本申请根据美国法典第35篇第119(a)条要求于2017年4月26日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2017-0053273的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本发明涉及一种车用摄像头模块。
背景技术
通常，创建驾驶员空间以使驾驶员在驾驶期间能够看到车辆周围的任何地方并在停车时查看附近的物体，这一点非常重要。为此，在车辆中安装前视、侧视和后视摄像头，以便驾驶员能够观察到附近的物体。特别地，车辆的后视摄像头使驾驶员能够通过监视器监控车辆后方的盲区，从而防止车辆反向移动时发生事故，从而保证乘客安全。
由于瞬间中断安装在车辆上的这种摄像头模块可能对车辆乘客的生命构成威胁，因此摄像头模块的可靠性和稳定性是最重要的要求。此外，要求摄像头模块在酷冷和酷热条件下具有高水密性和操作稳定性。特别地，像素为一百万或更高并且最近安装的车用高性能摄像头模块必须具有散热和电磁屏蔽性能。
为此，对摄像头模块元件的材料积极进行了研究，使得车用摄像头模块具有散热和防水性能，并对摄像头模块组件的制造方法积极进行了研究。同时，在制造像素为一百万或更高的车用摄像头模块时，使用铝制前主体和后主体来确保散热性能，为了组装这些主体，专门使用采用了螺钉的方法。
当使用这种铝制元件时，与使用塑料材料不同，问题在于难以获得轻型摄像头模块产品，生产成本增加，螺钉组装方法很可能导致组装错误等，并且难以确保防水性。此外，这种铝制元件的缺点是需要额外的工艺，包括铬酸盐表面处理和涂覆，这降低了生产率。
本发明涉及的现有发明公开在公开号为2008-070791(公开日为2008年3月27日；发明名称为“成像装置”)的日本专利申请中。
技术实现要素：
本发明的一个方面涉及一种车用摄像头模块。在一个实施例中，所述车用摄像头模块包括：透镜单元，包括一个或多个透镜；前主体，一侧开放以容纳所述透镜单元；和后主体，与所述前主体粘合以便在其中形成空间；其中，所述前主体包括第一组合物，所述第一组合物包括分散在树脂基质中的第一填料，所述第一填料包含石墨、石墨烯和碳纤维，所述树脂基质包含聚酰胺、聚苯硫醚和改性聚苯醚中的一种或多种；其中，所述第一组合物具有根据astme1461测量的约10w/mk至约50w/mk的热导率，根据iec60093测量的约1000ω/平方面积或更小的表面电阻率，以及根据astmd792测量的约1.6至约2.1的比重。
在一个实施例中，所述后主体包括所述第一组合物和第二组合物中的一种或多种；其中，所述第二组合物包含分散在树脂基质中的碳纤维，所述树脂基质包含聚酰胺、聚苯硫醚和改性聚苯醚中的一种或多种；并且所述第二组合物可以具有根据astme1461测量的约1.5w/mk至约4.0w/mk的热导率，根据iec60093测量的约100ω/平方面积或更小的表面电阻率，以及根据astmd792测量的约1.04至约1.45的比重。
在一个实施例中，所述第一组合物和所述第二组合物可以具有根据astmd648测量的约200℃或更高的热变形温度(hdt)，使用1/8英寸厚的样品根据astmd256测量的分别为约2kgf·cm/cm至约5kgf·cm/cm和约5kgf·cm/cm至约10kgf·cm/cm的伊佐德冲击强度。
在一个实施例中，所述第一组合物可以具有根据astmd638测量的约60mpa或更大的拉伸强度，根据astmd790测量的约80mpa或更大的挠曲强度，以及根据astmd790测量的约13000mpa或更大的挠曲模量；以及所述第二组合物可以具有根据astmd638测量的约200mpa或更大的拉伸强度，根据astmd790测量的约250mpa或更大的挠曲强度，根据astmd790测量的约15000mpa或更大的挠曲模量。
在一个实施例中，所述第一组合物可以包括100重量份的所述树脂基质和约40重量份至约200重量份的所述第一填料。
在一个实施例中，所述第一填料可以以约1∶5～50∶10～100的重量比包含石墨烯、碳纤维和石墨。
在一个实施例中，所述石墨可以包括天然石墨、人造石墨和膨胀石墨中的一种或多种；所述石墨烯可以包括单层石墨烯和多层石墨烯中的一种或多种。
在一个实施例中，所述第二组合物可以包括100重量份的所述树脂基质和约10重量份至约100重量份的所述碳纤维。
在一个实施例中，所述前主体和所述后主体可以使用超声波彼此粘合。
在一个实施例中，所述前主体和所述后主体可以通过以频率为约20khz至约60khz的超声波激励而彼此粘合。
在一个实施例中，所述前主体和所述后主体之间的粘合部分可以具有约20kgf或更大的粘合强度。
在一个实施例中，所述透镜单元还可以包括：透镜部分，其包括一个或多个透镜并且被配置用于使光通过其中；以及透镜支持物，用于保持所述透镜部分。
在一个实施例中，所述摄像头模块还可以包括：图像传感器，被配置用于将通过所述透镜单元的光转换成电信号；印刷电路板(pcb)，位于所述前主体和所述后主体中并安装有所述图像传感器；和连接器，与所述pcb电性连接以便向所述pcb供电。
本发明的一个目的是提供具有优异的物理强度和轻质性能的摄像头模块。
本发明的另一个目的是提供具有优异的散热、电磁屏蔽和防水性的摄像头模块。
本发明的又一个目的是提供展现优异的经济效率和生产率的摄像头模块。
根据本发明的车用摄像头模块可以具有优异的物理强度、优异的轻质性能和优异的散热性、电磁屏蔽和防水性，可以展现出优异的经济效率，并且使得可以简化工艺，从而提高生产率。
附图说明
图1示出了根据本发明一个实施例的车用摄像头模块的分解透视图。
图2示出了根据本发明一个实施例的车用摄像头模块。
具体实施方式
在以下描述中，当相关已知技术的详细描述可能使本发明的主题变得模糊时，可以对其进行省略。
此外，以下描述中使用的术语是考虑了根据本发明获得的功能而定义的术语，并且可以根据用户或操作者的意图或实践来改变。因此，这些术语应基于说明书的总体内容来定义。
车用摄像头模块
本发明的一个方面涉及一种车用摄像头模块。图1示出了根据本发明一个实施例的车用摄像头模块的分解透视图；图2示出了根据本发明一个实施例的车用摄像头模块。
参见图1和图2，车用摄像头模块100包括：透镜单元12，包括一个或多个透镜；前主体10，一侧开放以容纳透镜单元12；和后主体20，与前主体10粘合以便在其中形成空间。
在一个实施例中，透镜单元12还包括：透镜部分，其包括一个或多个透镜并且被配置用于使光通过其中；以及透镜支持物，被配置用于支持透镜部分。在一个实施例中，透镜可以由玻璃和塑料材料中的一种或多种制成。
在一个实施例中，摄像头模块还可以包括：图像传感器，被配置用于将通过透镜单元12的光转换成电信号；印刷电路板(pcb)30，位于前主体10和后主体20中并安装有图像传感器；以及连接器50，与pcb30电性连接以便向pcb30供电。
图像传感器以这样一种方式设置，即，其光轴与透镜单元12的光轴重合，使得图像传感器可以将通过透镜单元12的光转换成电信号。pcb30可以具有多个基板。所述多个基板可以通过连接元件(未示出)彼此电性连接。
连接器50通过电缆与电池连接，并且可以从电池向摄像头模块100供电。
参见图1，摄像头模块100还可以包括屏蔽罩40。在一个实施例中，屏蔽罩40容纳pcb30和图像传感器，并且设置在由前主体10和后主体20之间粘合而形成的内部空间中，以遮蔽发射到外部的电磁波。
在一个实施例中，前主体包括第一组合物，所述第一组合物包含分散在树脂基质中的石墨烯和碳纤维，所述树脂基质包含聚酰胺、聚苯硫醚和改性聚苯醚中的一种或多种。
第一组合物
第一组合物是这样一种物质，其中，第一填料分散在树脂基质中，所述第一填料包含石墨烯、碳纤维和石墨，所述树脂基质包含聚酰胺、聚苯硫醚和改性聚苯醚中的一种或多种。
树脂基质包含聚酰胺、聚苯硫醚和改性聚苯醚中的一种或多种。当使用这些组分时，第一组合物可以具有优异的机械强度、电磁屏蔽效能和导热性，并且同时可以具有优异的尺寸稳定性和可成形性。
在一个实施例中，可以通过将约50重量％至约80重量％的聚苯醚与约20重量％至约50重量％的乙烯基芳族聚合物和聚酰胺6中的一种或多种混合来制备改性聚苯醚。当使用在这种条件下制备的改性聚苯醚时，第一组合物可以具有优异的尺寸稳定性、耐冲击性、机械性能、电磁屏蔽效能和可成形性。例如，改性聚苯醚可以包含约65重量％至约75重量％的聚苯醚和约25重量％至约35重量％的聚苯乙烯。
在一个实施例中，乙烯基芳族聚合物可以包含聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氯苯乙烯和聚(α-甲基苯乙烯)中的一种或多种。例如，乙烯基芳族聚合物可以包含聚苯乙烯和高抗冲聚苯乙烯中的一种或多种。
在一个实施例中，石墨可以包含天然石墨、人造石墨和膨胀石墨中的一种或多种。当使用这种石墨时，第一组合物可以具有优异的散热性能。在一个实施例中，石墨的平均厚度范围为约500nm至约20μm。在该厚度范围内，第一组合物可以具有优异的混溶性、可分散性和散热性。
石墨烯是由以蜂窝状结构排列的sp2-键合碳原子制成的二维材料。石墨烯可以包括单层石墨烯和多层石墨烯中的一种或多种。当第一组合物包含石墨烯时，由于其导热性增加，其可以具有优异的散热性能。
在一个实施例中，石墨烯可以通过从石墨中机械剥离或使用超临界流体剥离或将石墨烯氧化物分散在溶剂中然后还原石墨烯氧化物来制备。可选地，石墨烯可以通过从碳源中进行化学气相沉积来制备。
在一个实施例中，单层石墨烯的最大长度可以为约1μm至约500μm。单层石墨烯的厚度可以为约0.1nm至约0.5nm。在一个实施例中，多层石墨烯的最大长度可以为约1μm至约500μm，厚度可以为约0.2nm至约500nm。多层石墨烯可以根据任一常规方法制备。例如，可以通过将含碳气体供应到经热处理的催化金属层上以形成石墨烯层来制备多层石墨烯。在一个实施例中，多层石墨烯可以由2至300层形成。
碳纤维是具有细石墨晶体结构的纤维状碳材料，并且可以包含人造丝基、沥青基和pan基碳纤维中的一种或多种。
本发明中使用的碳纤维的直径可以为约1μm至约25μm，最大长度可以为约100μm至约10mm。当使用满足这种条件的碳纤维时，第一组合物可以具有增加的机械强度和优异的混溶性和可成形性。在一个实施例中，碳纤维可以具有球形、层状或多边形横截面的形状。
在一个实施例中，石墨、石墨烯和碳纤维的碳含量可以为约95重量％或更多。例如，其碳含量可以为约98重量％至100重量％。如果碳含量约为小于95重量％，则第一组合物可能具有低导电性和导热性，因此摄像头模块元件的表面电阻率和热导率可能降低，并且其电磁屏蔽效能和散热性能也可能降低。
在一个实施例中，第一组合物可以包含100重量份的树脂基质和约40重量份至约200重量份的第一填料。在这种含量范围内，第一组合物可以具有优异的机械性能、散热性能和电磁屏蔽性能。例如，第一组合物可以包含100重量份的树脂基质和约40，45，50，55，60，65，70，75，100或200重量份的第一填料。
在一个实施例中，第一填料可以以约1∶5～50∶10～100的重量比包含石墨烯、碳纤维和石墨。在该重量比下，第一组合物可以具有优异的机械性能、电磁屏蔽效能和导热性。例如，第一填料可以以约1∶5～25∶25～60的重量比包含石墨烯、碳纤维和石墨。作为另一个示例，第一填料可以以约1∶10∶40的重量比包括石墨烯、碳纤维和石墨。
当前主体由第一组合物制成时，其可以具有优异的导电性和导热性，因此可以具有优异的电磁屏蔽性能和散热性能。
在一个实施例中，第一组合物具有根据astme1461测量的约10w/mk至约50w/mk的热导率，根据iec60093测量的约1000ω/平方面积或更小的表面电阻率，以及根据astmd792测量的约1.6至约2.1的比重。例如，第一组合物可以具有根据astme1461测量的约15w/mk至约30w/mk的热导率，根据iec60093测量的约10-3ω/平方面积至约100ω/平方面积的表面电阻率，以及根据astmd792测量的约1.6至约2.1的比重。
在一个实施例中，第一组合物在1.82mpa的载荷下可以具有根据astmd648测量的约200℃或更高的热变形温度(hdt)。例如，热变形温度的范围可以为约200℃至约350℃。
在一个实施例中，使用1/8英寸厚的样品，第一组合物可以具有根据astmd256测量的约2kgf·cm/cm至约5kgf·cm/cm的伊佐德(izod)冲击强度。
在一个实施例中，第一组合物在室温(23℃)下可以具有根据astmd638测量的约60mpa或更大的拉伸强度，根据astmd790测量的约80mpa或更大的挠曲强度，以及根据astmd790测量的约13000mpa或更大的挠曲模量。例如，第一组合物可以具有根据astmd638测量的约80mpa至约200mpa的拉伸强度，根据astmd790测量的约100mpa至约300mpa的挠曲强度以及根据astmd790测量的约13000mpa至约18000mpa的挠曲模量。
第二组合物
在一个实施例中，第二组合物可以是这样一种组合物，其中，碳纤维分散在树脂基质中，所述树脂基质包含聚酰胺、聚苯硫醚和改性聚苯醚中的一种或多种。可以在与上述条件相同的条件下使用树脂基质和碳纤维，因此不再赘述。
在一个实施例中，第二组合物可以包含约100重量份的树脂基质和约1重量份至约100重量份的碳纤维。当第二组合物包含上述量的树脂基质和碳纤维时，其可以具有优异的尺寸稳定性、抗冲击性、机械性能、电磁屏蔽性能和可成形性。
例如，第二组合物可以包含100重量份的树脂基质和约1，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90，95或100重量份的碳纤维。
在一个实施例中，第二组合物可以具有根据astme1461测量的约1.5w/mk至约4.0w/mk的热导率，根据iec60093测量的约100ω/平方面积或更小的表面电阻率，以及根据astmd792测量的约1.04至约1.45的比重。例如，第二组合物可以具有根据astme1461测量的约1.8w/mk至约3.5w/mk的热导率，根据iec60093测量的约10-3ω/平方面积至约102ω/平方面积的表面电阻率，以及根据astmd792测量的约1.05至约1.35的比重。
在一个实施例中，第二组合物可以具有根据astmd648测量的约200℃或更高的热变形温度(hdt)。例如，热变形温度的范围可以为约250℃至约350℃。
在一个实施例中，使用1/8英寸的样品，第二组合物可以具有根据astmd256测量的约5kgf·cm/cm至约10kgf·cm/cm的伊佐德冲击强度。
在一个实施例中，第二组合物可以具有根据astmd638测量的约200mpa或更大的拉伸强度，根据astmd790测量的约250mpa或更大的挠曲强度以及根据astmd638测量的约15000mpa或更大的挠曲模量。例如，第二组合物可以具有根据astmd638测量的约200mpa至约350mpa的拉伸强度，根据astmd790测量的约250mpa至约400mpa的挠曲强度以及根据astmd790测量的约15000mpa至约25000mpa的挠曲模量。
在一个实施例中，前主体和后主体可以由第一组合物制成。在这种情况下，可以使摄像头模块的散热性能最大化。在另一个实施例中，前主体可以由第一组合物制成，后主体可以由第二组合物制成。在这种情况下，摄像头模块可以具有优异的散热性能、电磁屏蔽性能和机械性能。
在一个实施例中，前主体和后主体可以使用超声波彼此粘合。例如，可以通过使待粘合的部分彼此接触，然后通过超声波激励使这些部分熔融粘合来将前主体和后主体彼此粘合。
在一个实施例中，可以通过频率为约20khz至约60khz且功率为约50w至约200w的超声波来激励待粘合的部分。在这种条件下，这些部分可以有效地彼此粘合。例如，可以通过频率为约20，25，30，35，40，45，50，55或60khz的超声波来激励待粘合的部分。例如，可以通过功率为约50，60，70，80，90，100，150或200w的超声波来激励待粘合的部分。
如本文中所使用的，术语“待粘合的部分”是指为了将前主体与后主体粘合而彼此接触的表面。如上所述，当使用超声波将前主体和后主体彼此粘合时，摄像头模块可以具有优异的防水性，并且可以简化工艺，这表明摄像头模块可以呈现出优异的生产率和经济效率。
在一个实施例中，前主体和后主体之间的粘合部分可以具有约20kgf或更大的粘合强度。例如，粘合强度可以为约20kgf至约100kgf。
根据本发明的车用摄像头模块能够呈现出优异的物理性能，并且不包括常规铝体，这表明其具有优异的轻质性能。此外，根据本发明的摄像头模块由于其导热性高而具有优异的散热性能，呈现出优异的电磁屏蔽性能，并且由于使用超声波进行粘合而具有优异的防水性。此外，根据本发明的摄像头模块可以节省使用常规铝体时所产生的金属压铸和表面处理成本，这表明摄像头模块具有高成本效益。此外，根据本发明的摄像头模块可以呈现出优异的生产率，因为其可以简化工艺。
在下文中，将对本发明的优选实施例进行更详细的描述。然而，应当理解，这些实施例仅出于说明性目的，并不意图以任何方式限制本发明的范围。
本领域技术人员可以轻而易举地预期到本文中未描述的内容，因此对其描述进行省略。
示例和比较例
(a)第一组合物：作为树脂基质，制备包含70重量％聚苯醚和30重量％聚苯乙烯的改性聚苯醚；并且作为第一填料，以1∶10∶40的重量比制备石墨烯、碳纤维和石墨。将50重量份的第一填料均匀分散在100重量份的树脂基质中，从而制备第一组合物。
(b)第二组合物：作为树脂基质，制备包含70重量％聚苯醚和30重量％聚苯乙烯的改性聚苯醚。将30重量份的碳纤维均匀地分散在100重量份的树脂基质中，从而制备第二组合物。
(c)第三组合物：制备包含70重量％聚苯醚和30重量％聚苯乙烯的改性聚苯醚。
示例1
如图1所示，透镜单元包括：透镜部分，其包括一个或多个透镜并被配置用于使光通过其中；和镜片支持物，被配置用于支持透镜部分。所述透镜单元容纳在使用第一组合物形成的前主体中。接下来，放置图像传感器使得其光轴与透镜单元的光轴重合，pcb安装有图像传感器，屏蔽罩安装有pcb，并且连接器与pcb电性连接以便向pcb供电，这些元件与前主体顺序结合。然后，将前主体与使用第二组合物形成的后主体组合，并通过以频率为40khz且功率为100w的超声波激励前主体和后主体的待粘合部分0.3秒来使其彼此熔融粘合，从而制造出摄像头模块。前主体与后主体之间的粘合强度为35kgf。
示例2
以与示例1中所述相同的方式制造摄像头模块，不同之处在于对采用第一组合物形成的前主体和采用第一组合物形成的后主体进行使用。前主体与后主体之间的粘合强度为21kgf。
示例3
以与示例1中所述相同的方式制造摄像头模块，不同之处在于对采用第一组合物形成的前主体和采用第三组合物形成的后主体进行使用。前主体与后主体之间的粘合强度为22kgf。
比较例
以与实施例1中所述相同的方式制造摄像头模块，不同之处在于采用第三组合物形成前主体。前主体与后主体之间的粘合强度为20kgf。
物理性质的评估
以下列方式测量第一、第二和第三组合物的物理性质。此外，对于示例1-3以及比较例中制造的各摄像头模块，在每个摄像头模块外的温度为75℃的条件下，将热电偶连接到图像传感器的中心。接下来，通过施加电力来操作每个摄像头模块，在该状态下，使用数据记录器(德国ahlborn)测量图像传感器的温度4小时。如下表2示出了热平衡下的图像传感器温度。
(1)热导率(w/mk)：根据astme1461(平面方式)测量。
(2)表面电阻率(ω/平方面积)：根据iec60093测量。
(3)比重：根据astmd792测量。
(4)热变形温度(℃)：根据astmd648测量。
(5)伊佐德冲击强度(kgf·cm/cm)：在室温下使用1/8英寸厚的样品根据astmd256测量。
(6)拉伸强度(mpa)：根据astmd638测量。
(7)挠曲强度(mpa)和挠曲模量(mpa)：根据astmd790测量。
(8)电磁屏蔽效能(db，100mhz)：根据astmd4935测量。
表1
表2
从上述表1和表2所示的测量结果可以看出，当使用如本发明示例1至3中所述的第一组合物形成前主体时，前主体由于其高热导率呈现出优异的散热性能，因此图像传感器温度可以保持在低水平。此外，在这种情况下，前主体具有优异的电磁屏蔽性能。具体地，可以看出，当对如示例1所述的采用第一组合物形成的前主体和采用第二组合物形成的后主体进行使用时，摄像头模块可以呈现出高水密性、高机械强度、高电磁屏蔽效能和优异的散热性能。
另外，如上述表1和2所示，在对根据本发明所述的采用第一和第二组合物形成的前主体和后主体不进行使用的比较例的情况下，摄像头模块由于其低热导率而散热性能较差，并且由于其表面电阻率低呈现出低的电磁屏蔽效能。
虽然以上已经对各种实施例进行了描述，但是本领域技术人员应理解所描述的实施例仅作为示例。因此，本文中所述的车用摄像头模块不应该基于所述实施例进行限制。