DE102013102819A1

DE102013102819A1 - Kameramodul sowie Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102013102819A1
Application number: DE102013102819.5A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Müller; Dieter Krökel
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2014-09-25
Also published as: US9485400B2; US20160014313A1; WO2014146656A1; DE112014001542A5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kameramodul (1), welches ein Objektivgehäuse (2) mit einem Optiksystem (3), einen Bildsensor-Chip (5) mit Drahtbondverbindungen (6), und eine Leiterplatte (8) zur Kontaktierung des Bildsensor-Chips (5) umfasst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Leiterplatte (8) mit Drahtbondflächen (8a) ausgebildet ist, mit welchen die Drahtbondverbindungen (6) des Bildsensor-Chips (5) verbunden sind, und die Anordnung aus Bildsensor-Chip (5) und Leiterplatte (8) derart ausgebildet ist, dass unter Ausnutzung der Flexibilität der Drahtbondverbindungen (6) des Bildsensor-Chips (5) durch eine relative Lageänderung in Bezug auf die Leiterplatte (8) der Bildsensor-Chip (5) auf das Optiksystem (3) fokusjustiert ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kameramoduls.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kameramodul, welches ein Objektivgehäuse mit einem Optiksystem, eine Trägerplatte, auf welcher sich das Objektivgehäuse abstützt und einen Bildsensor-Chip mit Drahtbondverbindungen umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen erfindungsgemäßen Kameramoduls.
Solche gattungsgemäße Kameramodule dienen in Fahrzeugen der Aufnahme der Fahrzeugumgebung, um die Bilddaten für vielfältige Funktionen verwenden zu können, wie z. Bsp. für Spurerkennung, Verkehrszeichenerkennung, Fernlichtassistenz, Kollisionswarnung, Fußgängererkennung usw., wobei auf Basis der ausgewerteten Bilddaten auch Eingriffe in Fahrzeug-Regelsysteme, bspw. Brems- oder Motorregelungen durchgeführt werden. Für den Einsatz solcher Kameramodule als Fixfokuskamerasystem bei Fahrerassistenzsystemen ist die Güte derselben hinsichtlich Fokussierung und Verkippung entscheidend.
Diese Kameramodule haben im Allgemeinen einen Aufbau, der aus einer als Trägerplatte dienenden Leiterplatte, die mit einem Bildsensor bestückt ist, und einem darauf befestigten Optiksystem besteht. Das Objektiv des Optiksystems wird dabei entweder über einen Objektivhalter gehalten oder direkt auf der Trägerplatte befestigt.
Um das Optiksystem zu fokussieren ist eine Befestigung erforderlich, die es ermöglicht den Abstand zwischen der Optik des Optiksystems und dem Bildsensor einzustellen. Im einfachsten Fall erfolgt dies über ein Schraubgewinde. Nachteil hierbei ist, dass damit nur eine Einstellung entlang einer Achse möglich ist.
Um mehrere Achsen einstellen zu können wird häufig eine Klebeverbindung gewählt. Für die Fokussierung des Kameramoduls wird meist ein Aufbau gewählt bei dem in einem definierten Abstand vor dem Kameramodul ein Target positioniert ist, auf das fokussiert werden soll. In diesem Justierungsaufbau wird der Bildsensor betrieben und bei bereits aufgetragenem Kleber die Position des Optiksystems verschoben. Aus der Sequenz an aufgenommen Bildern während des Verschiebevorgangs kann die Position des Optiksystems für den besten Fokus ermittel werden. Zur Ermittlung dieses besten Fokuspunktes werden Schärfewerte für die Bilder an den verschieden Positionen in einem Diagramm aufgetragen und daraus eine Schärfekurve ermittelt. Das lokale Maximum dieser Schärfekurve gibt die beste Fokusposition bezogen auf den Abstand zum Target an. Durch Einstellung eines definierten Zuschlags zu dieser Position kann mit dem beschriebenen Aufbau und Verfahren auch eine Fokussierung auf eine vom Zielabstand abweichende Entfernung eingestellt werden. Nach Einstellung der Fokusposition wird der Kleber ausgehärtet und somit die Einstellung fixiert.
Dieses Verfahren weist jedoch folgende Nachteile auf, die sich insbesondere aus der Klebeverbindung ergeben:

– Von der Trägerplatte zur Verarbeitungseinheit des Kameramoduls ist eine elektrische Verbindung erforderlich. Wird die Optik am Objektiv gehalten ergibt sich unabhängig davon, wie die elektrische Verbindung gestaltet ist, eine gewisse Kraft auf die Klebeverbindung. Daher muss diese Klebeverbindung auf die auftretenden Kräfte abgestimmt werden.
– Das Aushärten des Klebers erfolgt häufig mit UV-Licht und/oder Wärme. Die Aushärtezeit des Klebers gibt sehr häufig die Taktzeit für die Produktion eines solchen Kameramoduls vor. Dies führt zu langen Produktionszeiten und daher zu hohen Herstellungskosten, und
– Die Klebeverbindung muss insbesondere im KFZ-Bereich unter verschiedenen Umweltbedingungen über eine lange Zeit stabil sein. Insbesondere wegen mechanischem Schock und Vibration muss dabei das Gewicht von Optiksystem und Trägerplatte berücksichtigt werden.

Der letztgenannte Nachteil wird bei einem bekannten Kameramodul gemäß der DE 10 2011 011 527 A1 dadurch vermieden, dass für das Optiksystem und den Bildsensor ein gemeinsames Modulgehäuse vorgesehen ist, wobei eine mit dem Bildsensor bestückte Leiterplatte über Eingriffs- und Justageöffnungen in das Modulgehäuse eingeführt und innerhalb des Modulgehäuses hinter der Optik angeordnet und präzise ausgerichtet werden kann, wobei zur Fokusjustierung die Leiterplatte mit dem Bildsensor über eine Klebeverbindung mit dem Modulgehäuse verbunden wird. Diese Klebeverbindung muss im Vergleich zu einer Anordnung gemäß Stand der Technik nur das Gewicht der Leiterplatte mit dem Bildsensor tragen.
Aus der DE 10 2005 006 756 A1 ist ein Kameramodul bekannt, bei dem zur Fokusjustierung keine Klebeverbindung zwischen einem Träger, welcher eine mit einem Bildsensor bestückte Leitplatte trägt, und einem Optiksystem bzw. einem Kameragehäuse vorgesehen ist. Zur Fokusjustierung des Bildsensors ist der Träger in einem Gehäuse des Kameramoduls in mehreren Achsen bewegbar, so dass nach Erreichen einer optimalen Justierlage der Träger mit mechanischen Fixiermitteln, bspw. mit Schrauben fixiert werden kann. Der konstruktive Aufwand zur Realisierung der Bewegbarkeit des Trägers ist hoch und führt zu hohen Herstellungskosten des Kameramoduls.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung ein Kameramodul der eingangs genannten Art zu schaffen, welches einen konstruktiv einfachen Aufbau ohne die o. g. Nachteile aufweist und dennoch die Einstellung einer hohen Fokusgenauigkeit erlaubt. Ferner ist es Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung eines solchen erfindungsgemäßen Kameramoduls anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Kameramodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Ein solches Kameramodul, welches ein Objektivgehäuse mit einem Optiksystem, einen Bildsensor-Chip mit Drahtbondverbindungen und eine Leiterplatte zur Kontaktierung des Bildsensor-Chips umfasst, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass

– die Leiterplatte mit Drahtbondflächen ausgebildet ist, mit welchen die Drahtbondverbindungen des Bildsensor-Chips verbunden sind, und
– die Anordnung aus Bildsensor-Chip und Leiterplatte derart ausgebildet ist, dass unter Ausnutzung der Flexibilität der Drahtbondverbindungen des Bildsensor-Chips durch eine relative Lageänderung in Bezug auf die Leiterplatte der Bildsensor-Chip auf das Optiksystem fokusjustiert ist.

Bei diesem erfindungsgemäßen Kameramodul wird in überraschender Weise die Erkenntnis, dass die Drahtbondverbindungen des Bildsensor-Chips eine geringe Flexibilität aufweisen, dazu genutzt, nach der Kontaktierung des Bildsensor-Chips mit den Drahtbondflächen der Leiterplatte denselben in seiner Position zu verändern, um eine Fokussierung des Bildsensor-Chips auf das Optiksystem durchzuführen. Dies führt zu einem konstruktiv einfachen Aufbau, da das die Optik aufweisendes Objektivgehäuse fest, bspw. durch Verprägen, Schweißen usw. mit einer Trägerplatte verbunden werden kann.
Durch Nutzen der gewissen Flexibilität der Drahtbondverbindungen des Bildsensor-Chips wird in einfacher Weise eine hohe Fokusgenauigkeit von bis zu +/–10μm erzielt, ohne dass eine erhöhte Toleranzanforderung an die sonstigen Bestandteile des erfindungsgemäßen Kameramoduls gestellt werden muss. Die erhöhte Fokusgenauigkeit ermöglicht eine Verkleinerung der Pixelgröße des Bildsensor-Chips und damit eine Erhöhung von dessen Auflösung, ohne dass eine höherwertige Optik für das Optiksystem erforderlich ist.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Bildsensor-Chip auf einem Chip-Träger angeordnet und der Chipträger zusammen mit dem Bildsensor-Chip durch eine relative Lageänderung in Bezug auf die Leiterplatte auf das Optiksystem fokusjustiert. Durch die Anordnung des Bildsensor-Chips auf einem Chip-Träger wird der Vorgang der Fokusjustierung vereinfacht.
Der Aufbau des erfindungsgemäßen Kameramoduls sieht weiterbildungsgemäß eine Trägerplatte vor, welche eine an die Kontur des Chip-Trägers angepasste Ausnehmung aufweist und welche unter Aufnahme des Chipträgers in der Ausnehmung auf der Leiterplatte angeordnet ist. Dies führt zu einem einfachen konstruktiven Aufbau sowie zu einem einfachen Montageprozess des Kameramoduls, da die Trägerplatte mit dem in dessen Ausnehmung angeordneten Chip-Träger gemeinsam auf der Leiterplatte angeordnet werden können. Vorzugsweise weist im Bereich des Chip-Trägers die Leiterplatte wenigstens eine Zugangsöffnung auf, durch welche der Chip-Träger zwecks Verschiebung zur Fokussierung auf das Optiksystem zugänglich ist.
Die Fokussierung sowie die Fixierung des Chip-Trägers erfolgen in einfacher Weise durch Greifen desselben durch die unter dem Chip-Träger sich befindende Zugangsöffnung der Leiterplatte.
Damit ergibt sich gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung der Erfindung die Möglichkeit, aus einer Fixfokuskamer eine Autofokuskamera dadurch herzustellen, dass der Chip-Träger durch die Zugangsöffnung mit mikromechanischen Komponenten verbunden ist, derart dass mit einer Fokussierungsansteuerung eine Fokusjustage zur Laufzeit des Kameramoduls realisiert wird.
Ein alternativer Aufbau des erfindungsgemäßen Kameramoduls wird nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, wonach

– eine Trägerplatte vorgesehen ist, welche eine an die Kontur des Chip-Trägers angepasste Ausnehmung aufweist,
– ferner die Leiterplatte eine an die Kontur des Bildsensorchips angepasste Aufnahmeöffnung aufweist und auf der Trägerplatte angeordnet ist, wobei die Aufnahmeöffnung und die Ausnehmung zentrisch zueinander orientiert sind, und
– der Chip-Träger in der Ausnehmung des Trägers angeordnet ist, wobei der Bildsensor-Chip von der Aufnahmeöffnung aufgenommen ist.

Der Vorteil dieses Aufbaus besteht darin, dass der Chip-Träger besser zugänglich ist und daher auch das Einbringen eines Fixiermittels, wie beispielsweise eines Klebers verein- facht ist. Daher ist eine Zugangsöffnung in der Leiterplatte, wie sie in dem oben genannten Aufbau erforderlich ist, nicht notwendig.
Zur Fokusjustierung des Bildsensor-Chips auf das Optiksystem muss der Chip-Träger gegenüber der Trägerplatte und/oder der Leiterplatte mittels eines Fixiermittels fixiert sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein solches Fixiermittel als Klebeverbindung ausgebildet, welche den Chip-Träger zumindest mit der Trägerplatte und/oder der Leiterplatte verbindet. Eine solche Klebeverbindung muss daher nicht mehr das Gewicht des Objektivgehäuses mit dem Optiksystem halten, sondern lediglich den wesentlichen leichteren Chip-Träger mit dem Bildsensor-Chip.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung schlägt vor, dass das Fixiermittel als wenigstens ein den Chip-Träger mit der Trägerplatte verbindender plastisch verformter Steg ausgebildet ist.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist der Chipträger über wenigstens einen, vorzugsweise drei auf dem Umfang verteilten Stege mit der Trägerplatte verbunden, wobei nach der Herstellung der mit der gleichzeitig den Chip-Träger aufweisenden Trägerplatte bestückten Leiterplatte zur Fokussierung des Bildsensor-Chips auf das Optiksystem plastisch verformt, also derart verbogen wird, dass hierdurch zumindest der Abstand des Bildsensor-Chips von dem Optiksystem eingestellt werden kann. Hierzu wird der Chip-Träger durch Freischnitte aus der Trägerplatte hergestellt, so dass durch die Freischnitte auch die Kontaktierung zur darunter liegenden Leiterplatte erfolgen kann. Das Material der Trägerplatte ist entsprechend den erforderlichen Materialeigenschaften, die eine derartige plastische Verformung eines solchen Steges oder solcher Stege zulassen, auszuwählen. Eine äquidistante Verteilung der Stege auf dem Umfang ist nicht erforderlich.
Damit ist zur Fokusjustierung keine Klebeverbindung erforderlich. Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird die Flexibilität der Drahtbondverbindungen des Bildsensor-Chips genutzt, um denselben in eine optimale Fokusposition verschieben zu können. Eine separate Fixierung ist nicht erforderlich, da die Verbiegung des Steges bzw. der Stege so erfolgt, dass eine plastisch bleibende Verformung erzielt wird.
Die zweitgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 10 gelöst.
Dieses Verfahren zum Herstellen eines Kameramoduls zeichnet sich durch mindestens folgende Verfahrensschritte aus:

– Kontaktieren der Drahtbondverbindungen mit den Drahtbondflächen der Leiterplatte,
– Fokusjustieren des Bildsensor-Chips auf das Optiksystem durch Verschieben des Bildsensor-Chips in Bezug auf die Leiterplatte unter Ausnutzung der Flexibilität der Drahtbondverbindungen des Bildsensor-Chips, und
– Fixieren des justierten Bildsensor-Chips in Bezug auf die Leiterplatte.

Die Erkenntnis, dass die Drahtbondverbindungen des Bildsensor-Chips eine geringe Flexibilität aufweisen, wird dazu genutzt, nach der Kontaktierung des Bildsensor-Chips mit den Drahtbondflächen der Leiterplatte denselben in seiner Position zur Fokussierung des Bildsensor-Chips auf das Optiksystem zu verändern bzw. zu verschieben. Dies führt zu einem konstruktiv einfachen Aufbau, da das die Optik aufweisendes Objektivgehäuse fest, bspw. durch Verprägen, Schweißen usw. mit einer Trägerplatte verbunden werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind mindestens folgende Schritte vorgesehen:

– Ausbilden der mit dem Chip-Träger und der Trägerplatte bestückten Leiterplatte und Kontaktierung der Drahtbondverbindungen mit den Drahtbondflächen der Leiterplatte,
– Ausbilden eines Objektivgehäuses mit einem Optiksystem,
– kraft-, form- oder materialschlüssiges Verbinden des Objektivgehäuses mit der Trägerplatte,
– Justieren des Chip-Trägers durch dessen Verschieben mittels Justierungsmitteln entlang der optischen Achse des Optiksystems, und
– Fixieren des justierten Chip-Trägers mittels eines Fixiermittels.

Da der Chip-Träger auf der Leiterplatte angeordnet ist, erfolgt die Justierung des Chip-Trägers durch eine Durchgangsöffnung in der darunter liegenden Leiterplatte im Bereich des Bildsensor-Chips mit geeigneten Greifmitteln. Die Fixierung mittels Fixiermitteln, vorzugsweise mittels einer Klebeverbindung zwischen dem Chip-Träger und der Trägerplatte und/oder der Leiterplatte wird ebenso über eine Durchgangsöffnung eingebracht.
Bei dem alternativen Aufbau des erfindungsgemäßen Kameramoduls, bei welchem die Leiterplatte auf der Trägerplatte angeordnet ist, ist weiterbildungsgemäß ein Verfahren mit mindestens folgenden Schritten vorgesehen:

– Ausbilden der Anordnung aus Trägerplatte und auf derselben angeordneten Leiterplatte mit zentrisch zueinander orientierten Aufnahmeöffnung und Ausnehmung,
– Ausbilden eines Objektivgehäuses mit einem Optiksystem,
– kraft-, form- oder materialschlüssiges Verbinden des Objektivgehäuses mit der Trägerplatte,
– Ausbilden des Chip-Trägers mit dem Bildsensor-Chip,
– Justieren des Chip-Trägers durch dessen Verschieben mittels Justierungsmitteln entlang der optischen Achse des Optiksystems, und
– Fixieren des justierten Chip-Trägers mittels eines Fixiermittels.

In einfacher Weise kann Die Fixierung mittels Fixiermitteln, vorzugsweise mittels einer Klebeverbindung zwischen dem Chip-Träger und der Trägerplatte und/oder der Leiterplatte durchgeführt werden, da der Chip-Träger bei diesem Aufbau leicht von unten zugänglich ist.
Ist als Fixiermittel die den Chip-Träger mit der Trägerplatte verbindenden Stege vorgesehen, erfolgt die Herstellung eines entsprechenden Kameramoduls erfindungsgemäß durch mindestens folgende Verfahrensschritte:

– Ausbilden der Trägerplatte mit einem über wenigstens einen Steg verbundenen Chip-Träger,
– Bestücken der Leiterplatte mit der Trägerplatte und Kontaktierung der Drahtbondverbindungen mit den Drahtbondflächen der Leiterplatte,
– Ausbilden eines Objektivgehäuses mit einem Optiksystem,
– kraft- oder formschlüssiges Verbinden des Objektivgehäuses mit der Trägerplatte, und
– Justieren und Fixieren des Chip-Trägers durch plastisches Verformen des wenigsten einen Steges.

Das plastische Verbiegen des wenigstens einen Steges oder der vorzugweise drei Stege erfolgt weiterbildungsgemäß entweder durch einen Krafteintrag auf den Chip-Träger in direkter Nachbarschaft des einen Steges oder der Stege, so dass sich eine plastische Verformung des Steges oder der Stege ergibt.
Ferner ist es auch möglich, die plastische Verformung des wenigstens einen Steges oder der Stege weiterbildungsgemäß durch Einbringen von Energie, bspw. mittels eines Lasers zu erreichen.
Weiterhin kann dieses erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft mit folgenden Verfahrensschritten weitergebildet werden:

– Vermessen der aktuellen Fokusposition mittels eines fokussierbaren Kollimators zur Bestimmung einer Schärfekurve,
– Ermitteln eines Korrekturwertes aus der Schärfekurve zum plastischen Verbiegen des wenigsten einen Steges zur Erreichung einer optimalen Fokusposition, und
– Einstellen der optimalen Fokusposition entsprechend des ermittelten Korrekturwertes unter Berücksichtigung der Materialelastizität des Stegmaterials durch plastisches Verbiegen des wenigstens einen Steges.

Durch die Verwendung eines solchen fokussierbaren Kollimators mit einer Strichplatte in der vorderen Brennebene des Optiksystems des Kameramoduls können unterschiedliche Objektentfernungen für das Optiksystem eingestellt werden, so dass bei aktivem Bildsensor-Chip eine Schärfekurve aufgenommen werden kann, um hieraus die Position des optimalsten Fokuspunktes und einen Korrekturwert zu ermitteln, um entsprechend diesem Korrekturwert wenigstens den einen Steg oder die vorzugsweise drei Stege bleibend zu verformen.
Das zuletzt genannte Verfahren wird weiterbildungsgemäß derart ausgestaltet, dass vor dem Vermessen der aktuellen Fokusposition der Chip-Träger durch Krafteintrag auf den wenigstens einen Steg oder die vorzugsweise drei Stege vorgespannt wird. Damit wird möglicherweise vorhandenes Spiel aus dem Aufbau des Kameramoduls herausgenommen.
Desweiteren kann dieses erfindungsgemäße Verfahren derart ausgestaltet werden, dass vor dem Ermitteln eines Korrekturwertes ein Vorbiegen des wenigstens einen Steges bzw. der vorzugsweise drei Stege durch Einbringen eines Krafteintrages durchgeführt wird. Durch dieses Vorbiegen wird sichergestellt, dass auch eine sinnvolle Vermessung der Fokusposition ermöglicht wird.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dadurch, dass zur Fokusjustierung über die gesamte Sensorfläche des Bildsensor-Chips auf einer Kreisbahn um das Zentrum des Bildsensor-Chips in äquidistanten Abständen wenigstens drei fokussierbare Kollimatoren verwendet werden. Zusammen mit einer Fokussierung auf das Zentrum des Bildsensor-Chips kann zusätzlich auch eine Verkippung des Bildsensor-Chips um die x-Richtung (Fahrzeuglängsachse) und/oder die y-Richtung (Fahrzeugquerachse) und/oder die z-Achse (Fahrzeughochachse) ausgeglichen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Kameramoduls gemäß der Erfindung als erstes Ausführungsbeispiel,
2 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Kameramoduls gemäß der Erfindung als zweites Ausführungsbeispiel,
3 eine perspektivische Darstellung des Kameramoduls nach 1 und 2 in einer unterseitigen Draufsicht,
4 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Kameramoduls gemäß der Erfindung als drittes Ausführungsbeispiel,
5 eine weitere perspektivische Explosionsdarstellung des Kameramoduls nach 4, und
6 eine perspektivische Darstellung des Kameramoduls nach 4 und 5 in einer unterseitigen Draufsicht.
Das erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kameramoduls gemäß 1 umfasst ein Objektivgehäuse 2 mit einem Optiksystem 3 mit mehreren Linsen (in 1 nicht sichtbar), welches kraft,- form- oder materialschlüssig mit einer Trägerplatte 4 bspw. durch Verprägen, Schweißen usw. verbunden wird, ein auf einem Chip-Träger 7 bspw. mittels einer Klebeverbindung angeordneter Bildsensor-Chip 5 als „bar die“ mit Drahtbondverbindungen 6, eine flexibel ausgebildete Leiterplatte 8 mit Drahtbondflächen 8a zur Kontaktierung des Bildsensor-Chips 5 sowie eine kreisförmig ausgebildete Trägerplatte 4 mit einer Ausnehmung 9 zur Aufnahme des Chip-Trägers 7.
Die Leiterplatte 8 wird sowohl mit der Trägerplatte 4 als auch mit dem Chip-Träger 7 bestückt, so dass der Chip-Träger 7 in der Ausnehmung 9 und flächig auf der Leiterplatte 8 liegend von der Trägerplatte 4 umschlossen wird. Die flexible Leiterplatte 8 ist streifenförmig ausgebildet, so dass ein Ende der Leiterplatte 8 kongruent mit der kreisförmigen Trägerplatte 4 abschließt. Nach 3 ist der dadurch gegebene Vorteil ersichtlich, dass die kreisförmige Trägerplatte 4 in ein einfach herzustellendes rotationssymmetrische Objektivgehäuse 2 eingesetzt werden kann und die flexible Leiterplatte 8 über dieses Objektivgehäuse 2 überstehen kann.
Die Kontur der Ausnehmung 9 der Trägerplatte 4 ist an die äußere Kontur des Chip-Trägers 7 derart angepasst, dass auch die beiden Reihen der Drahtbondverbindungen 6 über diese Ausnehmung 9 auf die Drahtbondflächen 8a der Leiterplatte 8 geführt werden können. Die Ausnehmung 9 gemäß 1 weist eine kreuzförmige Kontur auf.
Damit liegt der Chip-Träger 7 lose auf der Leiterplatte 8 und ist mit derselben lediglich über die mit den Drahtbondflächen 8a kontaktierter Drahtbondverbindungen 6 elektrisch verbunden. Aufgrund der geringfügig flexiblen Eigenschaft der Drahtbondverbindungen 6 kann der Chip-Träger 7 nach der Kontaktierung des Bildsensor-Chips 5 geringfügig in seiner Position innerhalb der Ausnehmung 9 verschoben werden. Damit ergibt sich die Möglichkeit durch Verschieben des Chip-Trägers 7 eine Fokussierung des Bildsensor-Chips 5 auf das Optiksystem 3 durchzuführen.
Zur Justierung sind Greifmittel vorgesehen, mit welchen durch eine zentrisch bezüglich der Ausnehmung 9 in der Leiterplatte 8 angeordnete Zugangsöffnung 10 der Chip-Träger 7 ergriffen werden kann. Gegebenenfalls sind weitere Zugangsöffnungen 10a und 10b vorgesehen.
Mit dem bereits eingangs beschriebenen Verfahren wird die Position des Bildsensor-Chips 5 für den optimalen Fokus bestimmt, wobei nicht die Position des Optiksystems 3, sondern die Position des Chip-Trägers 7 aufgrund der die Verschiebung des Bildsensor-Chips 5 zulassenden flexiblen Drahtbondverbindungen 6 verändert wird. Hierbei wird ebenso in einem definierten Abstand vor dem Kameramodul 1 ein zu fokussierendes Target positioniert und der aktive Bildsensor-Chip 5 mittels der Greifmittel verschoben und aus der Sequenz der aufgenommenen Bildern während dieses Verschiebevorganges zunächst eine Schärfekurve ermittelt und hieraus die Position des Bildsensor-Chips 5 für den besten Fokus bezogen auf den Abstand zum Target bestimmt. Durch Einstellung eines definierten Zuschlags zu dieser Position wird eine Fokussierung auf eine vom Zielabstand abweichende Entfernung eingestellt.
Zur Fokusjustierung des derart eingestellten Chip-Trägers 7 auf die optimale Fokusposition erfolgt mittels einer Klebeverbindung, die durch Einbringen eines Klebstoffes über die Zugangsöffnung 10 und/oder die weiteren Zugangsöffnungen 10a und 10b realisiert wird. Ein solcher Klebstoff bzw. Klebeverbindung als Fixiermittel ist schematisch in 1 mit einem Bezugszeichen 11 angedeutet.
Ein derart hergestelltes Kameramodul 1 in einer unterseitigen Draufsicht zeigt 3, wobei die Zugangsöffnung 10 in der flexiblen Leiterplatte 8 nur gestrichelt gezeichnet ist.
Wird auf die Fixierung des Chip-Trägers 7 mittels einer Klebeverbindung verzichtet, kann aus dem als Festfokuskamera ausgebildeten Kameramodul 1 eine Autofokuskamera aufgebaut werden, indem der Chip-Trägers 7 durch die Leiterplatte 8 hindurch mit mikromechanischen Komponenten verbunden wird, so dass zusammen mit einer Ansteuerung der Fokussierung (Fokussierungsansteuerung) eine Fokusjustage zur Laufzeit des Kameramoduls ermöglicht wird.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kameramoduls 1 zeigt 2 mit einem Aufbau entsprechend demjenigen nach 1. Der Unterschied zu dem Kameramodul 1 nach 1 besteht darin, dass der Chip-Trägers 7 über drei auf dem Umfang desselben verteilte schmale Stege 12, 12a und 12b mit der Trägerplatte 4 verbunden sind, wobei diese Stege 12, 12a und 12b nicht äquidistant auf dem Umfang verteilt sein müssen. Hierzu wird dieser Chip-Träger 7 aus der Trägerplatte 4 so freigeschnitten, dass nicht nur die genannten Stege 12, 12a und 12b entstehen, sondern die Freischnitte zwischen diesen Stegen 12, 12a und 12b das Hindurchführen der Drahtbondverbindungen 6 des BildsensorChips 5 auf die darunter liegende Leiterplatte 8 ermöglichen, so dass diese mit den Drahtbondflächen 8a kontaktiert werden können.
Nachdem die Trägerplatte 4 mit dem über die drei Stege 12, 12a und 12b verbundenen Chip-Träger 7 hergestellt ist, die Leiterplatte 8 mit der Trägerplatte 4 bestückt und der Bildsensor-Chip 8 mit den Drahtbondflächen 8a kontaktiert ist, ferner das Objektivgehäuses 2 mit dem Optiksystem 3 kraf-, form- oder materialschlüssig mit der Trägerplatte 4 verbunden ist, erfolgt zur Fokussierung des Bildsensor-Chips 5 auf das Optiksystem 3 ein Justieren und Fixieren des Chip-Trägers 7 durch plastisches Verformen der Stege 12, 12a und 12b.
Hierzu wird an Positionen in direkter Nachbarschaft zu den Stegen 12, 12a und 12b eine diese verformende Kraft in den Chip-Träger 7 eingeleitet. Für diese Trägerplatte 4 wird ein Material verwendet, welches durch einen solchen Krafteintrag auf den Chip-Träger 7 eine plastische Verformung der Stege 12, 12a und 12b zulässt, so dass hierdurch der Abstand des Chip-Trägers 7 und somit auch der Abstand des Bildsensor-Chips 5 zum Optiksystem 3 verändert wird.
Nach 3 sind in der flexiblen Leiterplatte 8 Zugangsöffnungen 10a, 10b und 10c vorgesehen, über die ein Krafteintrag auf den Chip-Träger 7 in direkter Nachbarschaft zu den drei Stegen 12, 12a und 12b erfolgt. Diese Zugangsöffnungen 10a, 10b und 10c können nach der Durchführung der Fokusjustierung zur Abdichtung des Kameramoduls 1 verschlossen werden. Es kann auch eine flexible Leiterplatte 8 verwendet werden, die derart hinreichend flexibel ist, dass auf die Zugangsöffnungen 10a, 10b und 10c verzichtet werden kann.
Eine bleibende plastische Verformung der Stege 12, 12a und 12b kann nicht nur durch das mechanische Einbringen einer diese Stege 12, 12a und 12b verformenden Kraft erzeugt werden, sondern bei Verwendung eines entsprechenden Materials kann auch durch einen Energieeintrag, bspw. mittels eines Lasers eine Verformung dieser Stege 12, 12a und 12b bewirkt werden, um damit den Abstand zwischen dem Bildsensor-Chip 5 und dem Optiksystems 3 einzustellen.
Zum Justieren der Fokussierung des Bildsensor-Chips 5 auf das Optiksystems 3 und zum Fixieren der entsprechenden Position des Bildsensor-Chips 5 wird mittels eines eine Strichplatte aufweisenden, fokussierbaren Kollimators die tatsächliche Fokusposition auf Basis einer Schärfekurve ermittelt.
Durch Anordnung der Strichplatte in der vorderen Brennebene des Kameramoduls 1 wird das Muster der Strichplatte nach der Linse im Unendlichen abgebildet. Bei einem fokussierbaren Kollimator kann die Position der Strichplatte verändert werden und damit ein konvergierendes oder divergierendes Strahlenbündel für das Optiksystem erzeugt werden, so dass zur Vermessung der Fokusposition in dem Kameramodul sich unterschiedliche Objektentfernungen einstellen lassen, die auch übers Unendliche hinausgehen können. Nun tritt anstelle der Verschiebung des Bildsensors-Chips 5 gegenüber dem Optiksystem die Verschiebung der Strichplatte im Kollimator. Aus den Schärfewerten der aufgenommenen Bilder mit verschiedenen Strichplattenpositionen im Kollimator kann wiederum eine Schärfekurve ermittelt werden.
Auf diese Weise wird, anstatt den Chip-Träger 7 mit dem Bildsensor-Chip 5 zu verschieben, die Einstellung des Kollimators verändert, um die Position des besten Fokuspunktes zu ermitteln. Wird ein Kameramodul 1 aufgebaut, bei dem der Bildsensor-Chip 5 hinter der besten Fokusposition platziert ist, so kann durch Vermessung dieser Position ein Korrekturwert ermittelt werden, um den die Stege 12, 12a und 12b verbogen werden müssen, um die optimale Fokusposition einzustellen.
Der Ablauf einer solchen Einstellung kann mehrstufig mit folgenden Schritten erfolgen:

– Vorspannen der Position des Chip-Trägers 7, um Spiel aus dem Aufbau des Kameramoduls 1 zu nehmen,
– ggf. Vorbiegen der Stege 12, 12a und 12b durch Einbringen eines Krafteintrages auf den Chip-Träger 7, bis eine sinnvolle Vermessung der Fokusposition möglich ist,
– Vermessen der aktuellen Fokusposition und ermitteln der Abweichung von der optimalen Fokusposition bzw. eines Korrekturwertes aus der erstellten Schärfekurve, und
– Einstellen der optimalen Fokusposition durch plastisches Verformen der Stege 12, 12a und 12b auf Basis der Vermessung, also entsprechend des ermittelten Korrekturwertes unter Berücksichtigung der Materialelastizität der Stege 12, 12a und 12b und der zuvor ggf. ausgeführten Verformung.

Das Verfahren zur Fokusjustierung durch plastisches Verformen der Stege 12, 12a und 12b mittels eines Krafteintrages auf den Chip-Träger 7 erfordert eine kraftwegüberwachte Steuerung, die einzelne Parameter auf Basis der aktuell zur Fokussierung vorliegenden Modulkamera 1 und der gemessenen Kräfte abgleicht.
Um die Fokussierung über die gesamte Sensorfläche des Bildsensor-Chips 5 zu gewährleisten, also auch eine Verkippung um die x-, y- und z-Achse eines Fahrzeugs auszugleichen, erfolgt die Vermessung an mindestens drei Punkten, die im Wesentlichen äquidistant auf einer Kreisbahn um das Zentrum des Bildsensor-Chips 5 angeordnet sind. Vorteilhaft ist es für die Vermessung des Kameramoduls einen Justierungsaufbau mit fünf fokussierbaren Kollimatoren zu verwenden, wobei ein Kollimator auf das Zentrum und die vier weiteren jeweils auf die Eckbereiche des Bildsensor-Chips 5 ausgerichtet werden. Dieser Aufbau kann auch für die Bestimmung der Fokusposition und der jeweiligen Verschiebung für eine Fokusjustierung verwendet werden.
Wird eine Trägerplatte 4 aus einem Material mit hinreichend elastischen Eigenschaften verwendet, so kann das oben beschriebene Verfahren verwendet werden. Hierzu werden die Stege 12, 12a und 12b soweit verformt, bis die Position des besten Fokuspunktes überschritten ist. Das Maß der Überschreitung wird dann so eingestellt, dass es der elastischen Verformung der Stege 12, 12a und 12b entspricht. Nach dem Wegnehmen der Kraft auf den Chip-Träger 7 federt dieser zusammen mit dem Bildsensor-Chip 5 in die Position der besten Fokussierung zurück.
Weiterhin ist es auch möglich, in den Justierungsaufbau zwischen dem Kameramodul 1 und dem Target eine Vorsatzoptik zu installieren, die den Fokuspunkt gezielt nach hinten verschiebt. Damit kann während des Verformungsprozesses ein Fokusmaximum ermittelt werden, zu dem ein definierter Zuschlag eingestellt wird.
Die wesentlichen Vorteile des Verfahrens zur Fokussierung eines gemäß 2 ausgebildeten Kameramoduls 1 sind zum einen, dass die Verbindung zwischen Trägerplatte 4 und Optiksystem 3 über eine stabile Verbindungstechnik erfolgen kann, die keinen Kleber erfordert und Kräfte auf die Leiterplatte 8, die aus der Kontaktierung des Kameramoduls 1 resultieren, keinen Einfluss auf die Fokussierung nehmen, und zum anderen, dass eine Kleberverbindung zur Fokusjustierung entfällt.
Die Vorteile einer fehlenden Klebeverbindung liegen darin, dass

– verschiedene Prozessschritte in der Fertigung, wie bspw. Kleberauftragen und Klebeaushärtezeit entfallen und damit die Produktionszeit optimiert wird,
– Veränderungen des Klebers über die Lebendauer entfallen, wodurch eine deutlich genauere Fokuseinstellung über Lebensdauer erreicht wird, und
– einerseits die erreichte genaue Fokuseinstellung eine Verminderung der Toleranzanforderung (mechanische wie optische) an die anderen beteiligten Komponenten erlaubt, die daher entsprechend günstiger gefertigt werden können, und andererseits die höherer Fokusgenauigkeit bei gleichen Toleranzanforderungen eine Verkleinerung der Pixelgröße ermöglicht und damit eine Erhöhung der Bildauflösung ohne Einsatz einer entsprechend höherwertige Optik erreicht wird.

Ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kameramoduls 1 zeigen die 4, 5 und 6. Dieses Kameramodul 1 unterscheidet sich im Aufbau von demjenigen nach 1 dadurch, dass der Chip-Träger 7 mit dem darauf angeordneten Bildsensor-Chip 5 zusammen mit der Trägerplatte 4 nicht auf der Leiterplatte 8 angeordnet ist, sondern dass umgekehrt die Leiterplatte 8 auf der Trägerplatte 4 angeordnet ist, wie im folgenden anhand der 4 bis 6 erläutert werden soll.
Auch dieses Kameramodul 1 als drittes Ausführungsbeispiel umfasst ein Objektivgehäuse 2 mit einem Optiksystem 3 mit mehreren Linsen (in den Figuren nicht sichtbar), welches kraft,- form- oder materialschlüssig mit einer Trägerplatte 4 bspw. durch Verprägen, Schweißen usw. verbunden wird, ein auf dem Chip-Träger 7 bspw. mittels einer Klebeverbindung angeordneter Bildsensor-Chip 5 als „bar die“ mit Drahtbondverbindungen 6, eine flexibel ausgebildete Leiterplatte 8 mit Drahtbondflächen 8a zur Kontaktierung des Bildsensor-Chips 5 sowie eine kreisförmig ausgebildete Trägerplatte 4 mit einer Ausnehmung 9 zur Aufnahme des Chip-Trägers 7.
Im Unterschied zu den anderen Ausführungsbeispielen weist diese Leiterplatte 8 eine Aufnahmeöffnung 8b auf und ist derart auf der Trägerplatte 4 angeordnet, dass die Ausnehmung 9 der Trägerplatte 4 und diese Aufnahmeöffnung 8b der Leiterplatte 8 zentriert zueinander liegen. Damit kann der Chip-Träger 7 mit dem darauf angeordneten Bildsensor-Chip 5 von unten, also von der Unterseite der Trägerplatte 4 in diese aus der Ausnehmung 9 und der Aufnahmeöffnung 8b gemeinsam gebildeter Öffnung eingeführt werden, so dass, wie aus 6 ersichtlich ist, der Chip-Träger 7 von der Trägerplatte 4 umrandet wird und dabei eine untere gemeinsame Oberfläche bilden. Auf der gegenüberliegenden Seite wird der Bildsensor-Chip 5 von der Leiterplatte 8 umrandet und ist über dessen Drahtbondverbindungen 6 mit den Drahtbondflächen 8a der Leiterplatte 8 elektrisch verbunden.
Damit liegt der Chip-Träger 7 lose in der Ausnehmung 9 der Trägerplatte 4 und ist lediglich über den Bildsensor-Chips 5 mit der auf der Trägerplatte 4 angeordneten Leiterplatte 8 über die Drahtbondflächen 8a kontaktiert. Aufgrund der geringfügig flexiblen Eigenschaft der Drahtbondverbindungen 6 kann der Chip-Träger 7 nach der Kontaktierung des Bildsensor-Chips 5 geringfügig in seiner Position innerhalb der Ausnehmung 9 verschoben werden. Damit ergibt sich die Möglichkeit, durch Verschieben des Chip-Trägers 7 eine Fokussierung des Bildsensor-Chips 5 auf das Optiksystem 3 durchzuführen.
Vor der Fokusjustierung des Bildsensor-Chips 5 wird das Objektivgehäuse 2 mit der Trägerplatte 4 kraft,- form- oder materialschlüssig bspw. durch Verprägen, Schweißen usw. verbunden. Wie aus 6 ersichtlich ist, ist der Durchmesser dieser Trägerplatte 4 so gewählt, dass sie in das einfach herzustellende rotationssymmetrische Objektivgehäuse 2 eingesetzt werden kann. Damit dies ermöglicht wird, schließt die stegartige und flexible Leiterplatte 8 endseitig kreisbogenförmig ab, wobei der entsprechende Durchmesser mit dem Durchmesser der Trägerplatte 4 übereinstimmt. Damit wird die Anordnung aus Trägerplatte 4, Chip-Träger 7 mit darauf angeordneten Bildsensor-Chip 5 und das auf der Trägerplatte 7 angeordnete kreisbogenförmige Ende der Leiterplatte 8 vollständig von dem zylinderförmigen Objektivgehäuse 2 aufgenommen, wobei der streifenförmige Teil der Leiterplatte 8 über einen Ausschnitt 2.1 des Objektivgehäuse 2 aus demselben herausgeführt wird.
Zur Justierung des Bildsensor-Chips 5 sind Greifmittel vorgesehen, mit welchen der Chip-Träger 7 in einfacher Weise an dessen freiliegenden Unterseite ergriffen werden kann. Dies kann auch dadurch verbessert werden, wenn auf gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung 9 rechteckförmige Ausschnitte 9.1 vorgesehen sind.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, aus der Fixfokuskamer eine Autofokuskamera herzustellen, indem der Chip-Träger 7 von der Unterseite mit mikromechanischen Komponenten verbunden wird und zusammen mit einer Ansteuerung der Fokussierung (Fokussierungsansteuerung) eine Fokusjustage zur Laufzeit des Kameramoduls realisiert wird.
Mit dem bereits eingangs beschriebenen Verfahren wird die Position des Bildsensor-Chips 5 für den optimalen Fokus bestimmt, wobei nicht die Position des Optiksystems 3, sondern die Position des Chip-Trägers 7 aufgrund der die Verschiebung des Bildsensor-Chips 5 zulassenden flexiblen Drahtbondverbindungen 6 verändert wird. Hierbei wird ebenso in einem definierten Abstand vor dem Kameramodul 1 ein zu fokussierendes Target positioniert und der aktive Bildsensor-Chip 5 mittels der Greifmittel verschoben und aus der Sequenz der aufgenommenen Bildern während dieses Verschiebevorganges zunächst eine Schärfekurve ermittelt und hieraus die Position des Bildsensor-Chips 5 für den besten Fokus bezogen auf den Abstand zum Target bestimmt. Durch Einstellung eines definierten Zuschlags zu dieser Position wird eine Fokussierung auf eine vom Zielabstand abweichende Entfernung eingestellt.
Die Fokusjustierung des derart eingestellten Chip-Trägers 7 auf die optimale Fokusposition erfolgt mittels einer Klebeverbindung, die durch Einbringen eines Klebstoffes von der zugänglichen Rückseite der Trägerplatte 4 bzw. des Chip-Trägers 7 realisiert wird. Zur Verbesserung der Klebeverbindung kann der Klebstoff auch zusätzlich in die Ausschnitte 9.1 eingebracht werden, so dass zusätzlich auch eine gute Verbindung zur Leiterplatte 8 bewirkt wird. Ein solcher Klebstoff bzw. eine solche Klebeverbindung 11 ist als Fixiermittel schematisch in 6 mit einem Bezugszeichen 11 angedeutet.
Bezugszeichenliste

1: Kameramodul
2: Objektivgehäuse
3: Optiksystem
4: Trägerplatte
5: Bildsensor-Chip
6: Drahtbondverbindung des Bildsensor-Chips
7: Chip-Träger
8: Leiterplatte
8a: Drahtbondfläche der Leiterplatte 8
8b: Aufnahmeöffnung der Leiterplatte 8
9: Ausnehmung der Trägerplatte 4
9.1: Ausschnitt der Ausnehmung 9
10: Zugangsöffnung der Leiterplatte 8
10a: Zugangsöffnung der Leiterplatte 8
10b: Zugangsöffnung der Leiterplatte 8
10c: Zugangsöffnung der Leiterplatte 8
11: Fixiermittel, Klebeverbindung
12: Fixiermittel, Steg
12a: Fixiermittel, Steg
12b: Fixiermittel, Steg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011011527 A1 [0007]
DE 102005006756 A1 [0008]

Claims

Kameramodul (1), umfassend – ein Objektivgehäuse (2) mit einem Optiksystem (3), – einen Bildsensor-Chip (5) mit Drahtbondverbindungen (6), und – eine Leiterplatte (8) zur Kontaktierung des Bildsensor-Chips (5) dadurch gekennzeichnet, dass – die Leiterplatte (8) mit Drahtbondflächen (8a) ausgebildet ist, mit welchen die Drahtbondverbindungen (6) des Bildsensor-Chips (5) verbunden sind, und – die Anordnung aus Bildsensor-Chip (5) und Leiterplatte (8) derart ausgebildet ist, dass unter Ausnutzung der Flexibilität der Drahtbondverbindungen (6) des Bildsensor-Chips (5) durch eine relative Lageänderung in Bezug auf die Leiterplatte (8) der Bildsensor-Chip (5) auf das Optiksystem (3) fokusjustiert ist.
Kameramodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor-Chip (5) auf einem Chip-Träger (7) angeordnet ist und der Chipträger (7) zusammen mit dem Bildsensor-Chip (5) durch eine relative Lageänderung in Bezug auf die Leiterplatte (8) auf das Optiksystem (3) fokusjustiert ist.
Kameramodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trägerplatte (4) vorgesehen ist, welche eine an die Kontur des Chip-Trägers (7) angepasste Ausnehmung (9) aufweist und unter Aufnahme des Chipträgers (7) in der Ausnehmung (9) auf der Leiterplatte (8) angeordnet ist.
Kameramodul (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Chip-Trägers (7) die Leiterplatte (8) wenigstens eine Zugangsöffnung (10) aufweist, durch welche der Chip-Träger (7) zwecks Verschiebung zur Fokussierung auf das Optiksystem (3) zugänglich ist.
Kameramodul (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip-Träger (7) durch die Zugangsöffnung (10) mit mikromechanischen Komponenten verbunden ist, derart dass mit einer Fokussierungsansteuerung eine Fokusjustage zur Laufzeit des Kameramoduls realisiert wird.
Kameramodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Trägerplatte (4) vorgesehen ist, welche eine an die Kontur des Chip-Trägers (7) angepasste Ausnehmung (9) aufweist, – die Leiterplatte (8) eine an die Kontur der Bildsensorchips (5) angepasste Aufnahmeöffnung (8b) aufweist und auf der Trägerplatte (4) angeordnet ist, wobei die Aufnahmeöffnung (8b) und die Ausnehmung (9) zentrisch zueinander orientiert sind, und – der Chip-Träger (7) in der Ausnehmung (9) des Trägers (4) angeordnet ist, wobei der Bildsensor-Chip (5) von der Aufnahmeöffnung (8b) aufgenommen ist.
Kameramodul (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fokusjustierung des Bildsensor-Chips (5) auf das Optiksystem (3) der Chip-Träger (7) gegenüber der Trägerplatte (4) und/oder der Leiterplatte (8) mittels eines Fixiermittels (11, 12) fixiert ist.
Kameramodul (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel als Klebeverbindung (11) ausgebildet ist, welche den Chip-Träger (7) zumindest mit der Trägerplatte (4) und/oder der Leiterplatte (8) verbindet.
Kameramodul (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel als wenigstens ein den Chip-Träger (7) mit der Trägerplatte (4) verbindender plastisch verformter Steg (12) ausgebildet ist.
Kameramodul (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip-Träger (7) mit einer kreisförmigen Kontur ausgebildet ist und drei auf der kreisförmigen Kontur verteilte plastisch verformte die Verbindung zur Trägerplatte (4) herstellende Stege (12, 12a, 12b) als Fixiermittel vorgesehen sind.
Verfahren zum Herstellen eines Kameramoduls (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens folgenden Schritten: – Kontaktieren der Drahtbondverbindungen (6) mit den Drahtbondflächen (8a) der Leiterplatte (8), – Fokusjustieren des Bildsensor-Chips (5) auf das Optiksystem (3) durch Verschieben des Bildsensor-Chips (5) in Bezug auf die Leiterplatte (8) unter Ausnutzung der Flexibilität der Drahtbondverbindungen (6) des Bildsensor-Chips (5), und – Fixieren des justierten Bildsensor-Chips (5) in Bezug auf die Leiterplatte (8).
Verfahren zum Herstellen eines Kameramoduls (1) nach Anspruch 10 mit mindestens folgenden Schritten: – Ausbilden der mit dem Chip-Träger (7) und der Trägerplatte (4) bestückten Leiterplatte (8) und Kontaktierung der Drahtbondverbindungen (6) mit den Drahtbondflächen (8a) der Leiterplatte (8), – Ausbilden eines Objektivgehäuses (2) mit einem Optiksystem (3), – kraft-, form- oder materialschlüssiges Verbinden des Objektivgehäuses (2) mit der Trägerplatte (4), – Justieren des Chip-Trägers (7) durch dessen Verschieben mittels Justierungsmitteln entlang der optischen Achse des Optiksystems (3), und – Fixieren des justierten Chip-Trägers (7) mittels eines Fixiermittels (11).
Verfahren zum Herstellen eines Kameramodul (1) nach Anspruch 10 mit mindestens folgenden Schritten: – Ausbilden der Anordnung aus Trägerplatte (4) und auf derselben angeordneten Leiterplatte (8) mit zentrisch zueinander orientierten Aufnahmeöffnung (8b) und Ausnehmung (9), – Ausbilden eines Objektivgehäuses (2) mit einem Optiksystem (3), – kraft-, form- oder materialschlüssiges Verbinden des Objektivgehäuses (2) mit der Trägerplatte (4), – Ausbilden des Chip-Trägers (7) mit dem Bildsensor-Chip (5), – Justieren des Chip-Trägers (7) durch dessen Verschieben mittels Justierungsmitteln entlang der optischen Achse des Optiksystems (3), und – Fixieren des justierten Chip-Trägers (7) mittels eines Fixiermittels (11).
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Fixiermittel eine Klebeverbindung (11) zwischen dem Chip-Träger (7) und der Trägerplatte (4) und/oder der Leiterplatte (8) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Justiermittel durch Zugangsöffnungen (10) in der Leitplatte (8) hindurchgreifende Greifmittel zum Ergreifen des Chip-Trägers (7) verwendet werden.
Verfahren zum Herstellen eines Kameramoduls (1) nach Anspruch 10 mit mindestens folgenden Schritten: – Ausbilden der Trägerplatte (4) mit einem über wenigstens einen Steg (12) verbundenen Chip-Träger (7), – Bestücken der Leiterplatte (8) mit der Trägerplatte (4) und Kontaktierung der Drahtbondverbindungen (6) mit den Drahtbondflächen (8a) der Leiterplatte (8), – Ausbilden eines Objektivgehäuses (2) mit einem Optiksystem (3), – kraft- oder formschlüssiges Verbinden des Objektivgehäuses (2) mit der Trägerplatte (4), und – Justieren und Fixieren des Chip-Trägers (7) durch plastisches Verformen des wenigsten einen Steges (12).
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das plastische Verformen des wenigstens einen Steges (12) durch einen Krafteintrag auf den Chip-Träger (7) benachbart zu dem Steg (12) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16, dadurch gekennzeichnet, dass das plastische Verformen des wenigstens einen Steges (12) durch Einbringen von Energie in den wenigstens einen Steg (12) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zum Justieren und Fixieren folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: – Vermessen der aktuellen Fokusposition mittels eines fokussierbaren Kollimators zur Bestimmung einer Schärfekurve, – Ermitteln eines Korrekturwertes aus der Schärfekurve zum plastischen Verbiegen des wenigsten einen Steges (12) zur Erreichung einer optimalen Fokusposition, und – Einstellen der optimalen Fokusposition entsprechend des ermittelten Korrekturwertes unter Berücksichtigung der Materialelastizität des Stegmaterials durch plastisches Verbiegen des wenigstens einen Steges (12).
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Vermessen der aktuellen Fokusposition der Chip-Träger (7) durch Krafteintrag auf den wenigstens einen Steg (12) vorgespannt wird.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ermitteln eines Korrekturwertes ein Vorbiegen des wenigstens einen Steges (12) durch Einbringen eines Krafteintrages durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fokusjustierung über die gesamte Sensorfläche des Bildsensor-Chips (5) auf einer Kreisbahn um das Zentrum des Bildsensor-Chips (5) in äquidistanten Abständen wenigstens drei fokussierbare Kollimatoren verwendet werden.