Entfernung der Deckgläser von Bildsensoren

Oft stören die standardmäßig vorhandenen Deckgläser bei CCD/CMOS-Bildsensoren, da sich an ihnen Reflexionen oder Interferenzen bilden können. Abhilfe schafft hier die Entfernung des Deckglases.

Die Entfernung des Deckglases bietet zudem interessante Möglichkeiten in weiteren Schritten einen Sensor zu veredeln, so dass relativ preiswerte Sensortypen auch für anspruchsvolle Anwendungen eingesetzt werden können. Beispiele hierfür sind das Aufsetzen kundenspezifischer Filter oder das Aufbringen einer UV-empfindlichen Beschichtung auf die Sensoroberfläche.

Im Laufe der letzten Jahre hat die Eureca verschiedene Verfahren entwickelt, um Deckfenster von CCD/CMOS-Sensoren zu entfernen. Somit steht für viele Typen eine geeignete Methode zur Verfügung. Dabei weisen die unterschiedlichen Methoden unterschiedliche Ausfallraten durch Beschädigungen der Sensoren auf. Im günstigsten Fall liegt diese Rate bei nur wenigen Prozent.

Die Entwicklung geeigneter Methoden zur Deckglasentfernung von Bildsensoren war auch Bestandteil eines Forschungsprogramms bei Eureca, welches durch das Zentrale Innovationsprogramm des Mittelstandes (ZIM) gefördert wurde.

Wir verarbeiten sowohl Sensoren aus unserem eigenen Sortiment als auch Sensoren, die vom Kunden gestellt werden. Kundenstellungen werden vor der Verarbeitung zunächst einer ausgedehnten Qualitätskontrolle unterzogen, um diese auf die Eignung für die nachfolgende Verarbeitung hin zu untersuchen, um so zum Beispiel Änderungen in der Produktion des Herstellers rechtzeitig zu entdecken. Erst nach erfolgreicher Prüfung und Freigabe durch den Kunden erfolgt die Weiterverarbeitung.

Nach der Entfernung des Deckglases werden alle Sensoren optisch auf eventuelle Beschädigungen kontrolliert und gegebenenfalls gereinigt. Ein zusätzlicher elektrooptischer Test mit Aufnahme von Testbildern ist möglich, sofern wir für den jeweiligen Sensor ein geeignetes Kameraboard vorrätig haben. Bei Sensoren, die in größeren Stückzahlen verarbeitet werden, wird dieser Test immer durchgeführt.

Als Schutz während des Transportes zum Kunden wird eine spezielle Klebefolie aufgebracht, die vor Gebrauch rückstandslos abgezogen werden kann.

Jahrelange Erfahrung mit großen ausgelieferten Stückzahlen hat gezeigt, dass die Sensoren ohne Deckglas eine ebenso lange Lebensdauer wie die Originalsensoren aufweisen. Ohne Deckglas sind die Sensoren allerdings verständlicherweise recht empfindlich und müssen im Betrieb vor Feuchtigkeit, Schmutz sowie mechanischen Berührungen geschützt werden.

Erfolgreich verarbeitet wurden bisher folgende Typen:

• IMX174 und IMX249 von Sony
• alle Sensoren der ILX-Serie von Sony (z.B.ILX551B)
• alle Sensoren der ICX-Serie von Sony (z.B. ICX285AL)
• alle Sensoren der TCD-Serie von Toshiba (z.B. TCD1304DG)
• Atmel: TH7814ACC
• Aptina: MT9403
• Cypress: Ibis5 A130, CYII5SM1300AB-QDC
• Kodak: KAI-04022-AA-CR-BA, KAF1001-E, KAI-2093
• Micron: MT9V403, MT9M001
• CMOSIS: CMV4ES-3E5C1LP
• e2V: EV76C570
• On Semiconductor: AR0134, AR1820HS
• OmniVision: OV5640

Nähere Informationen rund um dieses Thema, inklusive statistischer Daten zur Bildqualität nach der Verarbeitung, finden Sie in unserem PDF-Dokument Deckglasentfernung von Bildsensoren.

Nach der eigentlichen Deckglasentfernung kann der Sensor noch weiterverarbeitet werden. Beispiele für solche Veredelungen sind:

Filter

Das Deckglas wird direkt durch einen oder eine Kombination von mehreren Filtern ersetzt. Dies verbessert in der Regel die Signalqualität erheblich, da unerwünschte Spektralbereiche gezielt ausgeblendet werden können. Durch das direkte Aufsetzen auf den Chip erhält man eine kompakte und vor allem robuste Einheit ohne zusätzliche Halterungen für externe Filter im Strahlengang. Für Anwendungen bei denen die Sensoren oder Kameras gekühlt werden erfolgt dies unter einer Argonatmosphäre, um Kondensation von eingeschlossener Feuchtigkeit zu vermeiden.

Fiberglasoptik

Zur Verbesserung der optischen Signalankopplung an den CCD-Chip kann auf diesen eine Fiberglasoptik aufgesetzt werden. Neben Optiken, die maßstabsgetreu abbilden, können auch Verkleinerungen realisiert werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Objektiven sind bei Fiberglasoptiken die Lichtverluste erheblich geringer.

Beschichtungen

Durch das Auftragen von speziellen Materialien auf den Chip kann die Empfindlichkeit auf Spektralbereiche außerhalb des üblichen Bereiches ausgedehnt werden. Hierzu zählen zum Beispiel fluoreszierende Stoffe zur Detektion von UV- oder Röntgenstrahlen. Eureca bietet hier eine spezielle Beschichtung auf Lumigenbasis an, die in einer hauseigenen Beschichtungsanlage aufgebracht wird.