專利名稱：具有光學(xué)模塊和支撐板的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)裝置，包括光學(xué)模塊和支撐板，在支撐板上設(shè)置圖像接收元件。
背景技術(shù)：
光學(xué)模塊(例如物鏡)與支架殼體(例如物鏡架或攝像機(jī)殼體)的連接可采用各種各樣的連接技術(shù)。此時(shí)，攝像機(jī)的成像質(zhì)量除了與攝像機(jī)固有公差和安裝公差有關(guān)外，主要取決于光學(xué)模塊和支架殼體間的連接質(zhì)量。此外，安裝公差和位置公差、尤其是比如支架殼體中物鏡的滾動(dòng)角度、偏離角度和俯仰角度對攝像機(jī)的功能也有巨大的影響。另外，與連接技術(shù)無關(guān)，通常還需要對光學(xué)模塊與支架殼體之間進(jìn)行極好、長期穩(wěn)定的校準(zhǔn)。在圖像接收元件上方定位物鏡時(shí)常使用一種結(jié)構(gòu)，其中物鏡架與印刷電路板(例如柔性印刷電路板)相連接。而在印刷電路板上裝有一個(gè)圖像接收元件，例如圖像芯片(成像器)，其中印刷電路板本身固定在支撐板上。在此，圖像接收元件通常焊接在印刷電路板上。也可選用所謂的板載芯片技術(shù)，將圖像接收元件直接粘貼在印刷電路板上，并通過壓接建立接通。用于在圖像接收元件上方定位光學(xué)模塊的上述光學(xué)裝置的缺點(diǎn)是，粘合劑固化時(shí)產(chǎn)生的收縮直接影響光學(xué)裝置的聚焦效果。而且，圖像接收元件/印刷電路板/支撐板結(jié)構(gòu)，亦即，圖像接收元件安裝在印刷電路板上、印刷電路板安裝在支撐板上，這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于，印刷電路板的影響因素，比如公差、溫度狀況和老化，同樣會影響光學(xué)裝置的聚焦，因?yàn)楣鈱W(xué)模塊或物鏡通過物鏡架直接與印刷電路板連接。此外，物鏡架之類元件與例如柔性印刷電路板的直接粘接——和在已知裝置中一樣——非常難以實(shí)現(xiàn)。除此之外，其他已知的、用于在圖像接收元件上對齊和連接光學(xué)模塊的裝置的缺點(diǎn)在于，其中一側(cè)具有許多單個(gè)部件的通常較復(fù)雜的攝像機(jī)結(jié)構(gòu)，以及由于錯(cuò)綜復(fù)雜的制造部件而導(dǎo)致制造費(fèi)用提高。

發(fā)明內(nèi)容
因此，以本發(fā)明為基礎(chǔ)的任務(wù)是，給出一種光學(xué)裝置，其中用盡可能少的制造和調(diào)整費(fèi)用在圖像接收元件上實(shí)現(xiàn)光學(xué)模塊的定位。此定位在公差方面以及對諸如溫度變化特性和老化等影響因素盡可能魯棒，并且需要盡可能少的待相互連接的部件。本發(fā)明的一個(gè)主要想法是，將圖像接收元件直接設(shè)置在支撐板上，以及將印刷電路板安裝在支撐板下方。由此得出一種有利的圖像接收元件/支撐板/印刷電路板結(jié)構(gòu)方式，其中圖像接收元件直接放置在支撐板上，這與現(xiàn)有技術(shù)中已知裝置相比具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。一方面，圖像接收元件設(shè)置在支撐板上，尤其是當(dāng)支撐板設(shè)計(jì)為金屬板時(shí)，能產(chǎn)生良好的熱連接或散熱。通過將光學(xué)模塊和圖像接收元件設(shè)置在支撐板的一側(cè)以及印刷電路板設(shè)置在支撐板的另一側(cè)，使不同的部件能以有利的方式相互分開。這尤其涉及使無源部件(如印刷電路板和其他裝在印刷電路板上諸如電阻的可能的無源器件)與必須借助特殊方法(如通過粘合方法和/或焊接方法)安裝在支撐板上的部件分離開來。這種分離的目的是，比如可避免(如圖像接收元件的)各有源和無源部件受到污染。因此，優(yōu)選首先將無源部件裝在印刷電路板上，而在稍后的工藝步驟中將圖像接收元件安裝在支撐板上。此外，上述影響因素如印刷電路板的老化或熱性能不會再對光學(xué)裝置的聚焦產(chǎn)生影響。光學(xué)模塊、特別是物鏡的粘合，根據(jù)本發(fā)明可直接在支撐板上進(jìn)行，因而與已知光學(xué)裝置相比可省掉一個(gè)物鏡架部件。另外，還可根據(jù)對粘合的要求和光學(xué)模塊殼體的膨脹系數(shù)優(yōu)選支撐板材料。在本發(fā)明的一種變體中，圖像接收元件設(shè)置在支撐板內(nèi)的一個(gè)缺口中并裝配在印刷電路板上。對應(yīng)于圖像接收元件/支撐板/印刷電路板結(jié)構(gòu)，這種變體同樣具有光學(xué)模塊可直接與支撐板連接的主要優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置包括光學(xué)模塊、圖像接收元件、印刷電路板和支撐板。此夕卜，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置還包括圖像接收元件和印刷電路板之間的電氣接通。支撐板在此優(yōu)選如此設(shè)計(jì)，使得圖像接收元件設(shè)置在一側(cè)，而印刷電路板設(shè)置在
另一側(cè)。光學(xué)模塊優(yōu)選包括至少一個(gè)透鏡，并與支撐板連接，其中光學(xué)模塊尤其安裝在支撐板的裝有圖像接收元件的一側(cè)，在該圖像接收元件上定位。支撐板和光學(xué)模塊之間的連接優(yōu)選采用粘接方式。根據(jù)本發(fā)明得出有利的圖像接收元件/支撐板/印刷電路板結(jié)構(gòu)(圖像接收元件安裝在支撐板上，支撐板安裝在印刷電路板上)。除粘接外，在光學(xué)模塊和支撐板之間也可采用例如焊接等任何其他可能的連接技術(shù)。光學(xué)模塊例如是物鏡、物鏡架和/或是物鏡和物鏡架的結(jié)合。印刷電路板，例如柔性印刷電路板，主要由電絕緣材料構(gòu)成，并被設(shè)計(jì)具有在其上面粘貼的導(dǎo)電連接，以及可選擇具有其他的電氣和/或機(jī)電器件。圖像接收元件主要指圖像接收芯片以及成像器芯片，例如CMOS芯片或CXD芯片。支撐板可以構(gòu)造為金屬板或陶瓷板。支撐板主要用與光學(xué)模塊相同的材料制成，例如，如果光學(xué)模塊是物鏡，主要用與物鏡殼體相同的材料制成。支撐板設(shè)計(jì)為金屬板的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)尤其是，與現(xiàn)有技術(shù)中已知的裝置相比，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置長期穩(wěn)定性更好。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，光學(xué)模塊、圖像接收元件和/或印刷電路板直接與支撐板連接。連接可例如以粘接和/或焊接方式實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施變體中，支撐板包含至少一個(gè)缺口。該至少一個(gè)缺口例如可是環(huán)形或長方形，優(yōu)選構(gòu)造在支撐板內(nèi)圖像接收元件旁邊或在圖像接收元件周圍和/或部分在圖像接收元件下方。圖像接收元件和印刷電路板之間的電氣接通尤其是穿過該至少一個(gè)缺口實(shí)現(xiàn)。在此優(yōu)選通過壓接(例如導(dǎo)線壓接)來實(shí)現(xiàn)穿過該至少一個(gè)缺口的接通。在本發(fā)明的另一個(gè)可選實(shí)施變體中，支撐板有兩個(gè)缺口，這兩個(gè)缺口優(yōu)選設(shè)置在支撐板中圖像接收元件的兩個(gè)相對的側(cè)面，也可選擇部分在圖像接收元件下方。圖像接收元件和印刷電路板之間的電氣接通尤其是穿過兩個(gè)缺口來實(shí)現(xiàn)。在此優(yōu)選通過壓接來實(shí)現(xiàn)穿過兩個(gè)缺口的接通。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，支撐板有一個(gè)以圖像接收元件的形狀構(gòu)造的缺口。相對圖像接收元件，缺口在此可選擇具有一定的裕量。
在另一個(gè)可選實(shí)施變體中，缺口構(gòu)造在支撐板中，其中圖像元件設(shè)置在缺口上方和/或在缺口內(nèi)。此時(shí)，圖像接收元件和印刷電路板之間的接通優(yōu)選通過焊珠來實(shí)現(xiàn)。為此，圖像接收元件可例如采用如BGA成像器。其中，BGA尤其是代表球柵陣列(Ball GridArray)。BGA成像器包括部件下側(cè)面上的球形焊接端子，也就是說，在設(shè)計(jì)為BGA成像器的圖像接收器件中，觸點(diǎn)優(yōu)選實(shí)現(xiàn)為圖像接收元件背面上的焊珠。每個(gè)CMOS或CCD芯片都可實(shí)現(xiàn)為BGA成像器。圖像接收元件和印刷電路板之間的電氣接通也可選地通過壓接——比如以引線壓接或芯片焊接的方式——來實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，光學(xué)模塊和/或支撐板和/或印刷電路板是旋轉(zhuǎn)對稱的。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，支撐板設(shè)計(jì)為薄壁碟形金屬板件并可具有一個(gè)向上彎曲的邊緣區(qū)域。支撐板優(yōu)選有至少一個(gè)波浪形突出部。波浪形突出部在此優(yōu)選設(shè)置在支撐板碟形面的裝有圖像接收元件的一側(cè)。波浪形突出部(例如是圓形或環(huán)形)在此可以設(shè)置在圖像接收元件周圍。由此尤其是在圖像接收元件周圍限制出一個(gè)內(nèi)部容積，在該內(nèi)部容積中可以設(shè)置用于填塞的填料。


以下的說明和附圖介紹了其他優(yōu)點(diǎn)以及可選設(shè)計(jì)方案。附圖簡要說明了實(shí)施例，并通過下面說明進(jìn)行詳細(xì)闡述。
具體實(shí)施例方式圖1所示裝置是現(xiàn)有技術(shù)中已知的光學(xué)裝置I的一個(gè)示例。在支架殼體12(這種情況下是物鏡架)和光學(xué)模塊2 (這種情況下是物鏡)之間設(shè)置了粘合道3。物鏡架12通過印刷電路板4與圖像接收元件6連接，其中在印刷電路板4下面安裝了支撐板5，在印刷電路板4上方安裝了圖像接收元件6。圖1中的圖像接收元件6是一個(gè)通過焊珠7與印刷電路板4觸點(diǎn)接通的圖像芯片，或者是球柵封裝的圖像芯片。在此，球柵封裝尤其是圖像芯片的一種封裝方式，其中用于封裝的端子位于芯片下側(cè)上。這些端子是小焊珠(英語:balls)，其優(yōu)選排列于由行和列組成的柵格中(英語:grid)。這些焊珠例如焊接時(shí)在焊接爐中熔化，并與印刷電路板的例如是銅的材料連接。此時(shí)，物鏡架12直接與印刷電路板4連接。圖1所示的圖像接收元件/印刷電路板/支撐板的結(jié)構(gòu)形式(圖像接收元件6在印刷電路板4上，印刷電路板4在支撐板5上)具有如下缺點(diǎn)，即，印刷電路板4的影響——例如公差、溫度變化特性和老化——會直接影響光學(xué)裝置I的聚焦。光學(xué)模塊2擁有多個(gè)光學(xué)元件2.1，這些光學(xué)元件主要是透鏡。圖2所示是現(xiàn)有技術(shù)中已知的光學(xué)裝置I的另一個(gè)例子。該光學(xué)裝置I的結(jié)構(gòu)大部分與圖1的描述相同，其中圖2的圖像接收元件6直接粘貼在印刷電路板4上，并且其中圖像接收元件6和印刷電路板4之間的觸點(diǎn)接通通過壓接8 (Bonds)來實(shí)現(xiàn)。此外，圖2的圖像接收元件6還有一個(gè)玻璃罩6.1。根據(jù)本發(fā)明在印刷電路板4上可設(shè)置其他無源部件13，例如電氣的或機(jī)電的組件。圖2中在印刷電路板4上示例性地設(shè)置了一個(gè)電阻作為一種可能的其他無源部件13。
在圖3中示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置I的一個(gè)示例。在此情況下，圖像接收元件6直接設(shè)置在支撐板5上并與其連接。印刷電路板4位于支撐板5的下方，該印刷電路板4可選地帶有一個(gè)或多個(gè)無源部件13，例如帶有一個(gè)或多個(gè)電阻。光學(xué)模塊2通過圖像接收元件6設(shè)置在支撐板5上，并通過粘接——主要是通過粘合道3——直接與支撐板連接，由此可補(bǔ)償例如制造和/或裝配公差。并以此得出有利的圖像接收元件/支撐板/印刷電路板結(jié)構(gòu)(圖像接收元件6在支撐板5上，支撐板5在印刷電路板4上)。在圖3中，圖像接收元件6和印刷電路板4之間的觸點(diǎn)接通示例性地通過壓接8來實(shí)現(xiàn)，其通過兩個(gè)缺口 9在支撐板5中穿過。此時(shí)，缺口9構(gòu)造在支撐板5中圖像接收元件6相對的側(cè)面上。此外，由圖3中所示的實(shí)施案例可見本發(fā)明的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)，即光學(xué)模塊2(在這種情況下是一個(gè)物鏡)直接與支撐板5連接。與圖1和圖2相應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)相比，在本情況中取消了具有形式為物鏡架12的額外部件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。光學(xué)模塊2具有多個(gè)光學(xué)元件2.1，其中光學(xué)元件2.1中至少有一個(gè)是透鏡。無論是支撐板5、印刷電路板4、圖像接收元件6、無源部件13還是光學(xué)模塊2，根據(jù)本發(fā)明同樣可構(gòu)造為幾部分或者具有與圖3中所示不同的形式。圖4所示是可設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置I中的支撐板5。在這種情況下，在支撐板5中開有兩個(gè)缺口 9，穿過這兩個(gè)缺口借助壓接8實(shí)現(xiàn)圖像接收元件6和印刷電路板4之間的接通。圖4中未顯示根據(jù)本發(fā)明可設(shè)置在支撐板5下的印刷電路板4。圖4中的圖像接收元件6尤其具有有源區(qū)域6.2。無論是支撐板5、圖像接收元件6還是缺口 9，根據(jù)本發(fā)明同樣可構(gòu)造為幾部分或具有與圖4中所示不同的形式。圖5所示是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置I的另一示例。該光學(xué)裝置I的結(jié)構(gòu)大部分與圖3的說明相同。不同之處在于圖5中，支撐板5中的缺口 9構(gòu)造在圖像接收元件6的下方。圖像接收元件6 (在此情況下是BGA成像器)在支撐板5的缺口 9中直接設(shè)置在印刷電路板4上。圖6所示是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置I的另一示例。該裝置I結(jié)構(gòu)大部分與圖3中的說明相同，不同之處在于圖6中支撐板5尤其可以用例如金屬板制成鑄件、壓鑄件以及沖壓件、深沖件和/或擠壓件。支撐板5在此構(gòu)造為薄壁碟形金屬板件并具有波浪形突出部
10。該波形突出物10在此構(gòu)造在圖像接收元件6周圍并限制了其中設(shè)置有填料11的內(nèi)部容積14。此外，圖像接收元件6——包括一個(gè)玻璃罩6.1——穿過支撐板5中的缺口 9通過壓接8與印刷電路板4連接。參考符號目錄I光學(xué)裝置2光學(xué)模塊2.1 光學(xué)元件3粘合道4 印刷電路板5 支撐板6 圖像接收元件

6.1 玻璃罩6.2 有源區(qū)域
7焊珠8壓接9缺口10波浪形突出部11填料12支架殼體13無源部件14 內(nèi)部容積
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)裝置(1)，包括光學(xué)模塊(2)、印刷電路板(4)和圖像接收元件(6)，圖像接收元件(6)和印刷電路板(4)之間電氣接通，其特征在于，設(shè)置支撐板(5)，其中光學(xué)模塊(2)以及圖像接收元件(6)安置在支撐板(5)的一側(cè)，印刷電路板(4)安置在支撐板(5)的另一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置(1)，其特征在于，光學(xué)模塊(2)、圖像接收元件(6)和/或印刷電路板(4)直接與支撐板(5)連接。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光學(xué)裝置(1)，其特征在于，在支撐板(5)中構(gòu)造至少一個(gè)缺口(9)，并且圖像接收元件(6)和印刷電路板(4)之間的電氣接通穿過所述至少一個(gè)缺口(9)、通過壓接(8)實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光學(xué)裝置(1)，其特征在于，在支撐板(5)中構(gòu)造兩個(gè)缺口(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)裝置(1)，其特征在于，所述兩個(gè)缺口(9)在支撐板(5)中構(gòu)造在圖像接收元件(6)的兩個(gè)相對的側(cè)面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5所述的光學(xué)裝置(1)，其特征在于，在圖像接收元件(6)的周圍設(shè)置一個(gè)或多個(gè)缺口(9)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光學(xué)裝置(I)，其特征在于，支撐板(5)構(gòu)造為薄壁的金屬板件并具有至少一個(gè)波浪形突出部(16)，其中通過所述至少一個(gè)波浪形突出部(16)限制出一個(gè)內(nèi)部容積(14 )，在所述內(nèi)部容積中設(shè)置填料(11)。
8.一種光學(xué)裝置(1)，包括光學(xué)模塊(2)、印刷電路板(4)和圖像接收元件(6)，圖像接收元件(6)和印刷電路板(4)之間電氣接通，其特征在于，設(shè)置支撐板(5)，其中光學(xué)模塊(2)安置在支撐板(5)的一側(cè)，印刷電路板(4)安置在支撐板(5)的另一側(cè)，并且光學(xué)模塊(2)安置在支撐板(5)內(nèi)的一個(gè)缺口(9)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)裝置(1)，其特征在于，光學(xué)模塊(2)和印刷電路板(4)直接與支撐板(5)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8和9之一所述的光學(xué)裝置(I)，其特征在于，圖像接收元件(6)和印刷電路板(4 )之間的電氣接通通過焊珠(7 )實(shí)現(xiàn)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光學(xué)裝置(1)，其特征在于，光學(xué)模塊(2)、支撐板(5)和/或印刷電路板(4)構(gòu)造為旋轉(zhuǎn)對稱的。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光學(xué)裝置(1)，其特征在于，光學(xué)模塊(2)和支撐板(5)通過粘接(3)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)裝置(1)，包括光學(xué)模塊(2)例如物鏡、印刷電路板(4)、圖像接收元件(6)以及支撐板(5)，其中光學(xué)模塊(2)和圖像接收元件(6)安置在支撐板(5)的一側(cè)，而印刷電路板(4)安裝在支撐板(5)的相對的一側(cè)。圖像接收元件(6)與印刷電路板(4)之間的電氣接通通過支撐板(5)中一個(gè)或多個(gè)缺口(9)實(shí)現(xiàn)。在一種特殊的實(shí)施變體中，圖像接收元件(6)安置在支撐板(5)內(nèi)的一個(gè)缺口(9)中，并且直接與印刷電路板(4)連接。
文檔編號H04N5/225GK103119510SQ201080065857
公開日2013年5月22日 申請日期2010年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
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