. The heat dissipation element can be connected to at least one cooling element on an outer side of the camera module. This cooling element may comprise, for example, a heat exchanger, a heat sink, in particular a ribbed heat sink, liquid cooling, air cooling, in particular a fan, or similar cooling elements or combinations of cooling elements.
Eine weitere Möglichkeit zur Minimierung der Einkopplung von Wärme über parasitäre Pfade kann durch Füllung des Kameramoduls mit einem Schutzgas erreicht werden, welches eine im Vergleich zu Luft geringere Konvektionsneigung und/oder einen geringeren Wärmeübertragungskoeffizienten aufweist. Als Beispiel derartiger Schutzgase lassen sich Argon oder Krypton nennen. Das Schutzgas bietet zudem den Vorteil, dass das Beschlagsrisiko beim Kühlen vermindert wird. Alternativ oder zusätzlich zu einer Beaufschlagung mit Schutzgas könnte auch eine Beaufschlagung mit einem Unterdruck (Vakuum) erfolgen. Eine derartige Vakuum- Verkap seiung des gekühlten Bildsensorchips könnte eine weitere Reduzierung von Wärmebrücken, über die der thermische Kurzschluss erfolgt, bewirken.Another way to minimize the coupling of heat through parasitic paths can be achieved by filling the camera module with a protective gas, which has a lower convection slope and / or a lower heat transfer coefficient compared to air. As an example of such protective gases can be called argon or krypton. The protective gas also has the advantage that the risk of fogging during cooling is reduced. As an alternative or in addition to exposure to protective gas, it would also be possible to apply a vacuum (vacuum). Such a vacuum Verkap rating of the cooled image sensor chip could cause a further reduction of thermal bridges over which the thermal short circuit takes place.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Kameramoduls betrifft die Ansteuerung der Kühlung mittels des Peltierelements. Diese Ansteuerung kann auch ohne die oben beschriebenen mechanisch-thermischen Ausgestaltungen des Kameramoduls realisiert werden, also beispielsweise auch in Kameramodulen, welche lediglich einen Bildsensorchip mit einer PeI- tierkühlung, ohne ein Wärmesammelelement, aufweisen. Im Rahmen des vorgeschlagenen Kühlkonzepts lässt sich die Verbesserung der Steuerung jedoch besonders günstig einsetzen. So wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Peltierelement vorzugsweise so anzusteuern, dass eine Verlustleitung nur dann auftritt, wenn die Temperatur des Bildsensorchips eine Grenze überschreitet, die zu einer nicht-akzeptablen Degradation der Bildqualität führt. Auf diese Weise kann eine optimale Nutzung bei gleichzeitig minimalem Energieaufwand erreicht werden. Dementsprechend wird vorgeschlagen, dass das Kameramodul mindestens eine Steuerung aufweist. Diese Steuerung kann beispielsweise eine elektronische Steuerung umfassen, beispielsweise einen oder mehrere elektronische Bausteine. Beispielsweise kann die Steuerung einen Mikrocomputer, beispielsweise einen MikroController, mit einer zentra- len Datenverarbeitungseinheit, einem oder mehreren flüchtigen und/oder nichtflüchtigen Speichern, Schnittstellen oder ähnlichen, üblicherweise in Datenverarbeitungseinrichtungen enthaltenen Komponenten umfassen. Die Steuerung kann, beispielsweise programmtechnisch, dann eingerichtet sein, einen Kühlbedarf zu ermitteln und um das Peltierelement nach dem ermittelten Kühlbedarf anzusteuern. Beispielsweise kann die Ansteuerung, wie oben dargestellt, nach einem reinen Schwellwertverfahren erfolgen, also eine Ansteuerung des Peltierelements lediglich dann, wenn eine bestimmte Schwelle der Bildqualität unterschritten wird. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch eine kontinuierliche und/oder gestufte oder andersartige Ansteuerung entsprechend dem Kühlbedarf erfolgen.A further preferred embodiment of the camera module relates to the control of the cooling means of the Peltier element. This activation can also be realized without the above-described mechanical-thermal configurations of the camera module, that is, for example, in camera modules which merely have an image sensor chip with a peripheral cooling, without a heat collecting element. In the proposed cooling concept, however, the improvement of the control can be used particularly favorably. Thus, the invention proposes to drive the Peltier element preferably so that a loss line only occurs when the temperature of the image sensor chip exceeds a limit, which leads to an unacceptable degradation of image quality. In this way, optimal use can be achieved while minimizing energy consumption. Accordingly, it is proposed that the camera module has at least one controller. This control may, for example, comprise an electronic control, for example one or more electronic components. For example, the controller can control a microcomputer, for example a microcontroller, with a central controller. data processing unit, one or more volatile and / or non-volatile memories, interfaces or similar, usually contained in data processing equipment components. The controller can, for example, programmatically, then be set up to determine a cooling demand and to control the Peltier element according to the determined cooling demand. For example, the control, as shown above, take place according to a pure threshold value method, that is, a control of the Peltier element only when a certain threshold of the image quality is exceeded. Alternatively or additionally, however, it is also possible for a continuous and / or stepped or other type of activation to be carried out in accordance with the cooling requirement.
Zur Ermittlung des Kühlbedarfs zur Ansteuerung des Peltierelements ist es besonders bevorzugt, ein rauschäquivalentes Signal zu verwenden. Ein derartiges rauschäquivalentes Signal ist ein Signal, welches direkt oder indirekt eine Bildqualität in Form eines Bildrauschens widerspiegelt. Beispielsweise kann das Bildrauschen an einem, mehreren oder allen Bildpunkten des Bildsensorchips erfasst werden und zur Steuerung verwendet werden. Dies kann über einen weiten Bereich der Betriebstemperatur zu einer stabilen Bildqualität führen. Für eine nachfolgende Bildverarbeitung kann sich die Stabilisierung positiv in einer höheren Verfügbarkeit auswirken. Durch die gesteuerte Verwendung des Peltierelements kann zudem verhindert werden, dass der Bildsensorchip im Betrieb nahe dem Taupunkt zur Kon- densationsfläche für kondensierendes Wasser wird, beziehungsweise dass auf beginnende Betauung mit einer Reduktion der Kühlleistung reagiert werden kann.To determine the cooling requirement for driving the Peltier element, it is particularly preferred to use a noise-equivalent signal. Such a noise equivalent signal is a signal which directly or indirectly reflects image quality in terms of image noise. For example, the image noise at one, several or all pixels of the image sensor chip can be detected and used for control. This can result in stable image quality over a wide range of operating temperature. For subsequent image processing, stabilization can positively impact higher availability. In addition, the controlled use of the Peltier element makes it possible to prevent the image sensor chip from becoming the condensing water condensation surface during operation near the dew point, or to respond to incipient condensation by reducing the cooling capacity.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigenShow it
Figur IA bis IC verschiedene Schnittdarstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kameramoduls mit einem Wärmesammelele- ment;Figure IA to IC different sectional views of a first embodiment of a camera module according to the invention with a Wärmesammelele- element;
Figuren 2A bis 2C verschiedene Schnittdarstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kameramoduls mit einem trapezförmigenFIGS. 2A to 2C show various sectional views of a second exemplary embodiment of a camera module according to the invention with a trapezoidal shape
Wärmesammelelement; und Figur 3 eine zu Figur 2C analoge Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Kameramoduls mit einem trapezförmigen Wärmesammelelement und einem trapezförmigen Wärmeableitelement.Heat collection element; and 3 shows a sectional view similar to FIG. 2C of a third exemplary embodiment of a camera module with a trapezoidal heat collecting element and a trapezoidal heat dissipation element.
Ausfuhrungsformenembodiments
In den Figuren IA bis IC sind verschiedene stark schematisierte Schnittdarstellungen eines ersten Ausfuhrungsbeispiels eines Kameramoduls 110 gezeigt. Dabei zeigt Figur IA eine Ansicht von oben, in Draufsicht auf einen Bildsensorchip 112, Figur IB zeigt eine Schnitt- darstellung entlang der Schnittlinie A-A' in Figur IA, und Figur IC zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie B-B' in Figur IA. Im Folgenden sei auf alle diese Darstellungen verwiesen, da diese gleichzeitig erläutert werden. Das Kameramodul 110 umfasst ein Gehäuse 114, mit einer Bodenplatte 116 und einem Objektivtubus 118. In dem Objektivtubus 118 ist mittels einer Objektivhalterung 120 ein Objektiv 122 eingebracht, welches in der Darstellung gemäß Figur IA nicht gezeigt ist. Dieses Objektiv 122 umfasst in der Regel eine Mehrzahl von Linsenelementen 124, sowie gegebenenfalls weitere Elemente, wie Blenden oder ähnliches.In the figures IA to IC various highly schematic sectional views of a first exemplary embodiment of a camera module 110 are shown. In this case, FIG. 1A shows a top view, in plan view, of an image sensor chip 112, FIG. 1B shows a sectional view along the section line A-A 'in FIG. 1A, and FIG. 1C shows a sectional view along the section line B-B' in FIG. In the following reference is made to all these representations, since these are explained simultaneously. The camera module 110 comprises a housing 114, with a bottom plate 116 and a lens barrel 118. In the lens barrel 118, a lens 122 is inserted by means of a lens mount 120, which is not shown in the illustration according to FIG IA. This lens 122 usually comprises a plurality of lens elements 124, as well as optionally further elements, such as diaphragms or the like.
Die Bodenplatte 116 kann, wie auch das restliche Gehäuse 114, beispielsweise ganz oder teilweise aus Kunststoff oder, vorzugsweise, als metallische Bodenplatte ausgestaltet sein. Auf und/oder in diese Bodenplatte 116 wird eine Flex-Folie 126 aufgebracht, also eine flexible Leiterplatte, welche beispielsweise Leiterbahnen für eine elektrische Kontaktierung des Bildsensorchips 112 und/oder eines Peltierelements 128 aufweist. Auf dieser Flex-Folie 126 werden in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Peltierelement 128 und der Bildsensorchip 112 montiert. Die elektrische Kontaktierung kann über Bonds 130 für den Bildsensorchip 112 (siehe Figur IC) und über für stärkere Ströme ausgelegte Bonds 132 für das Peltierelement 128 erfolgen. Die Bonds 130, 132 können beispielsweise mittels eines herkömmlichen Drahtbondingverfahrens gesetzt werden. Die Bonds 130 für den Bildsensorchip 112 können beispielsweise auf zwei Kanten des Bildsensorchips 112 angeordnet sein, wohinge- gen das Peltierelement 128 beispielsweise lediglich an einer Stirnseite über die Bonds 132 kontaktiert werden kann.The bottom plate 116, like the rest of the housing 114, for example, wholly or partially made of plastic or, preferably, be designed as a metallic base plate. On and / or in this bottom plate 116, a flex foil 126 is applied, that is to say a flexible printed circuit board which, for example, has conductor tracks for electrical contacting of the image sensor chip 112 and / or a Peltier element 128. In this embodiment, a Peltier element 128 and the image sensor chip 112 are mounted on this flex foil 126. The electrical contacting can take place via bonds 130 for the image sensor chip 112 (see FIG. 1C) and via bonds 128 designed for stronger currents for the Peltier element 128. The bonds 130, 132 may be set, for example, by a conventional wire bonding method. The bonds 130 for the image sensor chip 112 may, for example, be arranged on two edges of the image sensor chip 112, whereas the Peltier element 128 may be contacted via the bonds 132, for example only on one end side.
Zur Aufnahme des Objektivtubus 118 kann das Gehäuse 114 weiterhin einen Ringabschnitt 134 umfassen (siehe Figur IA). Auf diesem Ringabschnitt 134 kann die Montage des Objek- tivtubus 118 mit dem darin eingesetzten Objektiv 122 erfolgen. Die Flex-Folie 126 kann unter dem Ringabschnitt 134 hindurchgeführt werden, beispielsweise innerhalb einer Vertiefung, in welcher die gesamte Flex-Folie 126 aufgenommen und gehaltert sein kann. Wie beispielsweise aus Betrachtung der Figur IA hervorgeht, ist das Peltierelement 128 von seinen lateralen Abmessungen her gut auf den Bildsensorchip 112 angepasst, so dass beispielsweise die Kantenlängen des Peltierelements 128 die Kantenlängen des Bildsensorchips 112 um nicht mehr als einen Faktor 2 übersteigen. Um die Abwärme des Bildsensorchips 112 zu sammeln, ist zwischen dem Bildsensorchip 112 und dem Peltierelement 128 erfϊn- dungsgemäß ein Wärmesammelelement 136 vorgesehen. Dieses Wärmesammelelement 136 kann beispielsweise als Wärmeleitfolie ausgestaltet sein, beispielsweise in Form einer Silikon-Wärmeleitfolie. Besonders bevorzugt werden dabei Wärmeleitfähigkeiten von 2 W/mK oder mehr erreicht. Die Wärmeleitfolie des Wärmesammelelements 136 kann beispielsweise eine Dicke von ca. 1 mm aufweisen. Das Wärmesammelelement 136 sammelt die Abwärme des Bildsensorchips 112, bevor diese, beispielsweise durch Abstrahlung, übrige Komponenten des Kameramoduls 114 erwärmen kann und leitet diese Abwärme effizient an das Peltierelement 128 weiter. Das Peltierelement 128, welches über eine kühlende Oberfläche 138 und eine wärmende Oberfläche 140 verfügt (was durch die Beschallung des Peltierelements 128 vorgegeben sein kann), führt die Abwärme dann über seine wärmende Oberfläche 140 beispielsweise an die Bodenplatte 116 des Kameramoduls 110 ab.To accommodate the lens barrel 118, the housing 114 may further include a ring portion 134 (see FIG. 1A). On this ring section 134, the assembly of the objective tube 118 with the objective 122 inserted therein can take place. The flex foil 126 may be passed under the ring portion 134, for example, within a recess in which the entire flex foil 126 may be received and retained. As can be seen for example from FIG. 1A, the Peltier element 128 is well adapted to the image sensor chip 112 in terms of its lateral dimensions, so that, for example, the edge lengths of the Peltier element 128 do not exceed the edge lengths of the image sensor chip 112 by more than a factor of two. In order to collect the waste heat of the image sensor chip 112, a heat collecting element 136 is provided between the image sensor chip 112 and the Peltier element 128 according to the invention. This heat collecting element 136 may be configured, for example, as a heat conducting foil, for example in the form of a silicone heat conducting foil. Heat conductivities of 2 W / mK or more are particularly preferably achieved. The heat-conducting foil of the heat-collecting element 136 may have, for example, a thickness of approximately 1 mm. The heat collection element 136 collects the waste heat of the image sensor chip 112 before it can heat, for example by radiation, remaining components of the camera module 114 and passes this waste heat efficiently to the Peltier element 128 on. The Peltier element 128, which has a cooling surface 138 and a warming surface 140 (which may be predetermined by the sound of the Peltier element 128), then dissipates the waste heat via its heating surface 140 to the base plate 116 of the camera module 110.
In den Figuren 2A bis 2C ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kameramoduls 110 dargestellt, in Schnittdarstellungen, welche den Schnittdarstellungen ge- maß den Figuren IA bis IC entsprechen. Insofern kann für die Ausgestaltung der gemeinsamen Elemente auf die obige Beschreibung der Figuren IA bis IC verwiesen werden. Bei dem in den Figuren 2A bis 2C dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anpassung eines Peltierelements 128 an die lateralen Dimensionen des Bildsensorchips 112 weiter verbessert. Durch diese Anpassung des Peltierelements 128 an die Größe des Bildsensorchips 112 lässt sich die Effizienz der Kühlung dadurch verbessern, dass die Kühlung allein auf den Bildsensorchip 112 konzentriert wird, ohne dass der Bildsensorchip 112 hierfür größer ausgelegt werden müsste. Wiederum weist das Gehäuse 114 des Kameramoduls 110 eine Bodenplatte 116 auf, beispielsweise eine metallische Bodenplatte oder Substratplatte. Auf dieser Bodenplatte 116 beziehungsweise in einer Vertiefung dieser Bodenplatte 116 wird wiederum die Flex-Folie 126 mit den Leiterbahnen für die elektrische Verbindung des Bildsensorchips 112 und das Chip-förmige Peltierelement 128 montiert. Die Bonds 130 beziehungsweise 132 für den Bildsensorchip 112 beziehungsweise das Peltierelement 128 können analog zur Ausführung in Figur IA angeordnet sein.FIGS. 2A to 2C show a second exemplary embodiment of a camera module 110 according to the invention, in sectional representations which correspond to the sectional views of FIGS. 1A to 1C. In this respect, reference may be made to the above description of the figures IA to IC for the design of the common elements. In the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 2A to 2C, the adaptation of a Peltier element 128 to the lateral dimensions of the image sensor chip 112 is further improved. By adapting the Peltier element 128 to the size of the image sensor chip 112, the cooling efficiency can be improved by concentrating the cooling solely on the image sensor chip 112, without the image sensor chip 112 having to be designed to be larger. Again, the housing 114 of the camera module 110 has a bottom plate 116, such as a metallic bottom plate or substrate plate. In turn, the flex foil 126 with the conductor tracks for the electrical connection of the image sensor chip 112 and the chip-shaped Peltier element 128 is mounted on this bottom plate 116 or in a recess of this bottom plate 116. The bonds 130 and 132 for the image sensor chip 112 and the Peltier element 128 may be arranged analogously to the embodiment in FIG. 1A.
Wiederum ist zudem ein Wärmesammelelement 136 zwischen dem Peltierelement 128 und dem Bildsensorchip 112 vorgesehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Wärmesammelelement 136 jedoch als querschnittsanpassendes Wärmesammelelement ausgestaltet und weist eine erste Querschnittsfläche 142 auf, welche dem Bildsensorchip 112 zuweist, und eine zweite Querschnittsfläche 144, welche dem Peltierelement 128 zuweist. Wie aus der Betrachtung der Figuren 2B und 2C hervorgeht, ist die zweite Querschnitts fläche 144 kleiner als die erste Querschnittsfläche 142, so dass bei den in Figur 2B und 2C gezeigten S chnittdar Stellungen das Wärmesammelelement 136 einen trapezförmigen Querschnitt auf- weist. Während die erste Querschnittsfläche 142 im Wesentlichen der Querschnittsfläche des Bildsensorchips 112 entspricht beziehungsweise lediglich geringfügig kleiner ist als diese, ist die zweite Querschnittsfläche 144 zumindest in der in Figur 2A mit B-B' bezeichneten Schnittrichtung an die lateralen Dimensionen des Peltierelements 128 angepasst. Das Wärmesammelelement 136 wirkt somit derart, dass dieses die an der Unterseite des BiId- sensorchips 112 austretende Wärme sammelt und auf das Peltierelement 128 konzentriert überträgt.In turn, a heat collecting element 136 is also provided between the Peltier element 128 and the image sensor chip 112. In the illustrated embodiment, however, the heat collection element 136 is configured as a cross-sectional matching heat collection element and has a first cross-sectional area 142 that assigns the image sensor chip 112, and a second cross-sectional area 144 which assigns the Peltier element 128. As can be seen from the consideration of FIGS. 2B and 2C, the second cross-sectional area 144 is smaller than the first cross-sectional area 142, so that in the sectional positions shown in FIGS. 2B and 2C the heat-collecting element 136 has a trapezoidal cross-section. While the first cross-sectional area 142 substantially corresponds to or is only slightly smaller than the cross-sectional area of the image sensor chip 112, the second cross-sectional area 144 is adapted to the lateral dimensions of the Peltier element 128, at least in the cross-sectional direction BB 'in FIG. The heat collecting element 136 thus acts in such a way that it collects the heat exiting at the bottom of the image sensor chip 112 and transmits it concentrated to the Peltier element 128.
In Figur 3 ist schließlich in einer zu Figur 2C analogen Schnittdarstellung ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kameramoduls dargestellt, in welchem der in den Figuren 2 A bis 2C dargestellte Gedanke eines trapezförmigen Wärmesammelelements 136 weiter fortgesetzt ist. Dabei ist, analog beispielsweise zur Ausgestaltung in Figur 2C, das Wärmesammelelement 136 von seinen Querschnittsflächen 142, 144 her an den Bildsensorchip 112 beziehungsweise das Peltierelement 128 angepasst. Im Gegensatz zur Darstellung gemäß den Figuren 2A bis 2C erfolgt jedoch auf der wärmenden Oberfläche 140 des Peltie- relements 128 kein Wärmeübertrag an die Bodenplatte 116 des Gehäuses 114, sondern das Peltierelement 128 ist thermisch von der Bodenplatte 116 isoliert. Zu diesem Zweck weist das Kameramodul 110 einen thermisch isolierenden Rahmen 146 auf, innerhalb dessen das Peltierelement 128 durch die Bodenplatte 116 hindurchgeführt ist. Dieser Rahmen 146 kann beispielsweise aus einem flexiblen Material bestehen, was die Montage erleichtert. Als Ma- terial könnte beispielsweise ein Elastomer oder Gummi verwendet werden, beispielsweise ein Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM).Finally, FIG. 3 shows, in a sectional view analogous to FIG. 2C, a third exemplary embodiment of a camera module according to the invention in which the idea of a trapezoidal heat collecting element 136 shown in FIGS. 2A to 2C is continued. In this case, analogously to the embodiment in FIG. 2C, for example, the heat collecting element 136 is adapted to the image sensor chip 112 or the Peltier element 128 from its cross-sectional areas 142, 144. In contrast to the illustration according to FIGS. 2A to 2C, however, no heat is transferred to the bottom plate 116 of the housing 114 on the warming surface 140 of the peltier element 128, but the Peltier element 128 is thermally insulated from the bottom plate 116. For this purpose, the camera module 110 has a thermally insulating frame 146 within which the Peltier element 128 is passed through the bottom plate 116. This frame 146 may for example consist of a flexible material, which facilitates assembly. As an example, an elastomer or rubber could be used as the material, for example an ethylene-propylene-diene rubber (EPDM).
Auf der wärmenden Oberfläche 140 des Peltierelements 128 ist ein Wärmeableitelement 148 vorgesehen, welches das Peltierelement 128 mit einem gerippten Kühlkörper 150 außerhalb des Gehäuses 114 des Kameramoduls 110 verbindet. Dabei ist das Wärmeableitelement 148, welches grundsätzlich aus dem gleichen Material bestehen kann wie das Wärmesammelelement 136, wiederum trapezförmig ausgestaltet und weist eine erste Querschnittsfläche 152 und eine zweite Querschnittsfläche 154 auf. Während die dem Peltierelement 128 zuweisende erste Querschnittsfläche 152 wiederum auf die lateralen Abmessungen des PeI- tierelements 128 angepasst ist, ist die zweite Querschnittsfläche 154, welche dem Kühlkörper 150 zuweist, größer ausgebildet und beispielsweise auf die lateralen Abmessungen des Kühlkörpers 150 angepasst. Auf diese Weise kann in Form eines „heat spreaders" die Wärme der wärmenden Oberfläche 140 des Peltierelements 128 wirksam über das Wärmeableit- element 148 und den Kühlkörper 150 an die Umgebungsluft abgeführt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass in dem in Figur 3 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel das Peltierele- ment 128 selbst durch die Öffnung innerhalb der Bodenplatte 116 geführt ist. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. So kann beispielsweise auch das Wärmeableitelement 148, ne- ben dem in Figur 3 gezeigten trapezförmigen Verlauf, einen Bereich mit im Wesentlichen gleichförmigem Querschnitt aufweisen, welcher durch die Bodenplatte 116 hindurchgeführt ist. Auf diesen Bereich kann dann beispielsweise das Peltierelement 128 aufgesetzt werden.On the warming surface 140 of the Peltier element 128, a heat dissipation element 148 is provided, which connects the Peltier element 128 with a ribbed heat sink 150 outside the housing 114 of the camera module 110. In this case, the heat dissipation element 148, which basically may consist of the same material as the heat accumulation element 136, in turn has a trapezoidal design and has a first cross-sectional area 152 and a second cross-sectional area 154. While the first cross-sectional area 152 facing the Peltier element 128 is again adapted to the lateral dimensions of the spacer element 128, the second cross-sectional area 154, which assigns the heat sink 150, is made larger and, for example, adapted to the lateral dimensions of the heat sink 150. In this way, in the form of a "heat spreader", the heat of the warming surface 140 of the Peltier element 128 can be effectively dissipated via the heat sink. element 148 and the heat sink 150 are discharged to the ambient air. It should be noted that in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3, the Peltier element 128 itself is guided through the opening within the base plate 116. However, this is not mandatory. Thus, for example, the heat dissipation element 148, in addition to the trapezoidal profile shown in FIG. 3, can have a region with a substantially uniform cross section, which is led through the bottom plate 116. In this area, for example, the Peltier element 128 can then be placed.
Auch bei dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Kontaktierung wiederum über eine separate Leiterplatte und/oder über eine Flex-Folie 126 erfolgen. Wie auch in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen können weiterhin innerhalb des Gehäuses 114 zusätzliche Komponenten, beispielsweise elektronische Bauelemente, aufgenommen sein, welche auch ganz oder teilweise ebenfalls auf der Flex-Folie 126 und/oder einer anderen Leiterplatte angeordnet sein können. Neben dem in den Figuren dargestellten Gehäuse 114 kann das Kameramodul 110 weitere Gehäusekomponenten umfassen, beispielsweise eine die gesamte in den Figuren dargestellte Anordnung umschließende Umhüllung. Auch andere Ausgestaltungen sind denkbar. In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the contacting can again take place via a separate printed circuit board and / or via a flex foil 126. As in the previous exemplary embodiments, additional components, for example electronic components, may also be accommodated within the housing 114, which may also be arranged in whole or in part likewise on the flex foil 126 and / or another printed circuit board. In addition to the housing 114 illustrated in the figures, the camera module 110 can comprise further housing components, for example an enclosure enclosing the entire arrangement shown in the figures. Other embodiments are conceivable.

Claims

Ansprüche claims
1. Kameramodul (110) zur Aufnahme von Bilddaten, insbesondere für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich, umfassend mindestens einen Bildsensorchip (112), insbesondere einen nicht-gekapselten Bildsensorchip (112), weiterhin umfassend mindestens ein PeI- tierelement (128) mit mindestens einer kühlenden Oberfläche (138), wobei der Bildsensorchip (112) mit der kühlenden Oberfläche (138) durch mindestens ein Wärmesam- melelement (136), insbesondere mindestens eine Wärmesammeifolie, verbunden ist.1. Camera module (110) for receiving image data, in particular for use in the automotive sector, comprising at least one image sensor chip (112), in particular a non-encapsulated image sensor chip (112), further comprising at least one peier animal element (128) with at least one cooling Surface (138), wherein the image sensor chip (112) with the cooling surface (138) by at least one heat collecting element (136), in particular at least one heat collecting film, is connected.
2. Kameramodul (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Wärmesammel- element (136) als querschnittsanpassendes Wärmesammelelement (136) ausgestaltet ist, wobei das Wärmesammelelement (136) mindestens eine, dem Bildsensorchip (112) zuweisende erste Querschnittsfläche (142) und mindestens eine, dem Peltierelement (128) zuweisende zweite Querschnittsfläche (144) aufweist, wobei die erste und die zweite Querschnittsfläche verschieden sind.2. The camera module (110) according to the preceding claim, wherein the heat collecting element (136) is configured as a cross-section matching heat collecting element (136), wherein the heat collecting element (136) at least one, the image sensor chip (112) facing first cross-sectional area (142) and at least a second cross-sectional area (144) facing the Peltier element (128), the first and second cross-sectional areas being different.
3. Kameramodul (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Wärmesammelelement (136) zumindest teilweise und in zumindest einer Schnittebene einen trapezförmigen Querschnitt aufweist.3. Camera module (110) according to the preceding claim, wherein the heat collecting element (136) at least partially and in at least one sectional plane has a trapezoidal cross-section.
4. Kameramodul (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Peltierelement (128) in seinen lateralen Abmessungen von den lateralen Abmessungen des Bildsensorchips (112) in zumindest einer Dimension, vorzugsweise in beiden Dimensionen, um nicht mehr als 100 %, vorzugsweise um nicht mehr als 50 % und besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % abweicht.4. The camera module (110) according to any one of the preceding claims, wherein the Peltier element (128) in its lateral dimensions of the lateral dimensions of the image sensor chip (112) in at least one dimension, preferably in both dimensions, by not more than 100%, preferably not more than 50%, and more preferably not more than 10%.
5. Kameramodul (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kameramodul (110) mindestens eine Bodenplatte (116) umfasst, wobei das Peltierelement (128) mittels mindestens eines thermisch isolierenden Rahmens (146) gegenüber der Bodenplatte (116) isoliert ist, insbesondere in der Bodenplatte (116) aufgenommen ist.5. The camera module according to claim 1, wherein the camera module comprises at least one base plate, wherein the Peltier element is isolated from the base plate by means of at least one thermally insulating frame. is received in particular in the bottom plate (116).
6. Kameramodul (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kameramodul (110) mindestens eine Bodenplatte (116) umfasst, wobei das Peltierelement (128) mit mindestens einem Wärmeableitelement (148), insbesondere mindestens einer Wärmeableitfolie, verbunden ist, wobei das Wärmeableitelement (148) gegenüber der6. Camera module (110) according to one of the preceding claims, wherein the camera module (110) comprises at least one bottom plate (116), wherein the Peltier element (128) is connected to at least one heat dissipation element (148), in particular at least one heat dissipation foil, wherein the Heat dissipation element (148) against the
Bodenplatte (116) thermisch getrennt ist, wobei das Wärmeableitelement (148) die Bodenplatte (116) zumindest teilweise durchdringt und eingerichtet ist, um Wärme einer wärmenden Oberfläche des Peltierelements (128) auf eine Außenseite des Kameramoduls (110) zu transportieren.Bottom plate (116) is thermally separated, wherein the heat dissipation element (148) at least partially penetrates the bottom plate (116) and is adapted to heat a warming surface of the Peltier element (128) on an outer side of the camera module (110) to transport.
7. Kameramodul (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Wärmeableitele- ment (148) als querschnittsanpassendes Wärmeableitelement (148) ausgestaltet ist, wobei das Wärmeableitelement (148) mindestens eine erste, dem Peltierelement (128) zuweisende Querschnittsfläche (152) und mindestens eine zweite, der Außenseite des Kameramoduls (110) zuweisende Querschnittsfläche (154) aufweist, wobei die erste und die zweite Querschnittsfläche verschieden sind.7. The camera module (110) according to the preceding claim, wherein the Wärmeableitele- element (148) is designed as a cross-section matching Wärmeableitelement (148), wherein the Wärmeableitelement (148) at least a first, the Peltier element (128) assigning cross-sectional area (152) and at least a second, the outside of the camera module (110) assigning cross-sectional area (154), wherein the first and the second cross-sectional area are different.
8. Kameramodul (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Wärmeableitelement (148) zumindest teilweise und in zumindest einer Schnittebene einen trapezförmigen Querschnitt aufweist.8. Camera module (110) according to the preceding claim, wherein the heat dissipation element (148) at least partially and in at least one sectional plane has a trapezoidal cross-section.
9. Kameramodul (110) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wärmeableitelement (148) weiterhin einen Transferabschnitt umfasst, wobei der Trans- ferabschnitt im Wesentlichen ohne Querschnittsveränderung ausgestaltet ist und die Bodenplatte (116) zumindest teilweise durchdringt.9. The camera module (110) according to one of the two preceding claims, wherein the heat dissipation element (148) further comprises a transfer section, wherein the transfer section is configured substantially without cross-sectional change and at least partially penetrates the bottom plate (116).
10. Kameramodul (110) nach einem der Ansprüche 6-9, wobei das Wärmeableitelement (148) auf einer Außenseite des Kameramoduls (110) mit mindestens einem Kühlelement (150) verbunden ist, insbesondere mit mindestens einem der folgenden Kühlelemente (150): einem Wärmetauscher; einem Kühlkörper (150), insbesondere einem gerippten Kühlkörper; einer Flüssigkeitskühlung; einer Luftkühlung, insbesondere einem Lüfter.10. The camera module (110) according to claim 6, wherein the heat dissipation element (148) is connected to at least one cooling element (150) on an outer side of the camera module (110), in particular to at least one of the following cooling elements (150): a heat exchanger; a heat sink (150), in particular a corrugated heat sink; a liquid cooling; an air cooling, in particular a fan.
11. Kameramodul (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein den Bildsensorchip (112) und/oder das Peltierelement (128) aufnehmender Innenraum des Kameramoduls (110) mit einem Schutzgas, insbesondere Argon und/oder Krypton, gefüllt ist und/oder mit einem Vakuum beaufschlagt ist.11. Camera module (110) according to one of the preceding claims, wherein at least one of the image sensor chip (112) and / or the Peltier element (128) receiving the interior of the camera module (110) is filled with a protective gas, in particular argon and / or krypton, and / / or is subjected to a vacuum.
12. Kameramodul (110) nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, wobei der Bildsensorchip (112), das Peltierelement (128) und das Wärmesammelelement (136) zumindest teilweise auf einer flexiblen Leiterfolie (126) angeordnet sind.12. Camera module (110) according to one of the preceding embodiments, wherein the image sensor chip (112), the Peltier element (128) and the heat collecting element (136) at least partially on a flexible conductor foil (126) are arranged.
13. Kameramodul (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend mindestens eine Steuerung, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um einen Kühlbedarf zu ermitteln und um das Peltierelement (128) nach dem ermittelten Kühlbedarf anzusteuern.13. The camera module (110) according to one of the preceding claims, further comprising at least one controller, wherein the controller is set to a cooling requirement to determine and to control the Peltier element (128) according to the determined cooling demand.
14. Kameramodul (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuerung einge- richtet ist, um den Kühlbedarf aus einem rauschäquivalenten Signal, insbesondere einem14. The camera module (110) according to the preceding claim, wherein the controller is set to the cooling demand from a noise equivalent signal, in particular a
Bildrauschen des Bildsensorchips (112), zu ermitteln. Noise of the image sensor chip (112) to be detected.
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