DE19932065C2 - Fokalebenenplatte für eine hochauflösende Kamera mit lichtempfindlichen Halbleitersensoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fokalebenenplatte für eine hochauflösende Kamera mit lichtempfindlichen Halbleitersensoren und ein Verfahren zur Justierung der gehäusten lichtempfindlichen Halbleitersensoren auf der Fokalebenenplatte.

Hochauflösende Kameras mit lichtempfindlichen Halbleitersensoren werden beispielsweise für Luftbildaufnahmen eingesetzt, wo diese herkömmliche Flugzeugkameras mit Großformatfilmen ersetzen. Die lichtempfindlichen Halbleitersensoren sind dabei beispielsweise als CCD-Bauelemente ausgebildet. In jüngster Zeit sind auch sogenannte CMOS-Kameras bekannt, die als Alternative zu den schon länger bekannten CCD-Kameras entwickelt wurden. Diese und ähnliche Sensoren lassen sich allgemein als lichtempfindliche Halbleitersensoren bezeichnen, wobei die nachfolgend beschriebenen Probleme von CCD-Bauelementen sinngemäß auch bei den anderen lichtempfindlichen Halbleitersensoren zutreffen. Bei einer hochauflösenden CCD-Kamera wird dazu das als Zeile oder Matrix ausgebildete CCD-Bauelement in der Filmebene, die sogenannte Fokalebene angeordnet, wodurch der bei herkömmlichen Filmkameras notwendige Zwischenschritt der Filmentwicklung eingespart wird. Die gesamte Bildinformation steht unmittelbar online und in Echtzeit digital zur Verfügung. Der Ersatz des Filmes einer Luftbildkamera durch eine mit CCD-Bauelementen bestückten Fokalebene bringt aber verschiedene Schwierigkeiten mit sich.

Die CCD-Bauelemente und die sensornahe Elektronik verbrauchen elektrische Energie, die als Verlustleistung in Wärme umgesetzt wird. Außerdem müssen diese bei sehr unterschiedlichen Umgebungstemperaturen mit konstanter Arbeitstemperatur betrieben werden. Diese Probleme werden derzeitig so gelöst, daß eine spezielle Fokalebenen-Grundplatte gebaut wird, die aus einem ausdehnungskompatiblen Material bezüglich der CCD-Chips aus Silizium besteht und die mit einer Wärmesenke gekoppelt wird, um die Temperatur der Fokalebene konstant zu halten. Solche Fokalebenen-Hybride werden mit bereits vereinzelten und vorgeprüften Chips bestückt. Mit zunehmender Pixelzahl der CCD-Zeilen sind die Chips in der Herstellung sehr teuer und sie sind andererseits aufgrund ihrer mechanischen und elektrostatischen Empfindlichkeit schwer zu händeln. Die weltweit wenigen Hersteller, die in der Lage sind, CCD-Zeilen mit 12.000 oder mehr Pixeln zu fertigen, geben die CCD-Zeilen nur in gehäuster Form in den Handel. Entwickler von Fokalebenen mit hochauflösenden CCD- Zeilen müssen daher mit gehäusten Zeilen arbeiten.

Herkömmliche gehäuste CCD-Bauelemente sind mechanisch sorgfältig gefertigt, trotzdem sind die Toleranzen zwischen Gehäusegeometrie und Chiplage so groß, daß beim Montieren auf eine ebene Fläche die bildaufnehmenden Pixel keine ebene Fläche mehr bilden. Vielmehr sind die Abweichungen in der Bildebene so groß, daß eine scharfe Abbildung aller Bildpunkte einer Zeile, wie auch korrespondierender Bildpunkte verschiedener Zeilen, nicht mehr möglich ist. Die Toleranzen der Gehäuse liegen dabei in der Größenordnung von +/-250 µm. Aufgrund der Optik sind jedoch nur Abweichungen von ca. 10 µm zulässig, um noch eine scharfe Abbildung aller Bildpunkte zu gewährleisten.

Aus der US 5,731,834 ist eine mechanische Baugruppe zur Montage eines gehäusten lichtempfindlichen Halbleitersensors auf einem Träger bekannt, mittels dessen der Halbleitersensor optisch zu einer Optik ausgerichtet montiert werden kann. Hierzu wird der gehäuste Halbleitersensor in eine ausgearbeitete Vertiefung eingelegt, wobei jedoch von einer planparallelen Oberfläche des Gehäuses ausgegangen wird.

Aus der US 5,559,556 ist eine Anordnung zur Befestigung eines gehäusten lichtempfindlichen Halbleitersensors auf einer Leiterplatte bekannt, wobei zwischen dem Halbleitersensor und der Leiterplatte eine Befestigungsplatte angeordnet ist. Die Befestigungsplatte ist mit Rastelementen ausgebildet, die mit Rastmitteln eines Halters korrespondieren, der über den Halbleitersensor aufgesteckt wird. Hierdurch wird die Lage des Halbleitersensors zur Optik fixiert, wobei jedoch ebenfalls wieder angenommen wird, daß die Oberfläche des Gehäuses planparallel ist.

Aus der US 5,670,009 ist ein Montageverfahren zur Anbringung einer Mehrzahl von gehäusten CCD-Bildsensoren auf einer Trägerplatte aus elektrisch nichtleitendem Material bekannt, um eine optische Oberfläche der Gesamtbaugruppe zu erreichen, damit die einzelnen CCD-Elemente in einer Brennebene der Optik liegen. Hierzu wird auf eine Trägerplatte eine Schablone mit passenden Anpassungen gelegt, in die die CCD-Elemente mit der Apertur zur Trägerplatte ausgerichtet eingelegt werden. Anschließend wird die Schablone entfernt, wobei die CCD-Bauelemente durch Vakuum in ihrer Position gehalten werden. Auf die Rückseite der CCD-Bauelemente wird dann ein Kleber aufgebracht, dessen Dicke zum Ausgleich von Unebenheiten einer Basisplatte variiert wird. Anschließend wird dann die Basisplatte auf die Rückseite der CCD-Bauelemente gedrückt und die Trägerplatte entfernt. Auch dieses Verfahren geht von planparallelen Gehäusen aus. Ein Ausgleich von Unebenheiten des Gehäuses mit diesem Verfahren ist sehr schwierig, weil entsprechend fein die Dicke des Klebers über das Gehäuse variiert werden müßte.

Aus dem Fachartikel "Chen, Cherh-Lin; Johnson, R. Wayne; Jaeger, Richard C. et al.: Packing Technology for a Low Temperature Astrometric Sensor Array. IEEE Trans. on Components, Hybrids and Manufacturing Technology, Vol. 13, No. 4, December 1990, pp 1083-1089" ist eine aus einem hybriden Mikroelektronik-Fertigungsprozess aufgebaute Baugruppe aus mehreren ungehäusten CCD-Chips bekannt, die mechanisch und optisch präzise ausgerichtet werden.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Fokalebenenplatte für eine hochauflösende Kamera mit gehäusten lichtempfindlichen Halbleitersensoren und ein Verfahren zur Justierung der gehäusten lichtempfindlichen Halbleitersensoren auf der Fokalebenenplatte zu schaffen, so daß alle Pixel der lichtempfindlichen Halbleitersensoren nahezu die gleiche Abbildungsschärfe aufweisen.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 20. Dazu ist die Fokalebenenplatte mit Justierelementen an den Anordnungsstellen der Gehäuse der lichtempfindlichen Halbleitersensoren ausgebildet. Diese Justierelemente sind dann entsprechend den Lageabweichungen der Pixel bezüglich der Gehäuseunterseiten komplementär bearbeitbar, so daß die Oberseite der Gehäuse und somit die Sensorpixel nahezu in einer Ebene E liegen. Anstelle eines durchgehenden Justierelementes können auch mehrere einzelne Justierelemente verwendet werden. Zur Durchführung der Justierung werden die gehäusten lichtempfindlichen Halbleitersensoren vorzugsweise berührungslos vermessen, wobei die Lage der Oberfläche der lichtempfindlichen Halbleitersensoren zur Gehäuseunterseite bestimmt wird. Anschließend wird die Oberfläche der Justierelemente durch materialabtragende Verfahrensschritte komplementär zu den Gehäuseformen derart behandelt, daß die Pixel der lichtempfindlichen Halbleitersensoren im zusammengebauten Zustand näherungsweise in einer Ebene liegen. Die Vermessung der gehäusten lichtempfindlichen Halbleitersensoren erfolgt dabei beispielsweise mittels eines Mikroskops, auf dessen Unterlage ein Endmaß definiert angeordnet wird. Anschließend wird auf dem Endmaß der gehäuste lichtempfindliche Halbleitersensor angeordnet und dessen Oberfläche in der Höhe vermessen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Justierelemente als quaderförmige Inseln oder Inserts ausgebildet. Die quaderförmigen Inseln können sowohl einstückig aus der Fokalebenenplatte herausgebildet sein oder als separate Elemente auf der Fokalebenenplatte angeordnet sein, wohingegen die Inserts mechanisch in Aussparungen der Fokalebenenplatte angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Inserts in den Aussparungen mechanisch lösbar befestigt, so daß diese bei Bedarf ausgewechselt werden können.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Gehäuse und die komplementär angepaßten Justierelemente permanent miteinander verbunden. Dadurch ist zum einen eine feste Zuordnung gegeben, die auch bei einem Auswechseln nicht verloren gehen kann und zum anderen ermöglicht dies bei geeigneten Verbindungsmitteln einen guten Wärmekontakt zwischen den Justierelementen und den Gehäusen. Daher können prinzipiell Gehäuse und Insert auch einstückig ausgebildet sein. In diesem Fall erfolgt die Justage über zusätzliche Justierstege in der Aussparung der Fokalebenenplatte.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Fokalebenenplatte mit Bohrungen ausgebildet, die Bestandteil einer Kühleinrichtung sind. Hierzu sind verschiedene Realisierungen möglich. Zum einen können die Bohrungen durchgängig ausgebildet sein, so daß beispielsweise ein Kühlmittel durch die Fokalebenenplatte pumpbar ist. Auch eine mäanderförmige Führung durch die Fokalebenenplatte ist möglich, jedoch fertigungstechnisch etwas schwieriger zu realisieren. Werden zur Wärmeabfuhr Wärmerohre verwendet, so müssen die Bohrungen nicht durchgängig sein, sondern nur bis zu den lichtempfindlichen Halbleitersensoren reichen. Vorzugsweise werden die Bohrungen in die Justierelemente geführt, so daß die Wärmeabfuhr unmittelbar an der Wärmequelle erfolgt. Bei der Ausbildung der Justierelemente als Inserts erfolgen die Bohrungen in der Fokalebenenplatte bis in die Aussparung. Die Inserts sind dann ebenfalls mit einer Bohrung ausgebildet. Diese aufeinander abgestimmten Bohrungen bilden dann einen durchgängigen Kanal, in den dann jeweils eine Wärmerohr angeordnet werden kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bestehen die Fokalebene und/oder die Justierelemente und/oder die Gehäuse der lichtempfindlichen Halbleitersensoren aus ausdehnungskompatiblen Werkstoffen, wodurch thermischer Streß verhindert wird, der ansonsten die Justierung negativ beeinflußen könnte.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bestehen die Justierelemente aus einem Werkstoff mit einer größeren Wärmeleitfähigkeit als die Fokalebenenplatte. Dies ist immer dann vorteilhaft, wenn die lichtempfindlichen Halbleitersensoren auf einer Arbeitstemperatur gehalten werden sollen, die niedriger als die Umgebungstemperatur ist. Dadurch wird weniger parasitäre Wärme von der Fokalebenenplatte in die Justierelemente eingekoppelt.

Bei Ausführungsformen, bei denen die lichtempfindlichen Halbleitersensoren auf Umgebungstemperatur arbeiten, ist dies nicht notwendig, so daß dann vorzugsweise die Fokalebenenplatte und die Justierelemente und die Gehäuse aus dem gleichen Werkstoff bestehen. Als besonders guter Werkstoff haben sich Aluminium-Nitrid-Keramiken erwiesen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Fokalebenenplatte im Bereich der Kontaktpins durchkontaktiert. Dies ermöglicht die Anordnung der sensornahen Elektronik auf der Unterseite der Fokalebenenplatte. Dadurch entsteht zum einen eine äußerst kompakte Einheit und zum anderen ist die zusätzliche Elektronik, die auch Verlustwärme erzeugt, thermisch gut von den lichtempfindlichen Halbleitersensoren entkoppelt.

Zur Erzielung ausreichend langer Kontaktpins werden die am Gehäuse angeordneten Kontaktpins künstlich verlängert, wozu auf den Seitenflächen der Inserts Leiterbahnen aufgebracht, an die weitere separate Kontaktpins elektrisch leitend befestigbar sind. Die Leiterbahnen werden dabei vorzugsweise aufgedruckt, wobei sich insbesondere bei Aluminium-Nitrid- Keramiken Silber-Palladium-Pasten bewährt haben. Zusätzlich kann an den Justierelementen ein Temperatursensor angeordnet werden, der insbesondere zur Regelung einer Kühleinrichtung verwendet werden kann. Jedoch ist die Temperatur stets ein interessanter Parameter, dessen Erfassung wünschenswert ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Figur zeigen:

Fig. 1 eine Seitenebene der Fokalebenenplatte,

Fig. 2 Seitenansichten verschiedener Gehäuseformen und der zugehörigen Inseln auf der Fokalebenenplatte,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht im montieren Zustand der Bauelemente gemäß Fig. 2 und 3,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der Fig. 4,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer Fokalebenenplatte mit Aussparungen,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines Inserts zum Einbau in eine Fokalebenenplatte gemäß Fig. 6,

Fig. 8 eine Explosionsdarstellung eines Inserts mit einer gehäusten CCD-Zeile und separaten Kontaktpins und

Fig. 9 ein Insert mit gehäuster CCD-Zeile im zusammengebauten Zustand.

In der Fig. 1 ist eine Fokalebenenplatte 1 zur Aufnahme von gehäusten CCD- Zeilen dargestellt, wobei an den vorgesehenen Montagestellen die Fokalebenenplatte 1 mit quaderförmigen Inseln 2 einstückig ausgebildet ist. In der Fig. 2 sind beispielhafte Gehäuseformen 3-5 der zu montierenden CCD- Zeilen dargestellt. Dabei ist das Gehäuse 3 etwas höher als das Gehäuse 5, wobei jedoch jeweils Ober- und Unterseite des Gehäuses 3, 5 parallel zueinander sind. Im Gegensatz hierzu ist das Gehäuse 4 im Querschnitt trapezförmig. Die dargestellten Variationen der Gehäuseform können sich sowohl über die ganze Länge des Gehäuses erstrecken oder aber lokal begrenzt sein. Würden die Gehäuse 3-5 auf der Fokalebenenplatte 1 gemäß Fig. 1 montiert werden, so lägen alle Oberflächen der drei CCD-Zeilen in unterschiedlichen Ebenen. Um nun die Inseln 2 entsprechend nachbearbeiten zu können, muß zuvor die jeweilige Gehäuseform 3-5 bestimmt werden. Im einfachsten Fall kann dies manuell, beispielsweise mittels einer Mikrometerschraube, erfolgen, was jedoch sehr mühselig ist. Vorzugsweise werden daher die CCD-Zeilen optisch vermessen. Hierzu wird beispielsweise auf der Unterlage eines Mikroskops ein Endmaß angeordnet. Auf dieses exakte Endmaß wird eine Höhenmessung des Mikroskops justiert, so daß beim Verfahren entlang des Endmaß stets die gleiche Höhe angezeigt wird. Anschließend wird die gehäuste CCD-Zeile auf dem Endmaß angeordnet und die Oberfläche der Höhe nach vermessen. Diese Vermessung kann kontinuierlich erfolgen oder aber nur an ausgewählten Stützstellen. Prinzipiell ist nach der Vermessung von jedem Sensorpixel die genaue Raumlage bekannt. Mit den so bestimmten Raumlagen können anschließend die Inseln 2 mittels Schleifen, Fräsen oder anderen Oberflächenverfahren derart strukturiert werden, daß die CCD-Zeilen in eingebautem Zustand auf der Oberseite nahezu in einer Ebene liegen. Die Inseln 2 werden dabei komplementär zu den Lageabweichungen der Oberfläche bearbeitet. Für die Gehäuseform 3-5 gemäß Fig. 2 bedeutet dies, daß beispielsweise die Insel 2 des Gehäuses 5 nicht bearbeitet, die Insel 2 für das Gehäuse 3 plan um die Höhendifferenz abgeschliffen und die Insel 2 für das Gehäuse 4 schräg geschliffen werden muß, was im Ergebnis in Fig. 2 dargestellt ist.

Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Inseln 2 im Bereich der Pins 7 der CCD-Zeilen mit Durchkontaktierungen 6 ausgebildet. Auf der Unterseite der Fokalebenenplatte kann dann eine Leiterbahnmetallisierung und eine sensornahe Elektronik aufgebracht werden, die dann näherungsweise auf dem gleichen Temperaturniveau wie die CCD-Zeilen liegt. Vorzugsweise besteht die Fokalebenenplatte 1 aus dem gleichen Material wie die Gehäuse 3-5, so daß diese ausdehnungskompatibel zueinander sind. Aufgrund der Anforderungen an die Gehäuse 3-5 bzw. die Fokalebenenplatte 1 elektrisch nichtleitend zu sein, eignen sich besonders hochwärmeleitfähige Keramiken, insbesondere Aluminium-Nitrid-Keramiken. Um die Abfuhr der erzeugten Verlustwärme zu verbessern, kann die Fokalebenenplatte 1 mit Hilfe von Wärmerohren oder durch eine Flüssigkeitsströmung thermostatiert werden. Nach Abgleich der Inseln 2 werden die CCD-Zeilen in den Durchkontaktierungen 6 mit niedrigschmelzendem Lot eingelötet und sind wärmetechnisch über eine Wärmeleitpaste mit den Inseln 2 verbunden. Nach dem Einbau befinden sich alle Oberflächen der CCD-Bauelemente in einer Ebene E, wie in der Fig. 4 und 5 dargestellt.

Wird die Fokalebenenplatte 1 aktiv durch Wämerohre oder eine Flüssigkeitskühlung temperiert, so muß entsprechend ein Kühlelement die abgeführte Wärmeleistung aufnehmen. Liegt die Betriebstemperatur beispielsweise bei ca. 15-20°C, so nimmt die Fokalebenenplatte 1 bei höheren Umgebungstemperaturen zusätzliche Wärmeenergie auf, die zum Kühlelement abgeführt werden muß. Dies wiederum führt zu einem erhöhten Energieverbrauch am Kühlelement. In einer bevorzugten Ausführungsform wird daher die Fokalebenenplatte 1 aus einem Material mit einer geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt, auf die dann die Inseln 2 aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit aufgebracht werden. Die Wämeleitrohre bzw. die Flüssigkeitskanäle werden dann bevorzugt nur in die quaderförmigen Inseln 2 eingesetzt, so daß das Kühlelement im wesentlichen nur die Verlustwärme der CCD-Bauelemente aufnimmt.

Die Fokalebenenplatte 1 als mechanischer Träger der CCD-Bauelemente muß aus Stabilitätsgründen eine gewisse Dicke aufweisen, was zu einigen Problemen führen kann. Zum einen sind die Kontaktpins 7 der handelsüblichen Gehäuse 3-5 für CCD-Zeilen nicht lang genug, um durch die Fokalebenenplatte 1 durchgesteckt zu werden. Zum anderen bewirkt die Anforderung, die Kanäle für die Wärmeabfuhr in die Inseln 2 zu integrieren, daß diese entsprechend größere Abmessungen aufweisen müssen. Dies kollidiert wieder mit dem Problem der Länge der Kontaktpins 7. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Justierelemente daher nicht erhaben auf die Fokalebenenplatte 1 aufgesetzt, sondern in Aussparungen der Fokalebenenplatte 1 angeordnet.

In Fig. 6 ist eine Fokalebenenplatte 1 mit einer Grundebene 8 dargestellt, in die im wesentlichen eine rechteckförmige Aussparung 9 eingearbeitet ist. Aus der Grundfläche der Aussparung 9 ragen quaderförmige Stege 10 heraus, zwischen denen jeweils die Inserts mit den gehäusten CCD-Zeilen angeordnet werden, wobei die Stege 10 als mechanische Stabilisierung dienen. Im Bereich der Kontaktpins im eingebauten Zustand sind weitere Aussparungen 11, in denen die Durchkontaktierungen 12 zur Unterseite der Fokalebenenplatte 1 angeordnet sind. Des weiteren ist die Fokalebenenplatte 1 mit Bohrungen 13 ausgebildet, die sich von der Außenseite bis in die Aussparung 9 erstrecken. In die Aussparung 9 kann dann ein Insert 14, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, eingesetzt und mechanisch lösbar mit der Fokalebenenplatte 1 verbunden werden. Das Insert 14 ist im wesentlichen quaderförmig mit einer Bohrung 15 ausgebildet, wobei im eingebauten Zustand die Bohrung 15 zu einer Bohrung 13 der Fokalebenenplatte 1 korrespondiert. An der Oberseite 16 ist das Insert 14 zu den beiden Seitenflächen 18 mit einer Fase 17 ausgebildet. Auf die Seitenflächen 18 des Inserts 14 sind Leiterbahnen 19 aufgebracht, die ausschnittsweise in Fig. 8 dargestellt sind. Des weiteren sind Zuleitungen 20 für einen Temperatursensor 21 auf mindestens einer Seitenfläche 18 aufgebracht. Die Leiterbahnen 19 und Zuleitungen 20 werden dabei vorzugsweise auf die Seitenflächen 18 des Inserts 14 aufgedruckt, wobei beispielsweise Silber- Palladium-Pasten zur Anwendung kommen. Auf die Oberfläche 16 des Inserts 14 wird dann das gehäuste CCD-Bauelement 22 aufgesetzt und zunächst lösbar befestigt. Gas in Fig. 8 dargestellte CCD-Bauelement 22 umfaßt dabei drei monolithisch integrierte CCD-Zeilen 23. Nachdem das Gehäuse 3 mit den Kontaktpins 7 auf die Oberfläche 16 gesetzt wurde, werden die Kontaktpins 7 mit den Leiterbahnen 19 elektrisch verbunden. Zusätzlich werden an die Leiterbahnen 19 separate Kontaktpins 24 elektrisch leitend befestigt. Die Kontaktpins 24 können dazu mit den Leiterbahnen 19 verlötet oder mit einem leitfähigen Kleber verbunden werden. In Fig. 9 ist dann das Insert 14 mit dem Gehäuse 3, in dem das CCD-Bauelement 22 befestigt ist, und den separaten Kontaktpins 24 im zusammengebauten Zustand dargestellt. Durch die Leiterbahnen 19 und die separaten Kontaktpins 24 werden dabei die Kontaktpins 7 künstlich verlängert. Falls Gehäuse 3 mit ausreichend langen Kontaktpins 7 erhältlich sind, kann selbstverständlich auf die Leiterbahnen 19 und die separaten Kontaktpins 24 verzichtet werden. Im zusammengebauten Zustand werden dann die Inserts 14 in die Aussparungen 9 der Fokalebenenplatte 1 eingesetzt und temporär beispielsweise mittels Klebepunkte fixiert. In die Fokalebenenplatte 1 gemäß Fig. 6 würden beispielsweise vier Inserts 14 eingesetzt werden, deren Kontaktpins 7 mit den separaten Kontaktpins 24 in die Durchkontaktierungen 12 gesteckt und auf der Unterseite mit der sensornahen Elektronik verbunden werden.

Vor dem Einbau werden die CCD-Bauelemente 22 wieder optisch vermessen. Die Inserts 14 werden dann über materialabtragende Verfahren analog den Inseln an der Oberseite 16 derart bearbeitet, daß alle CCD-Bauelemente 22 nahezu in einer Ebene liegen. Durch die Fase 17 wird dabei sichergestellt, daß bei dem Behandeln der Oberfläche die Leiterbahnen 19 nicht beschädigt werden. Jedes Insert 14 bildet dann mit seinem Gehäuse 3 eine festzugeordnete Einheit. Daher können diese dann anschließend fest miteinander verklebt werden, wobei eine gute Wärmekopplung erhalten bleiben muß. Nicht nur ein Insert 14 mit seinem Gehäuse 3 bildet eine Einheit, sondern alle vier in die Fokalebenenplatte eingesetzten Inserts 14 bilden einen genau aufeinander abgestimmten Satz. Die fertigbearbeiteten und mit den Gehäusen 3 verbundenen Inserts 14 können dann in die Fokalebenenplatte 1 eingesetzt und mechanisch lösbar verbunden werden. Durch die mechanisch lösbare Verbindung mit der Fokalebenenplatte 1 kann diese für verschiedene Anwendungen mit verschiedenen Sätzen von CCD-Bauelementen 22 bestückt werden.

Claims (21)

1. Fokalebenenplatte für eine hochauflösende Kamera mit lichtempfindlichen Halbleitersensoren, bestehend aus einem elektrisch nichtleitenden Material, zur Aufnahme gehäuster lichtempfindlicher Halbleitersensoren, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Fokalebenenplatte (1) Justierelemente an den Anordnungsstellen der Gehäuse (3-5) der lichtempfindlichen Halbleitersensoren angeordnet sind oder die Fokalebenenplatte (1) mit Justierelementen ausgebildet ist, wobei die Justierelemente komplementär an die Form der Gehäuse (3-5) mechanisch anpaßbar sind.

2. Fokalebenenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierelemente als quaderförmige Inseln (2) oder Inserts (14) ausgebildet sind.

3. Fokalebenenplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Inserts (14) in Aussparungen (9) der Fokalebenenplatte (1) mechanisch lösbar verbunden angeordnet sind.

4. Fokalebenenplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (3-5) permanent mit den komplementär angepaßten Justierelementen verbunden sind.

5. Fokalebenenplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (3-5) und die zugehörigen Inserts (14) einstückig ausgebildet sind.

6. Fokalebenenplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Aussparungen (9) der Fokalebenenplatte (1) Justierstege angeordnet sind.

7. Fokalebenenplatte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokalebenenplatte (1) mit Bohrungen (13) ausgebildet ist, in denen Wärmerohre angeordnet sind oder durch die Kühlmittel pumpbar ist.

8. Fokalebenenplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (13) durch die Inseln (2) oder in die Aussparungen (9) geführt sind, wo diese mit Bohrungen (15) in den Inserts (14) einen Kanal bilden.

9. Fokalebenenplatte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokalebenenplatte (1) und/oder die Justierelemente aus einem ausdehnungskompatiblen Werkstoff zu den Gehäusen (3-5) bestehen.

10. Fokalebenenplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der Justierelemente eine im Vergleich zum Werkstoff der Fokalebenenplatte (1) größere Wärmeleitfähigkeit aufweist.

11. Fokalebenenplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (3-5) und/oder die Justierelemente und/oder die Fokalebenenplatte (1) aus dem gleichen Werkstoff bestehen.

12. Fokalebenenplatte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokalebenenplatte (1) und/oder die Justierelemente und/oder die Gehäuse (3-5) aus einer Aluminium-Nitrid- Keramik bestehen.

13. Fokalebenenplatte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokalebenenplatte (1) im Bereich der Kontaktpins (7) der Halbleitersensoren durchkontaktiert ist.

14. Fokalebenenplatte nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Inserts (14) an den Seitenwänden (18) mit Leiterbahnen (19) ausgebildet sind, die mit dem Kontaktpins (7) der Halbleitersensoren und separaten Kontaktpins (24) elektrisch verbindbar sind.

15. Fokalebenenplatte nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen als Silber-Palladium-Paste auf die Inserts (14) gedruckt sind.

16. Fokalebenenplatte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Justierelementen ein Temperatursensor (21) angeordnet ist.

17. Fokalebenenplatte nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Inserts (14) an der zu bearbeitenden Oberseite (16) mit einer Fase (17) ausgebildet sind.

18. Fokalebenenplatte nach einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, im Bereich der Kontaktpins (7) in den Aussparungen (9) weitere Aussparungen (11) vorhanden sind, in denen die Durchkontaktierungen (12) angeordnet sind.

19. Fokalebenenplatte nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die sensornahe Elektronik der Halbleitersensoren auf der Unterseite der Fokalebenenplatte (1) angeordnet sind.

20. Verfahren zur Justierung von gehäusten lichtempfindlichen Halbleitersensoren auf einer Fokalebenenplatte (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend folgende Verfahrensschritte:

• a) Vermessen der Lage der Oberfläche der lichtempfindlichen Halbleitersensoren zur Unterseite der Gehäuse (3-5),
• b) Behandeln der Oberfläche der Justierelemente durch materialabtragende Verfahrensschritte komplementär zu den Gehäuseformen derart, daß die Pixel der lichtempfindlichen Halbleitersensoren im eingebauten Zustand näherungsweise in einer Ebene E liegen,
• c) Verbinden der gehäusten lichtempfindlichen Halbleitersensoren mit den gemäß Verfahrensschritt b) behandelten Justierelementen.

21. Hochauflösende Kamera mit gehäusten lichtempfindlichen Halbleitersensoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera eine Fokalebenenplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 umfaßt.