Eine hochpräzise Bilderfassung in der Halbleiterfertigung und warmen Umgebungen erfordert eine gute Kamerakühlung. Ein Machine-Vision-Spezialist bietet hierfür eine platzsparende Lösung: Industriekameras mit integriertem Kühlkanal. Das sorgt für Temperaturstabilität in kompakter Bauform.

Haben Glasöfen und Silizium-Wafer etwas gemeinsam? Ja, zumindest beim Einsatz von Industriekameras. Denn für Inspektionsaufgaben benötigen die Kameras in beiden Fällen eine aktive Kühlung. In der Nähe von Industrieöfen müssen die temperaturempfindlichen Bauteile vor der Hitze geschützt werden, und beim Wafer-Bonding ist thermische Stabilität eine Voraussetzung für die erforderlichen hochpräzisen Aufnahmen.
Bislang war es üblich, in warmen Umgebungen oder für konstante Kameratemperaturen externe Kühlkomponenten um das Kameragehäuse herum zu konstruieren. Das ist aufwendig, kostet Zeit und vergrößert die Abmessungen der Kamera. Um diese Nachteile zu eliminieren, hat Baumer seine CX-Kameraserie um Modelle mit integrierter Kühlung erweitert. Der patentierte Kühlkanal der CX.XC-Kameras schlängelt sich platz­sparend durch das Kameragehäuse und garantiert thermische Stabilität schon nach kurzer Zeit. 
 

Gerade in der Halbleiterfertigung ist thermische Stabilität der Kameras essenziell. Beim Wafer-Bonding beispielsweise muss die Inspektion sicherstellen, dass die Passmarken der einzelnen Wafer exakt übereinanderliegen. Das lässt sich nur mit hochpräziser Bilderfassung erreichen, da die Messtoleranzen im Nanometer-Bereich liegen. Für diese genauen Daten müssen die relevanten Kamerabauteile während der Messzykluszeit thermisch stabil sein. Der integrierte Kühlkanal von Baumer hat hier zwei Vorteile: Er sorgt nicht nur für die benötigte thermische Stabilität, sondern kühlt auch innerhalb weniger Minuten auf konstante Werte herunter, und damit deutlich schneller als die bislang üblichen externen Vorrichtungen. Für Anwender bedeutet das eine Zeitersparnis, weil die Aktivkühlung von Baumer das Warten bis zur Messdatenerfassung verkürzt.

Integrierter Kühlkanal hält 
Kameratemperatur konstant niedrig

Anders als bei externen Kühlkonstruktionen außen am Gehäuse führt der integrierte Kühlkanal die Wärme aus der direkten Nähe von Sensor und Objektiv ab. Durch die effektive Wärmeabfuhr liefern die CX.XC-Kameras deshalb Bilder mit sehr geringem Rauschen und wenigen Defektpixeln.

Die Kühlung über den eingebauten Kanal funktioniert mit Druckluft (2 bis 3 bar) oder mit Flüssigkeiten wie Wasser (bis 6 bar). Mögliche Einsatzfelder für die Baumer-Kameras mit integriertem Kühlkanal sind neben der Halbleiterfertigung alle Industrien mit höheren Umgebungstemperaturen: etwa die Glasindustrie, die Metallverarbeitung oder die Backbranche. Die CX.XC-Kameras liefern auch bei bis zu 65 °C am Gehäuse zuverlässige Bilddaten. Die CX-Kameraserie umfasst als Basis für die aktiv gekühlte CX.XC-Serie mit über 70 Modellen ein breites Sensorportfolio für branchenübergreifende Standardapplikationen industrieller Bildverarbeitung. Die Standardvarianten im 29 x 29 mm-Format bieten einen großen Funktionsumfang sowie die CMOS-Sensoren Sony-Pregius, -Pregius-S, Starvis und Polarsens sowie Onsemi-Python. Modelle mit standardkonformer GigE-­Vision- oder USB3-Vision-Schnittstelle, mit Polarisationssensor zum Erfassen des linearen Polari­sationszustandes von Oberflächen sowie mit Global, Rolling oder Global Reset Shutter ermöglichen vielfältige Applikationslösungen. Die CX-Kameras liefern eine hohe Bildqualität und Bildraten – bei Verwendung einer ROI (Region of Interest) mit weit über 1.000 Bildern/s. Eine einfache Kamera­integration bei wechselnden Lichtverhältnissen wird mit Auto Features für Exposure, Gain, White Balance und Color Transformation ­sichergestellt. 

Autor
Torsten Wehner, Product Manager, 
Baumer Vision Competence Center