用于制造摄像机模块和摄像机模块组的方法与流程

本发明涉及一种用于制造摄像机模块和摄像机模块组的方法。

背景技术：

从现有技术(例如从de102006006113a1)已知多个用于制造摄像机模块的方法。

技术实现要素：

本发明说明了一种用于制造由至少两个摄像机模块组成的摄像机模块组的方法，其中，每个摄像机模块包括电路载体、图像传感器和至少一个光学元件，所述方法具有以下步骤：

·将所述图像传感器施加到电路载体上；

·将保护层施加到所述电路载体上，其中，所述图像传感器不被所述保护层覆盖或者说被空出；

·借助于注塑方法和/或压印方法将光学元件施加到图像传感器上。

图像传感器不被保护层覆盖尤其意味着：图像传感器的有效面不被覆盖。因为保护层能够是不透光的，否则可能会导致传感器损坏。图像传感器的边缘区域也能够被保护层遮盖，从而这类实施方案也落入保护范围。因此，图像传感器的至少部分区域、尤其光学有效部分区域必须空出或者不被保护层覆盖。

这种方法提供下述优点：借助这种方法使所制造的摄像机模块的电子装置相对于环境影响完全被保护。此外，由于有针对性地功能集成和与功能相适应的材料使用而需要非常少的作业步骤和零件。此外，简单并且节省空间地实施这种构造。因此，能够借助于这种方法成本便宜地在大的规格尺寸中制造最小的摄像机传感器。

所述方法的另外的优点是：由于紧凑的结构形式和在完整浇注(verguss)中的结构而产生的高可靠性；在将图像传感器直接封装在传感器支架/系统电路板上时暴露光学有效面；和以大规格尺寸的并因此成本低的电路板制造摄像机模块的可行性。此外，能够使用平面装配技术用于装备集成的构件，所述构件部分地也具有窄光栅尺寸。通过在成型方法中封装敏感的结构元件和系统，实现了由于组件的保护产生的摄像机模块的高可靠性。此外，如果电子构件通过嵌入技术集成到电路载体中，就能够实现高的封装密度。此外，能够实现以卷对卷方法(rollezurolleverfahren)将摄像机模块装备到膜上或以大的有用部(groβnutzen)装备到电路板上。在该方法中，全新的膜由一个卷展开并且同时已经使用过的膜又被第二卷卷绕。借助该方法能够实现非常快的节拍时间。

对注塑方法替代地或者补充地，也能够为了压印透镜使用压印方法。在此，首先能够用膏状的透镜材料完全地或者部分地填充lpm封装的空腔，并且接着以uv和/或热硬化作业通过曝光和/或加热的压印作业使透镜材料硬化。

所述方法的这种实施方式提供下述优点：在填充空腔之前，测定成像器的光学窗口，并且以此方式能够使压印印模非常准确地相对于所述光学窗口在x、y和z位置上定向。完全取消有公差地置入到相应的工具中。此外，实现构成透镜组。

在所述方法的另一实施方式中，电路载体构造为膜。在此，所述膜尤其涉及用玻璃纤维强化的环氧树脂膜，该环氧树脂膜具有施加的导体通路。

本发明的这种实施方式提供下述优点：实现成本非常便宜地生产摄像机模块。所述膜能够非常薄地设计并且能够具有小于250μm、尤其小于210μm、进一步尤其小于200μm的厚度。尤其用玻璃纤维强化的膜适合作为电路载体。膜的基本成分能够例如由环氧树脂构成。可选地，膜也能够装备有导体通路，所述导体通路例如用已知的电路板技术制造。所述导体通路例如能够由铜或类似材料制成。

在该方法的另一实施方式中，由至少两个位层构造电路载体，其中，在所述位层之间嵌入至少一个电子组件。

在此，各个位层尤其能够构造导体膜，该导体膜尤其能够以玻璃纤维强化并且由环氧树脂制造。为了制造电路载体，所述膜能够被层状压叠。在至少两个膜之间安装至少一个电子组件，例如计算单元。也能够在所述位层之间安装/嵌入多个电子组件。

所述方法的这个实施方式提供以下优点：能够制造非常紧凑的摄像机模块，因为通过嵌入另外的光学组件而不再需要在电路载体表面上为所述光学组件设置的面。

在所述方法的另一实施方式中，所述方法具有将焊点设置到摄像机模块上的附加步骤。在此，焊点尤其构造为焊料凸块。

施加所述焊点可选地能够在去除工件有用部(werkstücknutzen)之后进行。在此例如在电路板的背侧上进行设置。替代于设置焊料凸块，也能够实施其它触点接通，例如通过插接件或类似装置。

在所述方法的另一实施方式中，机械地相互连接摄像机模块。在这里，尤其将摄像机模块的电路载体相互连接。在这里，电路载体尤其通过连贯的导体膜和/或电路板相互连接或者说由所述连贯的导体膜和/或电路板构成。

本发明的这个实施方式具有下述优点：所有摄像机模块都在共同的、机械连接的基质上制造，并且因此能够借助一个方法步骤同时加工多个摄像机模块。由此提高用于制造摄像机模块的节拍时间，由此能够实现成本更低和更快的制造。所述共同的基质尤其能够是下述导体膜：该导体膜同时构成各个摄像机模块的电路载体。替代地也能够设想，通过以下方式将摄像机模块机械地相互连接：它们被施加在共同的基质上，例如施加在与摄像机模块的电子装置去耦合的膜。由此也能够一起加工摄像机模块并且实现所给出的优点。

在所述方法的另一实施方式中，摄像机模块组在导体膜上制造并且由至少四个摄像机模块组成。所述摄像机模块在此尤其成行和成列地布置。

本发明的这个实施方式具有以下优点：又能够同时加工多个摄像机模块，此外，所述摄像机模块被定向为使得能够实现精确加工。通过预给定的模型，能够制成相应的工具，所述工具能够实现可靠和高精度的制造。此外，在这种布置的情况下，能够例如借助铣刀或锯实现简单地分离摄像机模块。在此，摄像机模块能够例如布置成至少两行和两列，进一步尤其布置成至少10行和10列。

替代地，模块也能够仅布置成一行。根据所使用的电路板和/或导体膜和工具，不同的布置能够是有利的。

在本发明的另一实施方式中，借助于局部压力成型方法(lpm-verfahrens)进行保护层的施加，在该方法中，将成型料施加到分离膜上，并且随后局部地压到电路载体上和/或压到安装在电路载体上的组件上。

在此，分离膜能够被布置为使得该分离膜覆盖成型工具，从而所述分离膜使所述工具不与成型料接触。因此，分离膜将成型工具与成型料分离。因为分离膜也设置在成型工具和摄像机模块之间，所以所述膜具有保护摄像机模块免受在成型工具与摄像机模块形成直接接触时会损坏的优点。此外，防止工具被成型料污染，由此能够快速以及可靠地实施成型作业。在此，局部尤其意味着，压力不是均匀地被施加到电路载体上，而是局部地被施加在非关键位置处。这例如通过释放传感器载体的确定区域来确保。此外，能够借助单个柱体进行按压，所述柱体的面积比所述电路载体的面积小，由此在两个按压柱体之间的空隙中存在的压力不同于直接在按压柱体下方的压力。

此外，本发明的该实施方式提供以下优点：使得能够将成型料或保护层高精度地施加到电子组件和电路板上。同时，使用该方法能够实现排除预定义的区域，所述预定义的区域因此不被成型料覆盖。由此能够空出图像传感器的有效区域，从而能够确保优化的图像质量。此外，在局部压力成型方法中能够适配按压压力，使得不发生摄像机模块的损坏。借助该方法施加的由成型料构成的保护层能够具有不同的厚度。在此，经验证大约1mm厚的层是有利的。然而厚度能够根据应用情况变化。尤其在该方法中，保护层厚度以小于1.5mm、尤其小于1.1mm、尤其小于1mm的厚度施加。

安装到电路载体上的部件能够是任意的电子构件。例如能够是芯片(例如处理器)和/或能够是二极管和/或导体通路。

在本发明的另一实施方式中，成型料在硬化的状态下是不透光的。在此，成型料尤其由环氧树脂构成。

本发明的这个实施方式提供以下优点：电路载体和必要时布置在其上的元件被保护免受辐射、介质、温度应力等。由此能够提高摄像机模块的使用寿命和可靠性。代替环氧树脂也能使用具有类似材料特性的其它材料。

在本发明的另一实施方式中，以注塑方法和/或压印方法将光学元件成型为透镜。透镜也能够仅理解为具有小的弯曲或没有弯曲的光学有效层。

本发明的这个实施方式提供以下优点：所有透镜都能够在一个作业中自动化地制造并且同时被安装。因此，不需要手动或机械地单个装备。由此能够节省制造成本并且缩短生产时间。

为了以注塑方法制造并同时安装透镜，注射料、例如能够是液体硅橡胶(liquid-silikon-rubber(lsr))或者仅注射到暴露的区域中，或者分布到摄像机模块的整个面上。局部地注射到暴露的面中提供了需要少量材料的优点。与之相反地，在大面积施加注射料时能够使用少的注射喷嘴。

在所述方法的另一实施方式中，轮廓冲模被用于成型透镜，使得透镜被凹形、凸形或平面平行地成型。

本发明的这个实施方式提供以下优点：根据应用情况能够为摄像机模块装备不同的透镜。由此能够根据要求借助相同的方法制造不同的摄像机模块。仅需更换轮廓冲模。

在所述方法的另一实施方式中，在透镜表面上引入微结构。

本发明的该实施方式提供以下优点：在透镜的制造作业中，将下述轮廓施加到所述透镜上，所述轮廓引起附加的积极光学特性。例如能够施加具有防反射特性的微结构。

在所述方法的另一实施方式中，该方法具有将光学器件支架安装到摄像机模块上的附加步骤。

本发明的这个实施方式提供下述优点：以非常紧凑的结构形式实现包括光学器件支架在内和可能地包括壳体在内的完整摄像机模块的制造。

用于制造摄像机模块的方法，其中，首先相应于以上所说明的方法制造摄像机模块组，并且所述方法具有分离摄像机模块的附加步骤，尤其借助于铣刀和/或锯进行分离。

本发明的这个实施方式提供以下优点：该方法提供制成的摄像机模块，所述摄像机模块能够以这种形状直接安装到摄像机/摄像机系统中。

附图说明

图1示出用于制造摄像机模块组的工具。

图2示出在工具中的摄像机模块组。(未示出膜)

图3示出在工具中的摄像机模块的截面视图。

图4示出在成型过程之后的摄像机模块。

图5示出在载体膜上的制成的摄像机模块组。

图6示出示意性的方法流程图。

图7示出另一示意性的方法流程图。

图8示出制成的分离的摄像机模块。

具体实施方式

在图5中示例性地示出制成的摄像机模块组500。该摄像机模块组500在连贯的导体膜上制造，在该实施例中，所述导体膜构成共同的电路载体。

摄像机模块组500由多个摄像机模块400组成，所述摄像机模块能够呈现不同的尺寸和形状。在图4中示例性地示出由电路载体、图像传感器303和至少一个光学元件构成的摄像机模块400。该摄像机模块400大部分被成型料402覆盖。在成型过程中仅在图像传感器303上的区域和在接触位置401处的区域被空出。根据实施例，例如当接触位置401位于侧向和/或位于电路载体的背侧(即不在安装有图像传感器的一侧上)时，也能够仅空出图像传感器303上的区域。由于所述光学元件的透明性，其不可见，但是直接位于图像传感器303前方/图像传感器303上。

在图3中示例性地示出在摄像机模块组的制造作业中确定的成型方法。示出截面图，该截面图示例性地将成型料305安装到电路载体301的区域中。在电路载体上安装有图像传感器303。此外，另外的电子组件304位于电路载体301上，在该实施例中是多个计算单元。

为了施加成型料305，所述电路载体安装在压紧板302上。在该实施例中，所述电路载体通过在压紧板302上施加负压(抽吸)被保持在位置中。

膜103被施加到工具下部件308上，所述膜从一个卷105展开并且又卷绕到另一卷106上。在结束的成型过程之后，能够以这种方式实现工具下部件快速地装备未使用的膜103。由此不发生工具的污染，并且可能残留在膜上的成型料残余不影响和/或不弄脏在下一个成型过程中加工的摄像机模块。

工具下部件308具有至少一个空腔，在施加膜106之后，成型料305被施加到该空腔中。为了将电路载体301的确定区域或者在电路载体301上的各个组件303空出并且不被成型料覆盖，能够在确定位置将隔板202接合在工具下部件308中。借助这些隔板202能够确保没有成型料305被压到图像传感器303上，并且该图像传感器保持空出。

为了避免在成型料下方的气泡，在所述实施例中，在工具下部件308和压紧板302或者说摄像机模块之间产生真空或者降低空气密度。随后，成型料305局部地借助压缩柱体207按压到电路载体301上或者按压到安装在电路载体301上的组件304上。

在图2中再次示出用于“局部压力成型(localpressuremolding)”的工具。为了产生用于该方法的、在工具下部件和压紧板302之间的优化间距，能够附加地将间隔元件107放置到工具下部件308上，该间隔元件的高度能够变化。在图2所示的结构中制造由四个摄像机模块101组成的摄像机模块组。也能够看到用于密封(空出)图像传感器303的探测区域的密封隔板202。

此外，在图1中再次示出用于将成型料305施加到传感器载体301/电子组件304包括用于膜103的卷105、106上的工具。

在图6中示出用于制造摄像机模块组101的方法的实施例的方法流程。在这里，摄像机模块组101由至少两个摄像机模块(在该实施例中，由四个摄像机模块)组成，其中，每个摄像机模块包括电路载体301、图像传感器303和至少一个光学元件。所述方法在步骤601中开始。

在步骤602中，图像传感器303施加到电路载体301上。在该实施例中，通过导体膜实现该电路载体301，在该导体膜上电镀地施加有导体通路。

在步骤603中，借助于局部压力成型方法将保护层808施加到电路载体303/导体膜上并且施加到安装在其上的电部件304上。在这里，图像传感器303不被保护层808覆盖并且因此空出。

在步骤604中，在空出的图像传感器303的区域中施加光学元件。这借助于注塑方法进行。借助之前保存的标记出未被成型料305覆盖的位置的参考标记，光学元件能够被精确地安装到空出的图像传感器303上。

所述方法在步骤605中结束。

在另一实施例中，该方法包括将摄像机模块组101的各个摄像机模块分离的附加步骤。为此，各个摄像机模块借助于锯相互分离。在另一方法中，为此使用铣刀。

在另一实施例中，该方法包括将光学器件支架施加到摄像机模块组101的摄像机模块上的附加步骤。由此产生下述摄像机模块，该摄像机模块几乎在没有进一步加工的情况下构成有完全功能能力的摄像机。

在下一个实施例中说明另一方法，借助该方法能够明显简化车用摄像机的装配并且实现显著更小的结构形式。在此，为了制造摄像机模块，电子组件(无源和有源构件)的大部分以最小的结构形式、以尽量小的封装或作为裸芯片(baredies)嵌入到电路板中。随后，图像传感器/成像器芯片作为倒装芯片(flipchip)或以板上芯片(chiponboard，cob)技术装配到所述电路板上。该技术使得能够实现在非常紧凑的结构形式中仅使用一个电路板。如此以面板规格制造的电路板现在在局部压力成型方法中被覆盖成型，其中，在这个作业中，成像器构件的光学有效窗口保持暴露。在进一步的作业步骤中，将光学透镜喷射在成型壳体上，其中，参考之前引入到结构形状中的参考标记。

在图7中简要示出用于制造摄像机模块组的方法所需要的方法步骤。该方法开始于步骤701。

在步骤702中，进行摄像机的电子结构组的制造。在此，为了小型化，将最小的组件或未封装的构件(裸芯片)嵌入到电路板中或装配在电路板上。在此，使用本领域技术人员已知的技术。目标是通过电子装置的这种高集成度在高可靠性的情况下实现尽可能小的安装空间。

在步骤703中，成像器芯片303以cob技术装配到以上述方式制造的电路板上。在替代的实施方式中，芯片也作为微球栅阵列(mikroballgridarray，μbga)或作为裸芯倒装芯片(baredieflipchip)装配在该电路板上。

在步骤704中，装备的电路板被置入到在图1-3示出的面成型工具中，或者优选地被引入和固定到工具上部件302中。在此，传感器结构向下指向。借助分离膜103覆盖在工具下部件308中引入的用于成型料305的空腔，并且通过真空通道作用到空腔的轮廓上。随后将成型料液态地或者粒化地有针对性地计量加料到空腔区域中，以便在闭合工具时，传感器面不与成型料润湿。分离膜103保护成像器303的敏感的传感器面并且将其相对于成型料305密封。计量加料的成型料305被热的工具表面液化，并且工具能够被闭合。在工具被完全闭合之前，真空短暂作用到空腔上，以避免在成型包中出现气泡。

成型料305在空腔中的流动和成型料305的成型内压力的建立通过工具下部件中的压缩柱体/活塞207被限定地实施，所述压缩柱体/活塞从下方在空腔的下述区域中压到分离膜103上，所述区域之后被隔开并且因此在以后的单有用部(einzelnutzen)处不可见。由此实现暴露成像器303的传感器膜片并且实现成型包的有针对性的排气。

在步骤705中进行光学元件的施加。在此，各个透镜和/或透镜系统通过注射方法直接注塑到成型料上和成像器的光学窗口上。为此使用特别标记，以便确保透镜相对于封装的成像器303的优化定向。在该实施例中，为了注塑透镜系统使用双组分注塑工具以及注塑机。注塑机配备有弹性体集料(例如用于液体硅橡胶(lsr))和操作系统。

为了施加透镜，在第一步骤中，摄像机模块组101通过操作系统置于打开的注塑工具中并且借助定心销和真空固定在卸料侧。在闭合工具之后，通过打开冷却的针阀封闭式喷嘴，将摄像机模块组101随透明塑料覆盖喷射。在此，透明组分或者是液体硅树脂或者是基于聚氨酯或环氧树脂的透明浇注料。这种材料例如能够是momentive公司的siloprenlsr7090。工具空腔能够通过更换轮廓冲模选择性地凹形、凸形或平面平行地实施。为了透镜表面的防反射，能够在轮廓冲模的成型表面上引入微结构，该微结构通过低粘度的第一组分优化地成型。在该实施例中，使用凹形的成型冲模，该成型冲模也具有微结构，通过该微结构，光学元件在其成型之后具有防反射特性。

注塑工具通常借助电子加热筒加热到120℃至180℃，从而实现透明组份的润湿。为了得到透明浇注料在电路载体上的更好的粘附，所述电路载体在该实施例中借助等离子体和底漆(primer)预处理。在预给定的润湿时间之后从工具中取出浇注的多芯片模块。可选地，在该位置还能够将光学器件支架安装到摄像机模块上。

在可选的步骤706中，在从注塑工具中取出摄像机模块组件之后，在电路板的背侧上安装钎焊所需的焊料凸块801。

在进一步可选的步骤707中，制成的电子单个电路/摄像机模块从有用部复合结构(nutzenverbund)/摄像机模块组分离。这能够通过锯、铣削或类似作业实现，其中，在该实施例中使用铣削。

所述方法在步骤708中结束。

图8再次示出制成的摄像机模块800。图像传感器806在该摄像机模块800中施加在多层的电路载体805上。电路载体805由多层导体膜组成，所述导体膜又由玻璃纤维强化的环氧树脂构造或层状压叠。另外的嵌入(embedded)的电子组件803位于电路载体805内，所述电子组件使得能够实现摄像机模块800的非常紧凑的结构。除图像传感器806外，另外的电子组件804和电接头807也位于电路载体805上，它们被施加的成型料808保护。在图像传感器806上施加光学组件802。焊料凸块801位于底侧用于触点接触摄像机模块。

对注塑方法替代地或者补充地，在另一实施例中，使用压印方法用于压印透镜。在此，首先用膏状透镜材料完全地或者部分地填充lpm封装的空腔，并且接着用uv和热固化作业通过曝光和加热的压印作业使透镜材料硬化。在用膏状材料填充空腔之前，测定图像传感器的光学窗口，并且基于这种测定进行压印印模相对于光学窗口在x、y和z方向上的定向。

完全取消有公差地置入到相应的工具中。此外，实现构成透镜组。此外，这个作业与以上所提到的作业步骤完全兼容。这意味着，摄像机模块组能够借助于相同作业链在一个线上以同样的有用部(nutzen)制造。在这里，分离有用部也在各个摄像机模块完全制造之后才进行。

在另一实施例中，在成像器上的空腔的填充借助光学作用的塑料(例如借助delo光学材料、例如delophobond或者delokatiobond)进行。在图像传感器上的第一透镜的硬化和模压借助于合适的压印印模进行。在该实施例中，所述压印印模透明地成型，从而借助于uv硬化直接使材料在压印作业时硬化。

在另一实施例中，被预压印的透镜直接借助于合适的支架安装在封装上。透镜借助于uv硬化安装并且在一个工序中硬化。接着，进行制造另外的透镜和构成透镜组，其中，将相当于第一透镜的透镜安装在合适的支架上。为此，使用一种合适的模具作为支架或者支架结构，所述模具用lpm方法构造。

因此，借助于以本申请为基础的方法能够将预成型的透镜具有或者没有支架地施加在封装结构上。这些透镜能够被粘住，或者然而在硬化作业中在没有另外的粘接剂的情况下直接装配。由于在透镜边缘处安装的支架结构的相应成型的几何形状，能够重复所述作业用于另外的堆叠。附加地，支架也能够由其它材料(例如玻璃)制造并且所述作业以多个步骤进行。