WO2018133893A1 - Flexible leiterbahn zur verbindung elektronischer module, insbesondere von modulen einer für den einbau in ein fahrzeug vorgesehenen kamera - Google Patents

Flexible leiterbahn zur verbindung elektronischer module, insbesondere von modulen einer für den einbau in ein fahrzeug vorgesehenen kamera Download PDF

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WO2018133893A1
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flexible
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conductor track
image sensor
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Konrad ROTHENHÄUSLER
Franz Pfeiffer
Thilo Berg
Jos Becher
Andreas Schleinkofer
Martin Vallendor
Matthias Dropmann
Oscar TORRES ALSINA
Steffen Görmer
Patrick Albrecht
Hendrik Powileit
Dieter KRÖKEL
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Conti Temic Microelectronic Gmbh
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    • H05K3/361—Assembling flexible printed circuits with other printed circuits

Definitions

  • the invention relates to a flexible printed circuit for connecting electronic modules, in particular of modules of a camera intended for installation in a vehicle, such as a driver assistance system camera, and an optical module for a camera, which is designed in particular for installation in a vehicle is, according to the independent claims.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • Such cameras are used, for example, for detecting the surroundings of a vehicle in order to realize driver assistance functions such as lane detection, object detection, distance detection and the like camera-based functions.
  • Cameras are also used to complement radar systems used in vehicles such as a distance radar and also for so-called surround and top-view systems, which allow a 360 ° all-round view of the vehicle.
  • Another field of application for cameras in vehicles is rain sensing by detecting raindrops on a vehicle window.
  • Cameras, especially those for use in driver assistance systems typically consist of a housing, for example a two-part plastic housing, an optical module and a motherboard.
  • the optics module typically includes the image sensor, a lens, a sturdy backplate on which the image sensor may be mounted, and a flexible trace to electrically connect the image sensor to the motherboard.
  • Such flexible interconnects are often used in particular for small electronic devices such as just cameras for vehicles or smartphones for connecting electronic modules.
  • the interface between the image sensor and an electronic module for distinguishing other interfaces is referred to as CIF (Camera Interface).
  • a CIF interface must be designed in particular for the transmission of video data from the image sensor in a video data memory of an electronic module, typically in the form of a 16-bit parallel interface, and therefore has a correspondingly complex connector with a large number of contacts in a small space. This makes them susceptible to metal particles, moisture condensation, which can occur especially when installed behind a vehicle window, and whisker formation, which can lead to a weakening of the signal transmission or even to short circuits.
  • the object of the present invention is now to propose an improved electrical connection of electronic modules, in particular of modules of a camera intended for installation in a vehicle, for example a driver assistance system camera.
  • the present invention initially proposes to use ACFA (Anisotropic Conductive Film Adhesive) Bonding instead of a CIF plug-in connection of a flexible conductor track and an electronic module as connection technology.
  • ACFA Advanced Conductive Film Adhesive
  • the invention also proposes to introduce longitudinal slots into the flexible track connection, which In particular, such a large distance from the connection region of the conductor track connection may have, that the connection region may lie as flat as possible on the electronic module, so that a complete ACFA bonding of the connection areas can be accomplished.
  • a longitudinal slot can increase the load capacity of the printed conductor connection according to the invention, in particular with respect to bending forces, which can typically occur during roll-angle mounting of a camera on the printed conductor connection between the image sensor and the motherboard. Therefore, flexible interconnect according to the invention is particularly suitable for use in cameras that are used in vehicles, such as driver assistance system cameras.
  • ACFA can be applied, for example, as an adhesive tape or liquid adhesive.
  • An embodiment of the invention now relates to a flexible interconnect for connecting electronic modules comprising interconnect structures, two connection regions for electrically connecting the interconnect structures to corresponding interconnects of electronic modules, and at least one longitudinal slot in an area located in the interconnect between the two connection regions, wherein at least one of the connection regions is formed to be connected by means of anisotropy Conductive Film Adhesive Bonding with a corresponding terminal region of an electronic module.
  • a longitudinal slot may terminate, in particular, at a predetermined distance in front of the connection areas, in order to allow as planar a connection of the connection areas as possible to respectively corresponding connection areas of electronic modules.
  • the width of a longitudinal slot may decrease towards at least one of the terminal areas.
  • Distances between adjacent and / or the widths of interconnect structures may be less in the region of a longitudinal slot than in at least one of the connection regions. Due to the increased spacing of the conductor track structures in the connection area, the risk of whisker formation and short circuits due to metal particles can be further reduced. Wider interconnect structures in a connection region can facilitate and improve the contacting with interconnect structures of a corresponding connection region of an electronic module, in particular reduce a contact resistance in the contact region.
  • the flexible conductor track can have a layered construction of several layers of plastics, adhesives and metals, in particular a first covering plastic layer, a first adhesive layer, a first copper layer, a middle plastic layer, a second copper layer, one second adhesive layer and a second covering plastic would be.
  • the flexible conductor track can also have an additional reinforcement layer, which counteracts, in particular, bending forces acting on the flexible conductor track.
  • a reinforcing layer can be formed, for example, by an additional metal layer, for example made of copper, which is not used for printed conductors, but is configured such that the flexible printed circuit can withstand deformations, in particular bending and the forces occurring during a roll angle adjustment when used in a camera ,
  • the additional reinforcing layer may be in the form of a line grid, dot matrix or cross grating applied flat on the flexible printed conductor.
  • the additional reinforcing layer may be formed over its entire area in at least one of the terminal regions, whereby a stable and planar design of a connection region of a connection produced by means of anisotropic conductive film adhesive bonding can be ensured.
  • the reinforcing layer can also allow, for example, the image sensor of a camera to be glued directly onto one of the terminal regions of the flexible printed circuit by means of anisotropic conductive film adhesive bonding.
  • connection regions can also be formed wider than the region of the conductor track having the at least one longitudinal slot, in particular a connection region which is provided for connection by means of anisotropic conductive film adhesive bonding.
  • the load capacity of the connection of this connection region with a corresponding connection region of an electronic module can be increased due to the larger connection surface.
  • the flexible conductor track can have one or more sighting windows for alignment in at least one of the connection regions.
  • a viewing window can be used, for example, together with so-called vias in the motherboard for aligning a connection area.
  • a backlight and a photosensitive sensor can be used for alignment. The backlight light passes through the viewing window and the vias and may be detected by the sensor, which controls, for example, the orientation of the lead portion of the flexible trace or motherboard to detect a maximum amount of light when the vias and viewing windows are accurately aligned ,
  • an embodiment of the invention relates to an optical module for a camera, which is designed in particular for installation in a vehicle, wherein the optical module comprises an image sensor module, an objective and a flexible conductor track according to one of the preceding claims, wherein the An image sensor module has an image sensor connected to a connection region of the flexible interconnect by means of anisotropy Conductive Film Adhesive Bonding with interconnect structures and a back plate on which the image sensor rests, and wherein the lens is attached to the connection region of the flexible interconnect by means of adhesive such that it is mounted on the Image sensor can produce an optical image.
  • Fig. 1 and 2 an embodiment of a driver assistance system camera with an optical module according to the invention, which is connected by a flexible conductor to the main board of the camera;
  • FIG. 3 substrate and printed conductor structures of an embodiment of a flexible printed circuit according to the invention in the bent state;
  • Fig. 4 different states of the flexible trace during assembly of the camera shown in Figures 1 and 2;
  • Fig. 5 shows two embodiments of reinforcing layers of a flexible printed circuit according to the invention
  • Fig. 6 shows four views of an embodiment of a flexible printed circuit according to the invention.
  • Fig. 7 is an alignment method in the assembly of the flexible printed circuit according to the invention.
  • identical, functionally identical and functionally connected elements may be provided with the same reference numerals. Absolute values are given below by way of example only and are not to be construed as limiting the invention.
  • FIG. 1 and 2 show a driver assistance system camera 50 for use in a vehicle, in particular for mounting behind a windshield of the vehicle, for example, integrated into the base of the central rearview mirror.
  • the camera 50 comprises an optical module 58 and a motherboard 54, which are arranged in a plastic or metal housing composed of two housing halves 56 and 58 '.
  • the main circuit board 54 fixed in the housing half 56 is electrically connected to an optical sensor module 52 of the optical module 58 via a flexible printed circuit 10 according to the invention.
  • the photosensor module 52 includes an image sensor 52 ", such as a CMOS image sensor, and a stable back plate 52" (stiffener) for supporting the image sensor 52 '.
  • the image sensor 52 ' is electrically connected by means of AGFA bonding to the corresponding connection region 16 of the flexible conductor track.
  • the connection area 16 with the image sensor 52 ! is affixed to the stable back plate 52 ", for example glued on the thus formed Biidsensormodul 52 by means of adhesive 52 '" a lens 58' of the optics module 58 directly, ie without a separate reivhaiter attached so that the optical modulus 58 is formed as a tightly assembled unit is.
  • the other connection region 14 of the flexible conductor 10 is electrically connected by means of AGFA bonding to a corresponding connection region of the main circuit board 54.
  • an adhesive strip is applied to the motherboard 54 in the pre-bonding step.
  • Housing 56 with optics module 58, or only optics module 58 (with subsequent package placement), is positioned to mainboard 54 and conductively connected to a hot stamp in the contacting areas while the areas remain without contacts as an insulator, because the conductive particles were not sufficiently compressed in the adhesive to produce a conductive connection.
  • the compound thus created shows advantages in robustness for metaiparticles after bonding and by the large contact surfaces very low contact resistance. In addition, a major price advantage over a connector can be achieved.
  • the optical module! 58 screwed in a direction indicated by the arrows Roilwinkeijustage process step in a corresponding opening in the housing half 58, wherein the motherboard 54 is fixed to or in the housing half 58, for example, is clamped, glued or screwed.
  • the housing half 58 has features for unambiguous orientation in the vehicle.
  • the aim of the Roilwinkeijustage step is to achieve the smallest possible scattering of the roll angle of the sensor 52 "of the optical module 58 to the Anlagenmerkmaien.
  • the optical module 58 is fixed in the housing half 58 by a permanent joining process, for example by gluing the Rollwinkeijustage can also be done before the ACFA bonding.
  • the flexible conductor 10 preferably has a layered structure of various plastics including adhesives and metals in order to be able to withstand the stresses of the roll-angle coating (applies in both cases since a torsional / bending resistance moment is applied across the flexible conductor: final assembly with AGFA bonding before Rollwinkeijustage or Rollwinkeijustage).
  • the flexible conductor track may have an average base layer of 25 ⁇ m thick made from a P-1 plastic, on top of which a first 12.5 ⁇ m thick copper layer and on the underside of which a second 12.5 ⁇ m thick copper layer is applied.
  • the first copper layer is covered by a first 12.5 pm thick Pl plastic layer fastened by a middle layer of a 15 ⁇ m thick layer of adhesive material.
  • the second copper layer is covered by a second 12.5 ⁇ m thick Pl plastic material fastened by means of a 15 pm thick layer of adhesive material.
  • one or more longitudinal slots 18, 20 may be introduced in a region between the connection regions 14 and 16.
  • the chute 18, 20 are in this case introduced between the conductor track structures 12, and the conductor track structures 12 are formed so that the individual web structures run around the slots.
  • Fig. 3 shows a carrier substrate 13 and the printed conductor structures 12 of a flexible printed conductor with two longitudinal slots 18 and 20 running parallel in a region 11 between the terminal regions 14 and 16.
  • the longitudinal slots 18 and 20 are cutouts from the carrier substrate 13 and the printed conductor structures 12 are designed such that they surround them Cutouts 1 8 and 20 run around or the cutouts 1 8 and 20 are located in areas which are recessed by printed conductor structures 1 2.
  • the longitudinal sections 18 and 20 terminate in front of the connection areas 14 and 16 in order to obtain a design which is as planar as possible for the ACFA bonding at one end and the gluing of the image sensor at the other end.
  • the conductor track structures 1 2 run as shown in FIG. 3 - in the cutout areas of the slots 1 8, 20 closer together, d .h. with a smaller distance, while they are carried out at the end again with a greater distance.
  • FIG. 4 shows the bending states of the flexible conductor 1 0 during the assembly of the device shown in FIG. 1 and 2 shown camera.
  • the starting position is shown at A, at B a bend for mounting a connection region of the conductor track 1 0 to the motherboard, at C the bending occurring when the motherboard is displaced in the housing and at D the bending occurring at the roll angle adjustment.
  • the resilience of the flexible trace can be further optimized if the flexible trace is provided with an additional reinforcement layer.
  • the additional reinforcing layer can be formed, for example, in the form of a second metal layer (eg copper), which is not used for printed conductors, but is designed such that the flexible printed circuit can withstand extreme deformations, in particular the bending and the forces acting on the roll angle adjustment.
  • a second metal layer eg copper
  • line segments, dot patterns and / or cross gratings can be configured in the second metal layer.
  • the second copper layer in the connection area 28, the second copper layer over the entire surface running and the Schl etze are not drawn through to a stable and flat as possible execution of the areas for the ACFA bonding and gluing the image sensor to ermögl ichen.
  • the second copper layer In region 26 of the slots, the second copper layer is configured in the form of a cross lattice.
  • the second copper layer In the left in Fig.
  • the second copper layer is configured throughout as a dot matrix, that is to say both in the connection region 28 'and in the region 26' of the slots.
  • the slots are designed to be very wide in order to ensure the best possible load capacity with appropriate roll angle adjustment.
  • FIG. 6 shows four views of an exemplary embodiment of the flexible printed conductor 1 0 according to the invention, in which further details of the possible embodiment of the printed conductor 1 0 are shown.
  • the two longitudinal slots 1 8 and 20 terminate at a distance 20 in front of the connection areas 14 and 16 provided for an ACFA bonding, as a result of which a possibly planar contact of the connection areas 14, 16 for the bonding can be ensured.
  • the width 24 of the L Lucassschl itze 1 8 and 20 is also reduced to the connection areas 14, 1 6, so that the contact surface for the ACFA bonding increases and thus can be the load capacity of the bonding compound.
  • the conductor track structures 1 2 and their course can be recognized, in particular, how the spacings of the individual structures in the connection areas 14 and 16 increase in contrast to the distances in the area 11.
  • the illustration at the bottom right in FIG. 6 shows an additional reinforcing layer 26, 28 of the conductor track 1 0, which is formed over its entire area in the connection areas 1 4 and 1 6 (area 28) and in the area 11 of the longitudinal slots 1 8, 20 in the form of a cross grid (area 26).
  • FIG. 7 shows an alignment method in assembling the flexible printed circuit 10 according to the invention, in which through holes 55 of a printed circuit board 54 (so-called VIAs are used in the standard production process in printed circuit board manufacturing) to be used in the alignment process for the ACFA bonding between a terminal region 14 of the flexible Conductor 10 and a motherboard 54 by a backlight by means of a lamp 60 and a punching 15 in the connection region 14 of the flexible conductor 10 to allow a reproducible position control for alignment.
  • the punch-out 15 forms a viewing window in the connection region 14 or a transparent window for at least part of the wavelengths of the backlighting of the lamp 60.
  • FIG. 7 shows a plan view of an exemplary embodiment of the flexible conductor track 10 with viewing windows 15 in the connection region 14

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine flexible Leiterbahn (10) zur Verbindung elektronischer Module aufweisend Leiterbahnstrukturen (12), zwei Anschlussbereiche (14, 16) zur elektrischen Verbindung der Leiterbahnstrukturen (12) mit korrespondierenden Leiterbahnen von Elektronikmodulen, und mindestens einen Längsschlitz (18, 20) in einem zwischen den beiden Anschlussbereichen (14, 16) befindlichen Bereich (11) in der Leiterbahn (10), wobei mindestens einer der Anschlussbereiche (14, 16) ausgebildet ist, um mittels Anisotropic Conductive Film Adhesive Bonding mit einem korrespondierenden Anschlussbereich eines Elektronikmoduls verbunden zu werden.

Description

FLEXIBLE LEITERBAHN ZUR VERBINDUNG ELEKTRONISCHER MODULE, INSBESONDERE VON MODULEN EINER FÜR DEN EINBAU IN
EIN FAHRZEUG VORGESEHENEN KAMERA Die Erfindung betrifft eine flexible Leiterbahn zur Verbindung elektronischer Module, insbesondere von Modulen einer für den Einbau in ein Fahrzeug vorgesehenen Kamera wie beispielsweise einer Fahrerassistenzsystem- Kamera, und ein Optikmodul für eine Kamera, die insbesondere für den Einbau in ein Fahrzeug ausgebildet ist, gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
In Fahrzeugen werden zunehmend Kameras vor allem für Fahrerassistenzsysteme bzw. ADAS (Advanced Driver Assistance System) eingebaut. Solche Kameras werden beispielsweise zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs eingesetzt, um Fahrerassistenzfunktionen wie eine Fahrspurerkennung, Objektdetektion, Abstandsermittlung und dergleichen Kamera-basierte Funktionen zu realisieren. Kameras werden auch zur Ergänzung von in Fahrzeugen eingesetzten Radarsystemen wie beispielsweise einem Abstandsradar und auch für sogenannte Surround- und Top-View-Systeme eingesetzt, welche eine 360°-Rundumsicht des Fahrzeugs ermöglichen. Ein weiteres Einsatzgebiet für Kameras in Fahrzeugen ist die Regensensierung durch Erkennung von Regentropfen auf einer Fahrzeugscheibe. Kameras, insbesondere solche für den Einsatz in Fahrerassistenzsystemen bestehen typischerweise aus einem Gehäuse, beispielsweise einem zweiteiligen Kunststoffgehäuse, einem Optikmodul und einer Hauptplatine. Das Optikmodul umfasst in der Regel den Bildsensor, ein Objektiv, eine stabile Rückplatte, auf welcher der Bildsensor montiert sein kann, und eine flexible Leiterbahn, um den Bildsensor mit der Hauptplatine elektrisch zu verbinden. Derartige flexible Leiterbahnen werden insbesondere bei kleinen elektronischen Geräten wie eben Kameras für Fahrzeuge oder auch Smartphones häufig zur Verbindung von elektronischen Modulen eingesetzt. Bei Fahrerassistenzsystemen mit Kameras wird die Schnittstelle zwischen dem Bildsensor und einem Elektronikmodul zur Unterscheidung von anderen Schnittstellen als CIF (Camera Interface) bezeichnet. Eine CIF-Schnittstelle muss insbesondere für die Übertragung von Videodaten vom Bildsensor in einen Videodatenspeicher eines Elektronikmoduls ausgelegt sein, typischerweise in Form einer 16-Bit Parallelschnittstelle, und besitzt daher eine entsprechend komplexe Steckverbindung mit einer Vielzahl an Kontakten auf geringem Raum. Dies macht sie anfällig für Metallpartikel, Feuchtekondensation, die vor allem bei einem Einbau hinter einer Fahrzeugscheibe auftreten kann, und Whiskerbildung, was zu einer Schwächung der Signalübertragung oder gar zu Kurzschlüssen führen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine verbesserte elektrische Verbindung elektronischer Module, insbesondere von Modulen einer für den Einbau in ein Fahrzeug vorgesehenen Kamera wie beispielsweise einer Fahrerassistenzsystem-Kamera, vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die vorliegende Erfindung schlägt zunächst vor, anstelle einer CIF- Steckverbindung von einer flexiblen Leiterbahn und einem Elektronikmodul als Verbindungstechnik ACFA (Anisotropie Conductive Film Adhesive) Bonding einzusetzen. Hierdurch kann der technische Aufwand für die flexible Leiterbahnverbindung reduziert werden, und ein Fertigungsprozess für das Herstellen der Verbindung kann vereinfacht und optimiert werden. Zudem kann die Robustheit der flexiblen Leiterbahnverbindung vor allem gegenüber Metallpartikeln, Feuchtekondensation und Whiskerbildung verbessert werden. Um die Belastbarkeit einer mittels ACFA Bonding hergestellten Leiterbahnverbindung weiter zu erhöhen, schlägt die Erfindung zudem vor, Längsschlitze in die flexible Leiterbahnverbindung einzubringen, die insbesondere einen derart großen Abstand vom Anschlussbereich der Leiterbahnverbindung aufweisen können, dass der Anschlussbereich möglichst plan auf dem elektronischen Modul aufliegen kann, damit ein möglichst vollständiges ACFA Bonding der Verbindungsbereiche bewerkstelligt werden kann. Ein Längsschlitz kann die Belastbarkeit der erfindungsgemäßen Leiterbahnverbindung insbesondere gegenüber Biegekräften erhöhen, die typischerweise bei einer Rollwinkelmontage einer Kamera auf die Leiterbahnverbindung zwischen dem Bildsensor und der Hauptplatine auftreten können. Daher eignet sich erfindungsgemäße flexible Leiterbahnverbindung insbesondere für den Einsatz in Kameras, die in Fahrzeugen eingesetzt werden, wie beispielsweise Fahrerassistenzsystem- Kameras. ACFA kann z.B. als Klebeband oder Flüssigklebstoff aufgebracht werden. Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft nun eine flexible Leiterbahn zur Verbindung elektronischer Module aufweisend Leiterbahnstrukturen, zwei Anschlussbereiche zur elektrischen Verbindung der Leiterbahnstrukturen mit korrespondierenden Leiterbahnen von Elektronikmodulen, und mindestens einen Längsschlitz in einem zwischen den beiden Anschlussbereichen befindlichen Bereich in der Leiterbahn, wobei mindestens einer der Anschlussbereiche ausgebildet ist, um mittels Anisotropie Conductive Film Adhesive Bonding mit einem korrespondierenden Anschlussbereich eines Elektronikmoduls verbunden zu werden.
Ein Längsschlitz kann insbesondere in einem vorbestimmten Abstand vor den Anschlussbereichen enden, um so ein möglichst planes Aufliegen der Anschlussbereiche auf jeweils korrespondierenden Anschlussbereichen von Elektronikmodulen zu ermöglichen.
Die Breite eines Längsschlitzes kann sich zu mindestens einem der Anschlussbereiche hin verringern. Hierdurch kann die Auflagefläche der mittels Anisotropie Conductive Film Adhesive Bonding hergestellten Verbindung vergrößert und damit die Belastbarkeit der Verbindung verbessert werden.
Abstände zwischen benachbarten und/oder die Breiten von Leiterbahnstrukturen können im Bereich eines Längsschlitzes geringer als in mindestens einem der Anschlussbereiche sein. Durch den vergrößerten Abstand der Leiterbahnstrukturen im Anschlussbereich kann die Gefahr von Whiskerbildung und Kurzschlüssen durch Metallpartikel weiter reduziert werden. Breitere Leiterbahnstrukturen in einem Anschlussbereich können die Kontaktierung mit Leiterbahnstrukturen eines korrespondierenden Anschlussbereichs eines Elektronikmoduls erleichtern und verbessern, insbesondere einen Übergangswiderstand im Kontaktbereich reduzieren.
Um eine möglichst belastbare Struktur zu erhalten, kann die flexible Leiterbahn einen geschichteten Aufbau von mehreren Lagen aus Kunststoffen, Klebstoffen und Metallen aufweisen, insbesondere eine erste deckende Kunststoff läge, eine erste Klebstofflage, eine erste Kupferlage, eine mittlere Kunststofflage, eine zweite Kupferlage, eine zweite Klebstofflage und eine zweite deckende Kunststoff läge.
Die flexible Leiterbahn kann auch eine zusätzliche Verstärkungsschicht aufweisen, die insbesondere auf die flexible Leiterbahn einwirkenden Biegekräften entgegenwirkt. Eine solche Verstärkungsschicht kann beispielsweise durch eine zusätzliche Metallschicht gebildet sein, z.B. aus Kupfer, die nicht für Leiterbahnen verwendet wird, sondern derart ausgestaltet ist, dass die flexible Leiterbahn Deformationen standhalten kann, insbesondere Umbiegen und den bei einer Rollwinkeljustage beim Einsatz in einer Kamera auftretenden Kräften. Beispielsweise kann die zusätzliche Verstärkungsschicht in Form eines auf die flexible Leiterbahn flächig aufgebrachten Liniengitters, Punktrasters oder Kreuzgitters ausgebildet sein. Diese Strukturen können eine zusätzliche Schutzfunktion beim Umbiegen der Leiterbahn sowie eine Haltekraft ermöglichen, um die Deformation in der Leiterbahn zu halten. Die zusätzliche Verstärkungsschicht kann in mindestens einem der Anschlussbereiche vollflächig ausgebildet sein, wodurch eine möglichst stabile und plane Ausführung eines Anschlussbereichs einer mittels Anisotropie Conductive Film Adhesive Bonding hergestellten Verbindung gewährleistet werden kann. Die Verstärkungsschicht kann zudem ermöglichen, dass beispielsweise der Bildsensor einer Kamera direkt auf einen der Anschlussbereiche der flexiblen Leiterbahn mittels Anisotropie Conductive Film Adhesive Bonding aufgeklebt wird.
Mindestens einer der Anschlussbereiche kann zudem breiter als der den mindestens einen Längsschlitz aufweisende Bereich der Leiterbahn ausgebildet sein, insbesondere ein Anschlussbereich, der zum Verbinden mittels Anisotropie Conductive Film Adhesive Bonding vorgesehen ist. Durch die größere Verbindungsfläche kann insbesondere Belastbarkeit der Verbindung dieses Anschlussbereichs mit einem korrespondierenden Anschlussbereich eines Elektronikmoduls erhöht werden.
Die flexible Leiterbahn kann in mindestens einem der Anschlussbereiche ein oder mehrere Sichtfenster zum Ausrichten aufweisen. Ein solches Sichtfenster kann beispielsweise zusammen mit sogenannten Vias in der Hauptplatine zum Ausrichten eines Anschlussbereichs genutzt werden. Hierzu kann eine Hinterbeleuchtung und ein Lichtempfindlicher Sensor zur Ausrichtung verwendet werden. Das Licht der Hintergrundbeleuchtung tritt durch das Sichtfenster und die Vias hindurch und kann vom Sensor erfasst werden, der davon abhängig beispielweise die Ausrichtung des Anschlussbereichs der flexiblen Leiterbahn oder der Hauptplatine so steuert, dass eine maximale Lichtmenge erfasst wird, wenn Vias und Sichtfenster exakt ausgerichtet sind.
Weiterhin betrifft eine Ausführungsform der Erfindung ein Optikmodul für eine Kamera, die insbesondere für den Einbau in ein Fahrzeug ausgebildet ist, wobei das Optikmodul ein Bildsensormodul, ein Objektiv und eine flexible Leiterbahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei das Bildsensormodul einen auf einem Anschlussbereich der flexiblen Leiterbahn mittels Anisotropie Conductive Film Adhesive Bonding mit Leiterbahnstrukturen verbundenen Bildsensor und eine Rückplatte, auf welcher der Bildsensor aufliegt, aufweist, und wobei das Objektiv auf den Anschlussbereich der flexiblen Leiterbahn mittels Klebstoff derart befestigt ist, dass es auf dem Bildsensor eine optische Abbildung erzeugen kann.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem/den in der/den Zeichnung(en) dargestellten Ausführungsbeispiel(en).
Die Zeichnungen zeigen in
Fig . 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel einer Fahrerassistenzsystem- Kamera mit einem Optikmodul gemäß der Erfindung, das durch eine flexible Leiterbahn mit der Hautplatine der Kamera verbunden ist;
Fig . 3 Substrat und Leiterbahnstrukturen eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen flexiblen Leiterbahn im gebogenen Zustand; Fig . 4 verschiedene Zustände der flexiblen Leiterbahn bei der Montage der in Fig. 1 und 2 gezeigten Kamera;
Fig . 5 zwei Ausführungsbeispiele von Verstärkungsschichten einer erfindungsgemäßen flexiblen Leiterbahn;
Fig . 6 vier Ansichten eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen flexiblen Leiterbahn; und
Fig. 7 ein Ausrichteverfahren bei der Montage der erfindungsgemäßen flexiblen Leiterbahn. In der folgenden Beschreibung können gleiche, funktional gleiche und funktional zusammenhängende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Absolute Werte sind im Folgenden nur beispielhaft angegeben und sind nicht als die Erfindung einschränkend zu verstehen.
Fig. 1 und 2 zeigen eine Fahrerassistenzsystem-Kamera 50 für den Einsatz in einem Fahrzeug, insbesondere zur Montage hinter einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs beispielsweise integriert in den Sockel des mittleren Rückspiegels. Die Kamera 50 umfasst ein Optikmodul 58 und eine Hauptplatine 54, die in einem aus zwei Gehäusehälften 56 und 58' zusammengesetzten Kunststoff- oder Metaligehäuse angeordnet sind. Die in der Gehäusehälfte 56 fixierte Hauptplatine 54 ist über eine erfindungsgemäße flexible Leiterbahn 10 mit einem Biidsensormodul 52 des Optikmoduls 58 elektrisch verbunden.
Das Biidsensormodul 52 weist einen Bildsensor 52", beispielsweise einen CMOS-Bildsensor, und eine stabile Rückplatte 52" (stiffener) zur Halterung des Bildsensors 52' auf. Der Bildsensor 52' ist mittels AGFA Bonding mit dem entsprechenden Anschlussbereich 16 der flexiblen Leiterbahn elektrisch verbunden. Der Anschlussbereich 16 mit dem Bildsensor 52! ist auf der stabilen Rückplatte 52" befestigt, beispielsweise aufgeklebt. Auf dem derart gebildeten Biidsensormodul 52 ist mittels Klebstoff 52'" ein Objektiv 58' des Optikmoduis 58 direkt, d.h. ohne gesonderten Objektivhaiter befestigt, so dass das Optikmodui 58 als eine fest zusammengefügte Einheit ausgebildet ist. Der andere Anschlussbereich 14 der flexiblen Leiterbahn 10 ist mittels AGFA Bonding mit einem korrespondierenden Anschlussbereich der Hauptplatine 54 elektrisch verbunden.
Beim ACF Bonding wird im Prebonding Schritt ein Klebestreifen auf die Hauptplatine 54aufgetragen. Das Gehäuse 56 mit Optikmodul 58 oder nur das Optikmodul 58 (bei anschließender Gehäusefügung) wird zur Hauptplatine 54 positioniert und mit einem heißen Stempel in den Bereichen der Kontaktierung leitfähig verbunden, während die Bereiche ohne Kontakte als Isolator verbleiben, weil die leitfähigen Partikel im Klebstoff nicht ausreichend komprimiert wurden um eine leitfähige Verbindung zu erzeugen. Die derart geschaffene Verbindung zeigt Vorteile in der Robustheit für Metaipartikel nach dem Verkleben und durch die großen Kontaktflächen sehr geringe Übergangswiderstände. Außerdem ist ein großer Preisvorteil gegenüber einer Steckverbindung zu erreichen.
Zur Endmontage der Kamera 50 wird wie in Fig. 1 gezeigt bei geöffnetem Gehäuse das Optikmodu! 58 in einem durch die Pfeile angedeuteten Roilwinkeijustage-Prozessschritt in eine entsprechende Öffnung in der Gehäusehälfte 58 eingedreht, wobei Hauptplatine 54 an oder in der Gehäusehälfte 58 fixiert ist, beispielsweise eingeklemmt, angeklebt oder angeschraubt ist. Die Gehäusehälfte 58 weist Merkmale zur eindeutigen Orientierung im Fahrzeug auf. Ziel des Roilwinkeijustage-Schrittes ist es, eine möglichst geringe Streuung des Rollwinkels des Biidsensors 52" des Optikmoduls 58 zu den Fahrzeugmerkmaien zu erreichen. Nach der Rollwinkeijustage wird durch ein dauerhaftes Fügeverfahren das Optikmodul 58 in der Gehäusehälfte 58 fixiert, beispielweise durch Klebung. Die Rollwinkeijustage kann auch vor dem ACFA Bonding erfolgen.
Durch die Rollwinkeijustage werden die Verbindungen der Anschlussbereiche 14 und 18 der flexiblen Leiterbahn 10 aufgrund der dabei auftretenden Kräfte relativ stark beiastet. Diese Belastungen werden durch die erfindungsgemäße flexible Leiterbahn 10 wie nachfolgend erläutert reduziert. Nach abgeschlossener Rollwinkeijustage wird das Gehäuse durch Zusammenfügen der Gehäusehälften 56 und 56' geschlossen, beispielsweise indem die untere Gehäusehälfte 56' und die obere Gehäusehälfte 56 durch Schnappverbindungen zusammengefügt oder beide Gehäusehälften 56 und 58' miteinander verklebt oder verschraubt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiei weist die flexible Leiterbahn 10 vorzugsweise einen geschichteten Aufbau von verschiedenen Kunststoffen inklusive Klebstoffen und Metallen auf, um den Belastungen der Rollwinkeijustage standhalten zu können (gilt in beiden Fällen, da jeweils ein Torsions-/Biegewiderstandsmoment über die flexible Leiterbahn anliegt: Endmontage mit AGFA Bonding vor Rollwinkeijustage oder nach Rollwinkeijustage). Beispielsweise kann die flexible Leiterbahn eine mittlere 25 pm dicke Basislage aus einem Pl-Kunststoff aufweisen, auf deren Oberseite eine erste 12,5 μηπ dicke Kupferiage und auf deren Unterseite eine zweite 12,5 pm dicke Kupferiage aufgebracht ist. Die erste Kupferlage ist durch eine mitteis einer 15 pm dicken Kiebstofflage befestigte erste 12,5 pm dicke Pl-Kunststoff läge bedeckt. Entsprechend ist die zweite Kupferlage durch eine mittels einer 15pm dicken Kiebstofflage befestigte zweite 12,5 pm dicke Pl-Kunststoff läge bedeckt. Insgesamt ergibt sich so eine belastbare 105 pm dicke flexible Leiterbahn. Die flexible Leiterbahn sollte mit den zu Verfügung stehenden Freiheitsgraden so ausgestaltet sein, dass ihre Eigenresonanz möglichst außerhalb den auftretenden Schwingungen in einem Fahrzeugeinsatz liegt, um zu vermeiden, dass Belastungen durch die durch Schwingungen angeregte Eigenresonanz auftreten.
Zur weiteren Erhöhung der Belastbarkeit und Minderung des Torsions- /Biegewiderstandsmoments der flexiblen Leiterbahn 10 insbesondere bei der Rollwinkeijustage können ein oder mehrere Längsschlitze 18, 20 in einem Bereich zwischen den Anschlussbereichen 14 und 16 befindlichen Bereich 1 1 eingebracht sein. Die Schütte 18, 20 sind hierbei zwischen die Leiterbahnstrukturen 12 eingebracht, bzw. die Leiterbahnstrukturen 12 sind so ausgebildet, dass die einzelnen Bahnstrukturen um die Schlitze herum verlaufen. In Fig . 3 sind ein Trägersubstrat 13 und die Leiterbahnstrukturen 12 einer flexiblen Leiterbahn mit zwei parallel in einem Bereich 1 1 zwischen den Anschlussbereichen 14 und 16 verlaufenden Längsschlitzen 18 und 20 gezeigt. Die Längsschlitze 1 8 und 20 sind Ausschnitte aus dem Trägersubstrat 13 und die Leiterbahnstrukturen 12 sind so ausgebildet, dass sie um diese Ausschnitte 1 8 und 20 herum verlaufen bzw. sich die Ausschnitte 1 8 und 20 in Bereichen befinden, die von Leiterbahnstrukturen 1 2 ausgespart sind . Die Längsschnitte 1 8 und 20 enden vor den Anschlussbereichen 14 und 1 6, um eine mögl ichst plane Ausgestaltung für das ACFA Bonding an einem Ende und das Aufkleben des Bildsensors am anderen Ende zu erhalten . Durch die Schlitze 1 8, 20 in der flexiblen Leiterbahn können Kräfte durch die Rollwinkeljustage und andere Montageprozesse (Umbiegen, Verschieben) durch Formänderung der flexiblen Leiterbahn aufgenommen werden . Die Leiterbahnstrukturen 1 2 verlaufen - wie in Fig . 3 zu erkennen - in den Ausschnittbereichen der Schlitze 1 8, 20 näher zusammen, d .h . mit geringerem Abstand, während sie in den Endbereichen wieder mit größerem Abstand ausgeführt sind .
Fig . 4 zeigt die Biegezustände der flexiblen Leiterbahn 1 0 bei der Montage der in Fig . 1 und 2 gezeigten Kamera. Bei A ist d ie Ausgangslage gezeigt, bei B eine Biegung zur Montage eines Anschlussbereichs der Leiterbahn 1 0 an der Hauptplatine, bei C die beim Versetzen der Hauptplatine im Gehäuse auftretende Biegung und bei D die bei der Rollwinkeljustage auftretende Biegung .
Die Belastbarkeit der flexiblen Leiterbahn kann weiter optimiert werden , wenn die flexible Leiterbahn mit einer zusätzlichen Verstärkungsschicht versehen wird. Die zusätzliche Verstärkungsschicht kann beispielsweise in Form einer zweiten Metallschicht (z.B. Kupfer) ausgebildet sein, die nicht für Leiterbahnen verwendet wird, sondern derart ausgestaltet ist, dass die flexible Leiterbahn extremen Deformationen standhält, insbesondere dem Umbiegen und den Kräften die bei der Rollwinkeljustage wirken . Dazu können Linieng itter, Punktraster und/oder Kreuzgitter in der zweiten Metallschicht ausgestaltet sein . Diese Strukturen ermögl ichen eine zusätzliche Schutzfunktion beim Umbiegen sowie eine Haltekraft um die Deformation im Produkt zu Halten . Fig . 5 zeigt zwei untersch iedl iche Ausgestaltungen einer solchen zweiten Metallschicht aus Kupfer zur Erhöhung der Belastbarkeit. In der rechts in Fig . 5 gezeigten Ausgestaltung ist im Anschlussbereich 28 die zweite Kupferschicht vollflächig ausgeführt und die Schl itze sind nicht durchgezogen, um eine möglichst stabile und plane Ausführung der Bereiche für das ACFA Bonding sowie das Aufkleben des Bildsensors zu ermögl ichen . Im Bereich 26 der Schlitze ist die zweite Kupferschicht in Form eines Kreuzgitters ausgestaltet. In der links in Fig . 5 gezeigten Ausgestaltung ist die zweite Kupferschicht durchgängig als Punktraster ausgestaltet, also sowohl im Anschlussbereich 28' als auch im Bereich 26' der Schlitze. In dieser Ausgestaltung sind zudem die Schlitze sehr breit ausgestaltet, um eine möglichst gute Belastbarkeit bei entsprechender Rollwinkeljustage zu gewährleisten .
Fig . 6 zeigt vier Ansichten eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen flexiblen Leiterbahn 1 0, in denen weitere Details der mögl ichen Ausgestaltung der Leiterbahn 1 0 dargestellt sind . Bei der gezeigten Leiterbahn 1 0 enden die beiden Längsschlitze 1 8 und 20 in einem Abstand 20 vor den für ein ACFA Bonding vorgesehenen Anschlussbereichen 14 und 1 6, wodurch eine mögl ichst plane Auflage der Anschlussbereiche 14, 1 6 für das Bonding sichergestellt werden kann . Die Breite 24 der Längsschl itze 1 8 und 20 verringert sich zudem zu den Anschlussbereichen 14, 1 6 hin, so dass die Auflagefläche für das ACFA Bonding vergrößert und damit die Belastbarkeit der Bonding-Verbindung werden kann . In der Abbildung links unten in Fig . 6 sind die Leiterbahnstrukturen 1 2 und ihr Verlauf zu erkennen, insbesondere wie sich die Abstände der einzelnen Strukturen in den Anschlussbereichen 14 und 1 6 im Unterschied zu den Abständen im Bereich 1 1 vergrößern . Die Abbildung rechts unten in Fig . 6 zeigt eine zusätzl iche Verstärkungsschicht 26, 28 der Leiterbahn 1 0, die in den Anschlussbereichen 1 4 und 1 6 vollflächig ausgebildet ist (Bereich 28) und im Bereich 1 1 der Längsschl itze 1 8, 20 in Form eines Kreuzgitters (Bereich 26). Fig. 7 zeigt ein Ausrichteverfahren bei der Montage der erfindungsgemäßen flexiblen Leiterbahn 10, bei welchem Durchbohrungen 55 einer Leiterplatte 54 (sogenannte VIAs; werden beim Standardfertigungsprozess in der Leiterplattenfertigung eingesetzt) verwendet werden, um im Ausrichteprozess für das ACFA Bonding zwischen einem Anschlussbereich 14 der flexiblen Leiterbahn 10 und einer Hauptplatine 54 durch eine Hinterbeleuchtung mittels einer Lampe 60 und eine Ausstanzung 15 im Anschlussbereich 14 der flexiblen Leiterbahn 10 eine reproduzierbare Lagekontrolle zur Ausrichtung zu ermöglichen. Die Ausstanzung 15 bildet ein Sichtfenster im Anschlussbereich 14 bzw. ein transparentes Fenster für mindestens einen Teil der Wellenlängen der Hinterbeleuchtung der Lampe 60. Ein gegenüber der Lampe 60 auf der anderen Seite des Anschlussbereichs 14 im Bereich des Sichtfensters 15 angeordneter Lichtsensor 62 erzeugt ein Sensorsignal 64, das die Intensität der erfassten und durch die Durchbohrung 55 und das Sichtfenster 15 hindurchtretende Strahlung repräsentiert. Das Sensorsignal 64 kann dann weiter zum Ausrichten des Anschlussbereichs 14 verwendet werden, indem beispielsweise ein Maximalwert des Sensorsignals 64 ermittelt wird, bei dem das Sichtfenster 15 genau über der Durchbohrung 55 angeordnet ist, so dass die maximale Strahlungsmenge von der Lampe 60 auf den Sensor 62 treffen kann. Rechts unten ist in Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der flexiblen Leiterbahn 10 mit Sichtfenstern 15 im Anschlussbereich 14 gezeigt

Claims

Patentansprüche
1 . Flexible Leiterbahn (10) zur Verbindung elektronischer Module
aufweisend
- Leiterbahnstrukturen (12),
- zwei Anschlussbereiche (14, 16) zur elektrischen Verbindung der Leiterbahnstrukturen (12) mit korrespondierenden
Leiterbahnen von Elektronikmodulen, und
- mindestens einen Längsschlitz (18, 20) in einem zwischen den beiden Anschlussbereichen (14, 16) befindlichen Bereich (1 1 ) in der Leiterbahn (10), wobei
- mindestens einer der Anschlussbereiche (14, 16) ausgebildet ist, um mittels Anisotropie Conductive Film Adhesive Bonding mit einem korrespondierenden Anschlussbereich eines
Elektronikmoduls verbunden zu werden.
2. Leiterbahn nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Längsschlitz (18, 20) in einem vorbestimmten Abstand (22) vor den Anschlussbereichen (14, 16) endet.
3. Leiterbahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Breite (24) eines Längsschlitzes (18, 20) zu mindestens einem der Anschlussbereiche (14, 16) hin verringert.
4. Leiterbahn nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
Abstände zwischen benachbarten und/oder die Breiten von
Leiterbahnstrukturen im Bereich eines Längsschlitzes (18, 20) geringer als in mindestens einem der Anschlussbereiche sind.
5. Leiterbahn nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen geschichteten Aufbau von mehreren Lagen aus
Kunststoffen, Klebstoffen und Metallen aufweist, insbesondere eine erste deckende Kunststofflage, eine erste Klebstofflage, eine erste Kupferlage, eine mittlere Kunststoff läge, eine zweite Kupferlage, eine zweite Klebstofflage und eine zweite deckende Kunststofflage.
6. Leiterbahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zusätzliche Verstärkungsschicht (26, 26', 28, 28') aufweist, die insbesondere auf die flexible Leiterbahn einwirkenden
Biegekräften entgegenwirkt.
7. Leiterbahn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Verstärkungsschicht (26, 26') in Form eines auf die flexible Leiterbahn flächig aufgebrachten Liniengitters, Punktrasters oder Kreuzgitters ausgebildet ist.
8. Leiterbahn nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Verstärkungsschicht (28) in mindestens einem der Anschlussbereiche (14, 16) vollflächig ausgebildet ist.
9. Leiterbahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Anschlussbereiche (14, 16) breiter als der den mindestens einen Längsschlitz aufweisende Bereich der Leiterbahn ausgebildet ist.
10. Leiterbahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie in mindestens einem der Anschlussbereiche (14, 16) ein oder mehrere Sichtfenster (15) zum Ausrichten aufweist.
1 1 . Optikmodul (58) für eine Kamera (50), die insbesondere für den Einbau in ein Fahrzeug ausgebildet ist, wobei das Optikmodul (58) ein Bildsensormodul (52), ein Objektiv (58') und eine flexible Leiterbahn (10) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei das Bildsensormodul (52) einen auf einem Anschlussbereich (16) der flexiblen Leiterbahn (10) mittels Anisotropie Conductive Film Adhesive Bonding mit Leiterbahnstrukturen (12) verbundenen Bildsensor (52') und eine Rückplatte (52"), auf welcher der
Bildsensor (52') aufliegt, aufweist, und wobei das Objektiv (58') auf den Anschlussbereich (16) der flexiblen Leiterbahn (10) mittels Klebstoff (52"') derart befestigt ist, dass es auf dem Bildsensor (52') eine optische Abbildung erzeugen kann.
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