CN105829926B

CN105829926B - 光滤波器

Info

Publication number: CN105829926B
Application number: CN201480069386.XA
Authority: CN
Inventors: E·鲁迪吉尔-沃伊特; S·里布萨门; J·舒马赫; F·巴克
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2019-11-26
Anticipated expiration: 2034-12-19
Also published as: CN105829926A; WO2015091899A1; US10451781B2; US20160291223A1; TW201527803A; TWI629517B

Abstract

本发明涉及光滤波器，涉及用于生产光滤波器的方法，并且涉及本发明的滤波器的用途。

Description

光滤波器

技术领域

背景技术

在相机、移动电话或其他基于WLP(晶片级封装)的电子设备领域中使用的大多数可用的滤波器和滤波器系统是基于无机系统的。此类系统的目标一般是实现精确合格的透射率曲线，例如，在650nm区域中的陡边。通常，使用所谓的蓝色玻璃，即光学玻璃，例如，已向其中添加如CuO等着色玻璃成分的氟磷酸盐玻璃。另外，使用包含无机成分的层或多层系统。当使用蓝色玻璃时，在光学性能非常好时存在关于某些方面的限制：首先，玻璃仅具有有限的腐蚀稳定性；其次，难以实现小于300μm的玻璃厚度，这是因为材料的脆性，或者因为其生产关联于高成本。而且，玻璃的热膨胀系数(CTE)限制了通过一些粘结方法例如微电子领域中的标准方法“晶片级封装”(WLP)来进行进一步处理。多层或具有无机颗粒的层有这样的问题：仅仅不充分地满足光学性能，并且在颗粒填充的系统的情况下，经常发生显著的散射(雾度)，这产生了不期望的光学效应，即，形式为透射率降低和图像劣化的光损耗。

“雾度”或“雾度值”(也称为不透明度、浊度)是用于描述材料的散射特性，尤其是针对透明样品的雾度的光学参量。该值描述了透射的光由半透明样品向前散射的比例。因此，雾度值对表面或结构中的破坏透明度的颗粒的影响作出量化。这些颗粒可以是有意引入的，或者可以是由材料缺陷造成的。在ASTM D 1003标准中描述了用于测量雾度值的方法。该标准要求测量四个光谱。对于每个光谱，计算光透射率。将所述四个透射率转换为％雾度值。

具有良好光学性能的多层系统或干涉滤波器是当今此类滤波器的标准。由于光在这些层中不被吸收，因此在滤波器中发生多次反射，而这成为了“鬼像(ghost image)”。只有通过层中或衬底中的光学吸收才能够避免这些鬼像。另一方面，具有拥有陡边的期望过滤功能的多层系统非常昂贵，并且因此不适于实现。

另外，目前市场上存在基于塑料的薄膜，其具有良好的光学性能以及低成本。然而，在诸如热压力和气候压力以及对诸如异丙醇等化学品的抗性等压力测试中，薄膜的光学性能和稳定性劣化，并且由于这些原因而不适合于WLP工艺。

聚氨酯(PU)涂层是现有技术已知的。WO 2007/025011 A1描述了用于移动电话显示器和其他显示器组件的抗刮擦层，其中这些层可以是无色的或着色的。关于可以产生这种颜色的方式和可以使用何种选择标准以及色彩可以多浓并没有线索，并且从受控光学设计的意义上而言，所描述的系统不具有任何过滤功能。

WO 2012/031837 A1描述了一种用于光滑透明成型体上的显示区域的、基于PU的涂层系统，所述光滑透明成型体在可见光范围内具有1％至20％的透射率且在高达150℃下颜色稳定，所述涂层系统不会降低衬底的耐冲击性/抗折强度，并且足够不透明以掩盖被照亮的显示器以及显示器的其他组件。因此，在此描述的系统不适合在针对微电子器件/光学器件以及诸如WLP等工艺的滤波器系统的领域中使用，因为在此会至少短暂地达到暂时>250℃的温度。

发明内容

因此，本发明所解决的问题是提供一种可以廉价生产的、低厚度的且具有良好光学滤波器性能(例如，均匀性和雾度)的滤波器。该滤波器还应当具有足够的机械稳定性和热稳定性以及良好的化学稳定性和气候稳定性。

通过权利要求书中描述的本发明的实施方式来解决上述问题。

更具体而言，提供了一种光滤波器，其包括衬底2以及位于所述衬底的至少一侧的滤光层3，其中所述滤光层3包括基质，所述基质包含溶解在该基质中的至少一种有机染料。

本发明的滤波器包括衬底和至少一个滤光层。所述滤光层包括基质以及掺入到该基质中的至少一种染料。

附图说明

附图示出：

图1示出本发明的滤波器1的一个变型的示意图。在衬底2上施加了至少一个滤光层3。可选地，可以在顶侧和/或底侧施加减反射涂层4和/或4'。另外，可以施加中间层5，例如，用于改善衬底2与滤光层3之间的滤光层3的粘结强度。层4、层4'和/或层5可以可选地还具有对滤波器的光学性能的微调功能；例如，它们可以具有红外阻挡功能。

图2示出本发明的涂覆工艺的一个实施方式的示意图。

图3示出根据实施例1的本发明的滤波器的透射率曲线，以及滤波器的通带和阻带的定义，包括T₅₀值。

图4和图5示出根据实施例2和实施例3的本发明的滤波器的透射率曲线。

图6示出对根据实施例1的滤波器的均匀性测量的结果，即，在所述滤波器上的四个不同点处测得的透射率曲线。所述曲线彼此精确重叠；所述滤波器因此具有高光学均匀性。

图7示出具有第一通过旋涂(实线)以及第二通过丝网印刷(虚线)而施加的滤光层的滤波器的透射率曲线之间的对比。借助旋涂而施加的滤光层的通带中的透射率远优于借助丝网印刷而施加的层。

图8示出具有以不同旋涂参数而施加的滤光层的滤波器的透射率曲线之间的对比。尽管这两个曲线都优于借助丝网印刷而施加的层，但可以通过调整旋涂参数来实现透射率曲线的进一步改善。

具体实施方式

本发明的滤波器具有良好的光学性能。

相比于现有技术滤波器，本发明的滤波器具有出人意料的低散射或出人意料的低雾度。所述滤波器的雾度值优选地低于10％，进一步优选地低于5％，更优选地低于3％，最优选地低于1％。优选地利用Byk Haze-gard Plus测量仪器来确定雾度值。

另外，它们比现有技术滤波器具有更低的粗糙度，因此获得了具有低散射的层。更具体而言，滤光层R_a的粗糙度小于0.5μm，尤其小于0.3μm并且优选地小于0.001μm，这可以比得上未加涂层的衬底的粗糙度。

图3示出本发明对通带和阻带的定义，以及针对带通滤波器的T₅₀值。本发明的滤波器的特征在于通带中的透射率和阻带中的透射率。根据本发明，通带被理解为指T₅₀I与T₅₀II之间的频带。通带应当具有最大透射率。更具体而言，通带内的透射率应当至少部分地(即，对于通带内的波长范围)为至少70％，优选地为至多80％，更优选地为至少85％。根据本发明，阻带被理解为指T₅₀II之后的频带。根据如图3中所示的变型，阻带可以与具有高透射率的另一频带毗邻。在这样的变型中，可以指定另一第三值T₅₀III用于对曲线的表征。阻带应当具有最小透射率。更具体而言，通带内的透射率应当至少部分地(即，对于阻带内的波长范围)为至多40％，优选地为至多30％，更优选地为至多25％。优选地，阻带中的平均透射率不超过50％，优选地不超过40％，更优选地不超过30％。T₅₀值描述了超过50％的透射率值时的波长。在滤波器的情况下，在进入透射区域中之前经过该值，此处称为T₅₀I，并且在离开透射区域之后经过该值，此处称为T₅₀II。根据本发明，T₅₀II同时指示出进入阻带，而T₅₀III指示出进入另一通带。被称为长通滤波器和短通滤波器的滤波器在阻带与通带之间仅具有一个T₅₀值。

而且，在其中透射率超过70％、80％或85％的通带的宽度应当处于最大值。

在本发明的一个变型中，本发明的滤波器是蓝色滤波器或近红外截止滤波器。在该情况下，具有超过70％、优选地超过85％的透射率的区域优选地起始于460nm、优选地450nm、更优选地440nm的波长处并且/或者优选地在不早于540nm、优选地550nm、更优选地560nm处终止。更具体而言，T₅₀II应当位于650nm+/-30nm处，在450nm至550nm范围内的平均透射率为87％(+/-5％)，并且T₅₀II周围从70％透射率到30％透射率的波长范围的宽度不超过80nm(+/-10nm)(对频带边缘的陡度的衡量)。

滤光层3优选地具有至少为0.1μm，进一步优选地至少为0.5μm，更优选地至少为1μm以及在特定实施方式中至少为2μm的层厚度。层厚度优选地不超过15μm，更优选地不超过12μm以及在一个变型中不超过10μm。在特定实施方式中，还可以的是，更大的层厚度，例如，不超过20μm或不超过100μm的层厚度可以是优选的。

本发明的滤波器具有优选地不超过2mm，更优选地不超过1mm和/或至少0.1mm的厚度。在本发明的一个变型中，在使用超薄玻璃的情况下，所提供的衬底还可以是具有小于0.1mm的厚度的滤波器，例如，具有0.05mm或0.025mm的层厚度的滤波器。在该变型中，滤光层3还仅具有不超过10μm或不超过5μm的极低厚度。

滤光层在整个涂层区域具有优选地为至少15％，更优选地为至少10％以及最优选地为至少5％的层厚度的均匀度。层厚度的这样的均匀度优选地在成品滤波器中实现，然而是在经由整个晶片表面区域上(即，在具有8英寸或12英寸或者甚至16英寸直径的区域上)的晶片而生产滤波器的情况下。在进一步实施方式中，所述晶片还可以是正方形或矩形的，在该情况下，直径描绘的是对角线。根据本发明，术语“滤波器”可以包含个别化的滤波器和用于生产滤波器的晶片。

凭借滤光层的层厚度的较大均匀度，本发明的滤波器具有良好的光学均匀性，尤其是T₅₀II中的波长偏移优选地不超过5％，优选地不超过3％，更优选地不超过1％。

本发明的滤波器还具有优异的机械性能，尤其是在粘结强度以及对MIL-C-48497的耐磨性方面，如下所述：

通过胶带测试(施加例如Tesafilm等胶带，并逐渐经由边角将其撕下)来确定粘结强度。优选地，在该测试中，小于10％、优选地小于2％的测试区域脱离，并且更优选地，不存在脱离。

通过利用施加了500克重量和50次梳理的“粗棉布”(cheesecloth，参见根据美国联邦标准CCC-C-440对粗棉布的定义)的擦洗测试来确定耐磨性。优选地，本发明的滤波器在光学性能无任何劣化的情况下通过该测试。

滤波器具有良好的耐化学性(例如，耐水、异丙醇、乙醇)和高气候稳定性(根据MIL-C-675A：在95％相对空气湿度及49℃下24h)和长期稳定性(根据MIL-STD-810C)以及恒定的吸收性能。

“恒定的吸收性能”这一表述是指在压力测试之前和之后，通带和阻带中的透射率变化不超过+/-5％。与此相对，吸收性能的显著变化被理解为指超过+/-10％，尤其是超过+/-5％的透射率变化。

对于长期稳定性，还通过以下方法来实现测试：(i)温度/空气湿度测试：在85℃及85％相对空气湿度下1000h以及(ii)循环湿热测试：在90％相对空气湿度下从-20℃到65℃，温度升速<1℃/分钟且重复14次。优选地，本发明的滤波器在光学性能无任何劣化的情况下通过该测试。

如上所述，本发明的滤波器的变型具有高热稳定性，这意味着所述滤波器可被加热至从220℃到270℃范围内的温度，在长达10分钟的一段时间内具有如上定义的恒定的吸收性能。更具体而言，由于使用热稳定基质，因此透射率没有显著的变化，也没有额外的吸收，例如，因为有机分解反应而造成的基质材料的变黄。

根据本发明，“相关波长范围”被理解为尤其是指从405nm到700nm，优选地从400nm到800nm，以及在一个实施方式中从400nm到2500nm的波长范围。在特定实施方式中，相关波长范围可以起始于300nm、330nm、350nm、380nm或400nm，前提是衬底和基质在紫外范围内具有足够的透明度。另外，相关波长范围的上限可以在2400nm、1500nm、1000nm或800nm处，前提是这足够用于计划用途。

本发明的滤波器可以同时充当电子组件的载体或衬底，即，充当印刷电路板。印刷电路板包含具有粘附导电连接(导体印刷线路)的电绝缘材料。作为绝缘材料，本发明的滤波器还可以用作衬底。所述导体印刷线路可以从薄金属层刻蚀而成，或者通过借助于剥离法的光刻方法构造而成。通常，使用铜层或银层或金层作为导电材料，它们通常还具有(金属)助粘剂层。后者可例如包含钛，但若干其他助粘剂层也是已知的。借助于在印刷电路板产业中被称为阻焊的缓冲层，可以暴露出能够与导体印刷线路形成接触的区域。由这些暴露的金属区域放置焊点(“凸起”)，该焊点在之后的焊接操作中与CMOS芯片或印刷电路板建立接触。因此，形成与所述组件的电接触。同时，还可以通过所述接触而对其进行机械固定。较大的组件还可以利用扎带、胶粘剂或螺栓连接而固定在印刷电路板上。由于焊接操作中的热应力，滤光层必须具有热稳定性，以便能够至少短暂地被加热至焊接所需的温度。

在相关波长范围内，衬底优选地为无光学活性的，即，透明的，并且具有至少为85％，优选地至少为90％，更优选地至少为91％的透射率，并且最大透射率的极限为约92％，这是因为在具有约为1.5的折射率n_d而无额外减反射层的两个衬底表面上发生反射。另外，衬底应当具有优选地在至少300℃下，更优选地在至少400℃下的热稳定性。

可以用于本发明的滤波器的衬底的材料包括玻璃、玻璃陶瓷、晶体、塑料和光电陶瓷，优选地是玻璃衬底，更优选地是薄玻璃衬底。

衬底可以是具有两个平面的平坦衬底，或者是具有一个或两个曲面的透镜状衬底。衬底的一个表面或全部两个表面可以被涂覆。优选地，待涂覆的衬底的表面是非结构化的，并且不具有任何凹陷或隆起。优选地，待涂覆的表面具有不超过50nm rms的表面粗糙度。

在一个实施方式中，使用透明玻璃(例如，硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、碱土金属硅酸盐玻璃、石英玻璃或无碱玻璃)，所述透明玻璃可以经过轧制或浮法处理，或者可以已通过诸如下拉或上拉工艺或者溢流熔融法等拉延工艺生产而成(例如，EP 1414 762 B1中所述)。在由于生产工艺的原因而仅能够以相对较高的厚度(例如大于1mm)生产的玻璃的情况下，可以通过利用磨削、研磨和/或抛光法或者再拉延法进行的机械加工来生产合适的薄衬底。

在一个变型中，所使用的衬底是薄玻璃，即，具有100μm至2mm厚度的玻璃，或者是超薄玻璃，即，具有25μm至100μm厚度的玻璃。举例而言，此类薄玻璃的合适的示例为SCHOTTAG以名称AF32、D263、B270出售的玻璃。

所使用的另一类衬底可例如为SCHOTT AG以PSK玻璃、BASF玻璃、LAF玻璃、LASF玻璃、BK玻璃或LF玻璃等名称供应的光学玻璃。

在进一步的特定实施方式中，使用透明陶瓷，具体为光电陶瓷。

在进一步实施方式中，所使用的结晶衬底可例如为氟化钙或蓝宝石。

此外，所使用的衬底还可以是塑料或聚合物，优选地是透明塑料。尤其合适的是光学塑料，例如，热塑性聚合物聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、环烯烃共聚物COC、环烯烃聚合物COP、聚碳酸酯PC、树脂玻璃(Plexiglas)、尼龙、ABS、甲基戊烯、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、NAS和SAN。然而，另外优选的是不包含任何水分并且几乎不吸水(即使有水分)的那些塑料，例如，COC和COP。

对于下游工序，例如晶片级封装，滤波器的热膨胀系数可非常重要。这里，本发明的滤波器相比于块状玻璃或聚合物溶液而言具有这样的优势：热膨胀系数基本上由所使用的玻璃衬底所决定，并且可匹配于特定的粘结伴侣，例如硅。优选的是具有从3×10^-6K^-1至9.4×10^-6K^-1的范围内的热膨胀系数CTE或α(20,300)的衬底。

在特定实施方式中，使用预张力衬底。所述预张力可以是化学诱导或热诱导的。

所使用的衬底还可以是具有吸收性能的玻璃。此类玻璃的吸收性能可以用于滤波器的透射率曲线的微调。

基质包含以溶解形式存在于该基质中的至少一种染料，这意味着它在涂料溶液的生产中或清漆的生产中不显示出任何持久条纹形成，并且支持均匀着色的基质。该染料还应当提供足够浓的着色并且足够热稳定以承受粘合剂体系的交联过程以及后续使用中的应力。

在优选实施方式中，这样的有机染料可溶于常用溶剂中。

在本发明的一个变型中，优选的是具有高达至少140℃的持久热稳定性并且短暂承受150℃至300℃，优选地200℃至270℃的热应力的染料。术语“持久”被理解为指超过60分钟，优选地为至少100小时的时长。在术语“短暂”的前提下，时长不超过60分钟，优选地不超过30分钟。

有用的染料优选地包括选自以下各项的有机染料：偶氮染料、聚次甲基染料、花青染料、三苯甲烷染料、羰基染料：蒽醌、靛蓝、卟啉和酞菁，优选的是酞菁和卟啉。

根据相关波长范围，选择具有合适的吸收性能的染料。对于蓝色滤波器或IR截止滤波器的生产，可以使用蓝绿色染料。

酞菁(四苯并四氮杂卟啉)由于其高化学稳定性和热稳定性而著名。根据本发明，可以使用具有例如Pb、Zn、Al、Ga、Si、Ti、Cu或V等不同中心原子的酞菁。不含该中心原子的颜料具有绿松石外观(颜料蓝16)并且同样可以使用。

卟啉是由通过四个次甲基基团在环中彼此连接的四个吡咯环(四吡咯)构成的有机化学染料。最简单的代表是卟吩。

在蓝绿色染料中，优选的是透射率最大值为550至750nm的，特别优选地为650至750nm的那些染料。所使用的那些染料具体是铁氰基络合物、阴丹酮、靛蓝，具有Cu、Zn或V作为中心原子的酞菁，优选酞菁的β形式，例如铜酞菁(例如，诸如Orasol Blue GN、Orasol Blue 94416、Orasol Blue 94416)、钒或锌酞菁(例如)，以及铬螯合物，优选具有来自偶氮和偶氮甲碱系列的配体的Cr³⁺，例如来自Kremer Pigmente和MarabuGlasfarben的Heliogen Blue 23050、Heliogen Blue 23080、Corimax Blue。

可以优选使用来自Epolin的Epolight染料，即700nm、800nm、900nm、1000nm的NIR吸收染料的NIR染料组(例如，700A、700B、714A、720B、721A、728A)、例如来自Sigma Aldrich和来自QCR Solutions Corp.的、具有不同中心原子(诸如Pb、Zn、Al、Ga、Si、Ti、Cu等)的酞菁，包括可见光范围400nm、500nm、600nm的可见光吸收染料组。

除了已经提到的染料之外，还尤其很感兴趣的是在>600nm的红外范围内阻挡的那些染料。适合于该目的的特别是来自四(烷基)铵盐的染料，尤其是来自四(烷基)铵溴化物或氯化物的染料，更优选地是n≥4的直链形式，以及n≥5的对称花青，其描述如下：

四(烷基)铵溴化物

花青

根据本发明，可以在基质中使用上述染料中的一种或者其中两种或更多种的组合。

作为进一步实施方式，可以使用在光谱的红色区域中吸收的染料。

另外，可以使用具有对于绿色对比滤波器或灰色滤波器合适的吸收光谱的染料。

除了上述可溶性染料之外，根据本发明可以将精细尺度的颜料(即，不可溶于所使用的溶剂或涂料溶液中的染料)掺入基质中。更具体而言，如果需要，将一种或多种染料与颜料相混合可以是在相关波长范围内对期望的透射率曲线进行微调的一种方式。

为了有效地阻止例如在>750nm的范围内的红外光，即，在该波长范围内的透射率<20％，合适的示例为CuO或Cu₃(PO)₄化合物或盐。

原则上合适的颜料是那些不具有过高散射(如果有的话)的颜料。

颜料越细微，散射越低。在颗粒大小>1μm的情况下，在400nm至750nm的波长范围内通常发生5％至40％的散射，因此根据本发明，这种颜料不是优选的。

当使用具有小于1μm的颗粒大小、被称为纳米颜料的颜料时，散射可以降至低于6％(0.1％-6％)，尤其是低于4％-5％。应当注意，当使这些纳米颜料分散时，必须对其进行精细分散，以便防止团聚，这例如可以借助于三辊磨机或超声处理来实现。

优选地，这些吸收颜料是纳米级形式的，其初级颗粒直径为2nm至5000nm，优选地为8nm至1000nm，尤其为10nm至500nm。初级颗粒通常被理解为指处于非团聚状态的颗粒。颗粒直径可以经由小角X射线散射(SAXS)、动态光散射(DLS)和/或夫朗和费衍射(Fraunhoferdiffraction)来确定。

如上文所述的至少一种染料溶解在基质中。所述基质优选地包含粘合剂。所使用的粘合剂最初可以是已具有层形成所需的性能的化合物，例如，具有足够的聚合物重量的塑料或聚合物。作为进一步的变型，所述基质可以在衬底已被涂覆之后通过交联和/或聚合反应而在原位形成。

所使用的粘合剂可以是聚氨酯树脂、溶胶-凝胶化合物、杂化聚合物、硅树脂(有机和/或无机交联的)、酚树脂、环氧化物、聚酰胺、聚酰亚胺、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)和聚酯树脂，及其混合物。

可以将各种热塑性材料用作聚合物层，诸如环烯烃共聚物COC、离子交联聚合物、聚酰胺PA、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT、聚醚酮PEK、聚甲醛POM、基于丙烯酸酯的体系、聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚苯乙烯PS，它们的特征在于具有高化学稳定性和机械稳定性。

在聚酯树脂中，优选的是UP树脂，即，不饱和聚酯树脂。根据与酸或醇的反应，可以产生软或硬的聚合物层。

醇酸树脂可以与各种成膜剂诸如环氧树脂或其他酚树脂一起加工。用于清漆合成时，取决于溶剂，可以生产较低或较高粘度的清漆。

当使用EVA时，优选的是聚烯烃部分(即，乙烯含量)的比例不超过5％，这是因为通过旋涂法的涂覆会由于粘合剂溶液的高粘度而更加困难。EVA的合适溶剂是甲苯、苯和二甲苯。

在本发明的一个变型中，溶胶-凝胶化合物或聚氨酯树脂是优选的。

在溶胶-凝胶化合物的情况下，该涂料组合物特别包含硅、钛、锆、铝、锌、镁、钙、锡或其混合物的溶胶-凝胶前体。非常特别优选的是溶胶-凝胶前体Si(ORx)Ry、Ti(ORx)Ry、Zr(ORx)Ry、Al(ORx)Ry、Zn(ORx)Ry、Mg(ORx)Ry、Ca(ORx)Ry和Sn(ORx)Ry。在上述各项中，优选地，Rx＝氢、烷基、烯丙基或芳基，并且/或者Ry＝环氧基、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、乙烯基、烯丙基、氨基、巯基、烷基或芳基。下标x和y加起来等于4，即x+y＝4。

优选地，涂层组合物包含可UV固化和/或可热固化的杂化聚合物、水解和缩合的烷氧基硅烷前体，特别是缩水甘油基氧基丙基三乙氧基硅烷(GPTES)和/或甲基丙烯酰基氧基丙基三甲氧基硅烷。还可以用聚硅氧烷将这些官能化。优选的是使用甲基和/或苯基官能化的聚硅氧烷。因此在衬底上的溶胶-凝胶层优选地包含本文所述的溶胶-凝胶前体与本文所述的聚硅氧烷的反应产物。

在进一步的实施方案中，粘合剂组合物包含通过聚异氰酸酯组分与多元醇组分的反应形成的聚氨酯树脂。聚异氰酸酯被理解为是指含两个或更多个异氰酸酯基团(-N＝C＝O)的有机化合物。多元醇被理解为是指含有两个或更多个羟基基团(-OH)的有机化合物。聚异氰酸酯与多元醇的反应形成直链或支链的聚氨酯：

依照本发明，根据应用，可以使用以下的聚异氰酸酯：

-芳香族异氰酸酯，例如，甲代亚苯基2,4-二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷4,4'-二异氰酸酯(MDI)，

-环脂族和芳脂族(araliphatic)异氰酸酯，例如，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲基环己基2,4-二异氰酸酯(HTDI)、苯二甲基二异氰酸酯(XDI)，

-脂肪族异氰酸酯，例如，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMDI)或环己基1,4-二异氰酸酯(CHDI)。

在使用脂肪族异氰酸酯，特别是HDI的情况下，可以产生具有优秀的热稳定性的聚氨酯，其直到210℃至270℃才分解。由于260℃的温度在此处短暂出现约10分钟，优选地低于5分钟的时间，因此由脂肪族异氰酸酯形成的聚氨酯层的热稳定性足够用作滤波器系统，该滤波器系统通常经由组件中的WLP(晶片级封装)工艺引入。然而，在应用领域中，例如在相机模块中，仅出现远<150℃的温度。

除了单体的聚异氰酸酯之外，优选地还可以使用相应单体的聚合物，例如二聚物、三聚物、低聚物或其更高级的聚合物。此外，可以使用多羟基醇如缩二脲、异氰脲酸酯或三羟甲基丙烷或类似化合物上的加合物，它们通过分子扩大将单体转化为挥发性较低并因此更容易处理的组分。

进一步优选的是封端的聚异氰酸酯(称为烘烤聚氨酯树脂，BU树脂)，其中高反应性的异氰酸酯基团已被封端剂可逆地封端。封端的聚异氰酸酯在升高的温度下消除封端剂，同时释放反应性的异氰酸酯，因此交联反应必须通过热处理来引发。合适的封端剂是醇和酚，以及其他酸(质子供体，具有酸性氢的化合物)，如硫醇、硫酚、肟、异羟肟酯、胺、酰胺、酰亚胺、内酰胺或二羰基化合物，并且特别是ε-己内酰胺、丁酮肟、二甲基吡唑、二异丙基胺和丙二酸酯，例如丙二酸二乙酯。尽管可以配制已经在140℃至180℃下固化(5-60分钟)的、丁酮肟封端的HDI清漆，但在ε-己内酰胺封端的HDI的情况下交联需要稍高的温度(160℃-240℃，5-60分钟)。由于封端剂在交联的过程中释放并且丙二酸二乙酯没有作为危险物质的关键分类，并且ε-己内酰胺与丁酮肟相比为较不关键的分类，因此优选的是用丙二酸酯或ε-己内酰胺封端的脂肪族聚异氰酸酯。在交联的过程中，丁酮肟、ε-己内酰胺和大多数其他封端剂从清漆膜中相当程度的逸出，并随着来自干燥器的废气流从清漆中去除。这使反应平衡从起始组分的一侧向聚氨酯的一侧移动。

聚异氰酸酯的合适的封端脂肪族聚合物的实例为，例如，来自Bayer MaterialScience的产品，例如BL 3175 SN和BL 3272 MPA。

可以从封端的异氰酸酯基团的含量计算当量。如果封端的聚异氰酸酯的平均NCO官能度是已知的，则可以从其确定平均分子量。NCO官能度被理解为是指，每个分子的封端的NCO基团和任何游离的NCO基团的数目。在合适的BU树脂的情况下，NCO官能度≥2，特别是2.5-6，特别优选2.8-4.2。尽管不是优选的，但每个分子具有多于6个封端的异氰酸酯基团的树脂适合作为替代。

优选的封端聚异氰酸酯聚合物的平均分子量为800-2000g/mol。然而，具有2000-10000g/mol的分子量的聚异氰酸酯可以同样是合适的。例如，可以通过GPC(凝胶渗透色谱法)测量来确定平均分子量。

用于聚异氰酸酯的共反应物原则上可以是含有反应性(酸性)氢原子的任何化合物。异氰酸酯基团与含有反应性氢原子的化合物的反应通过加聚形成聚氨酯。

聚氨酯的性质不仅取决于异氰酸酯组分，还取决于所选择的H-酸性化合物。

多元醇，特别是聚酯多元醇和聚醚多元醇，是合适的，因为可以通过这些组分来获得在机械和化学上非常稳定的涂层。已经发现，聚酯多元醇是特别合适的，特别是具有高羟基基团含量(优选地每个分子三个或更多个羟基基团，对应于按重量计OH含量2％-8％，特别是按重量计3％-6％)并且平均分子量在1000至2000g/mol的范围内的支链聚酯多元醇。这些多元醇凭借其羟基基团形成高度交联的聚氨酯膜，因此可以产生特别硬、耐刮擦且化学稳定的层。聚醚多元醇的支化水平越高，其具有的羟基基团越多，所形成的聚氨酯的交联度越高。

合适的聚酯多元醇的实例是来自Bayer Material Science的产品651 MPA、680 BA和670。

由于生产通常得到聚合物混合物，因此不能确切地规定大多数商业聚酯多元醇以及上述产品的分子结构。然而，聚酯多元醇的性质可以经由反应方案可再现地确定，产品是可通过羟基含量(OH数目)、平均分子量、密度和粘度表征的。平均OH官能度通过起始组分的选择来确定。

对多元醇组分(H-酸性或羟基组分)的羟基含量(OH含量)的控制和了解以及对聚异氰酸酯组分的封端的异氰酸酯基团的含量(NCO含量)的了解是很重要的，因为根据下列反应方程式，理论上涂层的最大交联仅在使用等化学计量量的异氰酸酯和羟基组分时，即，在异氰酸酯与羟基组分的化学计量比为1：1时发生：

理论上可在1:1的化学计量比下实现的最大交联密度对涂层的性质(粘附性、耐刮擦性、柔性、化学和热稳定性)是至关重要的。因此在聚氨酯体系中，异氰酸酯和羟基组分应为1：1的化学计量比。对其所需的量可通过当量来计算。

聚异氰酸酯比例的减少(交联不足)导致具有较低的机械和化学稳定性的、更加柔性的涂层，因此不是优选的。因为过量的异氰酸酯基团与空气水分反应形成脲基团，所以聚异氰酸酯比例的增大(过度交联)提高了交联密度。因此使用聚异氰酸酯相对于多元醇组分1.1：1至2：1的当量比可以是可取的，以便通过涂层的硬度来增加衬底上的耐刮擦性或粘结强度。由于与水的副反应还能够通过其他因素如溶剂的水含量或衬底的残留水分含量来实现，这导致异氰酸酯基团从体系中的去除，该基团随后不再可用于与多元醇组分的羟基基团反应，因此优选的是聚异氰酸酯与多元醇组分的当量比为1.1：1至2：1的量级，特别是1.2：1至1.5：1的量级。

当然，也可以组合多种H-酸性化合物，例如聚酯多元醇与有机硅树脂或环氧树脂，特别是为了针对具体的需求来调节膜性质。

所应用的聚氨酯体系的热固化通过加热至150℃-260℃，特别是通过加热至170-210℃，持续10-120分钟，特别是60-90分钟来实现。固化时间对于粘结强度和化学稳定性至关重要；例如，在180℃下固化45分钟对于异丙醇没有显示出任何的化学稳定性并且未通过胶带测试，而在相同温度下固化>60分钟导致两个测试都通过。加热首先导致涂料的溶剂蒸出，其次使异氰酸酯组分去封端，使得与H-酸性组分(例如，聚酯多元醇)的交联反应继续进行并且形成固体膜。由于在200℃及以上的温度下，所形成的聚氨酯可以分解，因此对于相对较长的固化时间(>30分钟)，通常不采用高于210℃的温度。分解导致涂层轻微褐变，这通常是不期望的。

所需的反应温度尤其非常大程度上取决于将异氰酸酯组分封端的封端剂。例如，在用丁酮肟封端异氰酸酯的情况下，140-180℃足以启动交联，而在用ε-己内酰胺封端异氰酸酯的情况下则需要160-240℃。充分交联的必要时间取决于异氰酸酯组分和H-酸性化合物(聚酯多元醇)的选择。可以借助于催化剂来显著缩短该时间(至数分钟)，例如借助于叔胺，但特别是借助于金属催化剂，例如，Zn盐、Co盐、Fe盐、Sn(IV)盐、Sb盐和Sn(II)盐。特别合适的催化剂是锡(IV)烷氧基化物，例如，二月桂酸二丁基锡和四(2-乙基己基)钛酸盐、环烷酸锌或环烷酸钴。添加按重量计0.05％-1％的量的催化剂或催化剂混合物(基于色浆)。

用于生产滤波器的方法优选地包括以下步骤：

(1)粘合剂体系生产：使粘合剂(一种或两种组分)溶解在溶剂中；

(2)通过溶解染料并且可选地直接分散颜料或者分散粘合剂体系以及可选的进一步的添加剂，来生产清漆；

(3)可选地过滤清漆；

(4)可选地对清漆进行脱气；

(5)可选地清洗衬底；

(6)可选地施加中间层；

(7)施加清漆，例如通过旋涂法施加；

(8)可选地对清漆进行预干燥(称为“软烘”)；

(9)对清漆进行干燥和/或热固化和/或UV固化；

(10)可选地施加进一步的层。

根据本发明，“干燥”被理解为指在基本上不发生化学反应的情况下将粘合剂转化为滤光层，这意味着仅从涂料溶液中去除挥发性成分。

滤光层的生产优选地包括生产涂料溶液的步骤。对于涂料溶液或清漆的生产，将至少一种染料和粘合剂或粘合剂体系溶解在溶剂中。将涂料溶液施加到衬底并固化。

粘合剂可以充当染料的溶剂。如果粘合剂的粘度不足，则可以添加溶剂。溶剂尤其保证可以影响到清漆的粘度和可加工性。通过添加溶剂，可以在涂覆工艺中施加滤光层，其中溶剂的量或涂料溶液的粘度对所产生的层厚度有关键性影响。在此应当注意的是，膜表面的形成和特性也可以取决于所使用的溶剂。具有非常高的蒸发水平(即高蒸汽压)的溶剂不太合适，这是因为在所述表面上可以形成薄层。这改变了流动特性；可能存在流体动力学不稳定性，这最终导致形成从旋转中心呈星形延伸的横向涂层结构。而且，吸湿溶剂是不合适的，这是因为它们从环境中吸水但不可与其混溶。在该情况下，可以存在分离效应，该效应同样导致横向结构。因此，优选的是具有<120hPa(在标准条件20℃下)，特别优选<60hPa的蒸汽压的溶剂，以便保证良好的可加工性。

优选的溶剂是醇、醚及其混合物。优选地使用乙酸正丁酯、二甘醇一乙醚、二甘醇一乙醚乙酸酯、二甘醇一丁醚乙酸酯、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、1-丙醇、二甲基甲酰胺(DMF)、乙二醇单乙醚、二乙二醇单乙醚、三丙二醇单甲醚、二氯甲烷、1,2,3-三氯丙烷、环己烷、四氢呋喃、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、乙基甲基酮、环己酮及其混合物。

根据现有技术，为了生产用于旋涂法的聚合物薄膜，优选的是使用1,2,3-三氯丙烷(在20℃下的蒸汽压为2.8hPa)或环己酮(在20℃下的蒸汽压为4.55hPa)或DMF(在20℃下的蒸汽压为3.77hPa)。一般而言，基于涂料溶液的总质量而使用10％至30％。

然而，出人意料地发现，具有<2hPas(在标准条件下)的低蒸汽压的至少一种溶剂与具有>100hPas的高蒸汽压的至少一种溶剂的混合物同样显示出良好的结果。

可以向涂料溶液中添加进一步的添加剂，诸如助粘剂、消泡剂、流平添加剂、流平剂、脱气剂、润滑添加剂、衬底润湿添加剂、润湿和分散添加剂、流变添加剂、辐射固化和防阻断(UV阻断剂)添加剂。这些添加剂可以构成涂料溶液的多达5％(重量)，优选地多达2％(重量)。它们可以从市场购得，例如，从TEGO(EVONIK)购得，并且作为典型的涂料添加剂是本领域技术人员已知的。

具体地，这些是纯的和/或有机改性的低分子量的聚硅氧烷和/或有机聚合物，和/或氟官能化的聚合物和/或聚醚改性的聚合物，和/或聚硅氧烷和/或聚丙烯酸酯，和/或碱性和酸性的脂肪酸衍生物。

许多有机染料尽管有期望的透射特征并且可能还有高的热稳定性，但是其具有对紫外线辐射不稳定的缺点。为此，在进一步的实施方式中，可以添加防阻断添加剂以增加UV稳定性。这样的阻断添加剂的效果来自于自由基的灭活，并且它们一般被称为HALS(“受阻胺光稳定剂”)并且在化学术语中通常是TMP(2,2,6,6-四甲基哌啶)的衍生物。

根据该涂覆方法，还可以添加各种流平剂，例如PEG、BYK 302、BYK 306、TEGO Wet或TEGO Rad产品，以便获得均匀的层厚度。尤其是在非光滑、粗糙表面的涂覆的情况下，添加尽管存在粗糙性但仍保证层的均匀流平的润湿剂/流平剂。对于旋涂，优选使得表面能够良好润湿的溶剂并且其他添加剂如待使用的流平剂和润湿剂是合适的；这些可以是例如乙基甲基酮或二甘醇一丁醚乙酸酯。

如果粘合剂体系对于涂覆工艺而言太易流动，并且溶剂比例不能再进一步减少，则可以通过添加流变学添加剂来增加粘度。否则，根据所选择的旋涂参数，清漆将变得过薄并且滤光层不能充分地吸收。

通常，增稠，即，粘度增加，可通过添加树脂如聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、触变性丙烯酸树脂和异氰酸酯-或氨基甲酸酯-触变的醇酸树脂，或者通过降低溶剂比例来实现。蜡如氢化蓖麻油或聚烯烃蜡也是合适的，或者缔合性增稠剂如缔合性丙烯酸增稠剂、疏水改性的纤维素醚、疏水改性的聚氨酯醚(“聚氨酯增稠剂”)、疏水改性的聚醚或改性的脲。然而，在增稠剂的选择上，必须考虑到例如彩色膜是否将被进一步涂覆。在这种情况下，特别是蜡不适合作为增稠剂。

另外，可以添加所谓的硬化剂，例如纳米颗粒、双环氧化物等，以便例如增加层硬度/耐刮擦性。

用于对衬底施加滤光层的涂料溶液的不同成分的优选重量比例取决于所使用的粘合剂。

更具体而言，确立了适于涂覆方法的粘度。

对于旋涂法，优选地调整粘合剂混合物的粘度至不超过100mPas，优选地不超过50mPas，特别优选地不超过20mPas。

下表对于聚氨酯体系和GPTES举例说明了涂料溶液的成分的优选重量比例。

比例，重量％	PU体系	溶剂	染料	添加剂
					优选	22-99	1-80	<10	<10
更优选	41-90	2-60	<5	<5
					特别优选	60-80	20-35	<1	<

比例，重量％	GPTES	溶剂	染料	添加剂
					优选	22-99	1-80	<10	<10
更优选	30-80	30-60	<5	<5
					特别优选	40-60	40-50	<2	<1

实现涂层中的期望透射所需的染料含量取决于涂层的层厚度，并且根据层厚度，为0.1％-45％(重量)(基于固化的涂层)。染料含量对应于55％-99.9％(重量)的粘合剂含量。相比于较低的层厚度的情况，在较高的层厚度的情况下需要较低的染料含量，以便实现期望的波长依赖性吸收并因此降低透射率。通过改变浓度，另外还可以影响滤波器的频带边缘的陡度，这是因为在较高的浓度下发生了饱和效应。这可以用于对滤波器的频带边缘的形状进行受控调整。超过45重量％的染料含量不是优选的，这是因为耐刮擦性和粘结强度将不再足够。

在经干燥和固化的滤光层中，染料与粘合剂1的质量比为200：1至50：1，优选175：1至60：1，极特别优选150：1至100：1。

在经干燥和固化的滤光层中，染料与粘合剂2的质量比为100：1至3：1，优选50：1至5：1，极特别优选40：1至25：1。

优选地借助于Dispermat(Ultraturrax)或三辊磨机，使所有成分、基质、染料和功能性添加剂均匀化。

成品清漆可以经过压力过滤，以便去除从原料中或者在生产过程中引入的棉绒、灰尘或其他颗粒。或者，在涂覆之前可以通过超细过滤器过滤所述清漆。

涂层能够以一个或多个层实现，优选的是一层涂层。

在特定实施方式中，滤光层仅以局部的或结构化的或凹陷的方式施加至衬底。然而，优选的是在整个区域上对衬底进行涂覆。

可以通过旋涂、喷涂、浸渍、浇铸、喷漆、丝网印刷、移印、喷墨印刷、胶印、辊涂或本领域技术人员已知的其他方法来涂覆衬底。对于这些涂覆方法，彩色基质的粘度必须与可加工性相匹配。

根据本发明，优选的是旋涂法或旋转涂覆法，这是因为可以通过这样的方法而施加非常均匀的滤光层。

对于旋涂，存在于溶液中的所有材料都是合适的。一般借助于底侧上的真空抽吸而将衬底固定到被称为卡盘的转盘上。使用位于衬底的中心上方的计量装置来施加所需量的溶液。

旋涂工艺分为三个步骤：

步骤1：分配涂料溶液；在此的特点是中等的加速度和速度，通常在200rpm-2000rpm的范围内，但取决于所使用的旋涂机；

步骤2：涂覆；在此需要中速至高速以便均匀地涂覆衬底，通常在1000rpm-10000rpm的范围内，但取决于所使用的旋涂机；

步骤3：弃去多余的材料，为此，高速是必要的，通常>2000rpm，但取决于所使用的旋涂机。

为了获得固态层，有必要除去溶剂。在旋涂过程中，一部分溶剂已经蒸发。可以借助于加热的卡盘或者借助于在加热板上进行后续烘烤(热处理，也称为软烘)来强制除去溶剂。这种处理之所以有利的一个原因在于，软烘中的中等温度防止溶剂在该层中生成气泡——在快速加热时经常发生这种情况。而且，该层变得“脱尘干燥”，这意味着灰尘和悬浮颗粒基本上不再粘附在表面上，并且因此可以更容易地除去污染。

对于旋涂，特别优选的是例如酮类或乙酸盐类等溶剂，其允许对表面的良好润湿并且适合于额外使用诸如流平剂和润湿助剂等添加剂。

在涂覆之后，如果需要，则对着色层进行热固化和/或UV固化。优选地，在>150℃、优选地>170℃的温度下烘烤所述层。为此，可以使用标准设备；在UV固化或UV固化与热固化相结合的情况下，例如可以使用常规的大面积UV源，优选地使用微波激发的无电极大面积UV灯源，特别优选地使用UV-LED。

对于滤波器的高品质以及已经提到的低粗糙度和低散射，进一步重要的是形成光滑膜并且经固化的涂层不包含任何粗糙的、不透明的颗粒、杂质等(例如，具有超过200μm、尤其超过0.3-1.5mm的大小的灰尘、棉绒、颗粒)。由于这样的需要，在生产滤光层的情况下，有必要保证与生产中的洁净度有关的优良品质。理想地，在洁净室条件下实现生产(洁净室等级<10000)。

滤波器还可以具有不止一个滤光层3。在本发明的一个这样的变型中，另外的滤光层3'优选地具有不同的吸收性能，即，例如，各自在其他波长处的吸收频带。一个或多个滤光层3'可以安置在位于衬底2与层4'之间的衬底2的底侧或者安置在滤光层3下方的衬底的顶侧。在染料分子的相互作用产生不期望的光学效应的情况下，该变型与在其中不止一种染料存在于一个滤光层3中的变型相比是优选的。由于本发明的滤光层可以具有层厚度的高均匀性，因此具有两个或更多个滤光层的滤波器也具有从非常好到足够的光学均匀性。

另外，本发明的滤波器可以包括改变透射率的多层4、4'和5。多层一般包括由金属的氮化物、氧化物、氧氮化物或其混合物构成的具有高折射率和低折射率的一系列层，并且可以例如通过诸如溅射、汽相淀积等PVD方法或PECVD方法而施加到滤波器。

例如，这样的改变透射率的多层可以很大程度上反射或阻断650nm以上至1000nm、优选地至1200nm的红外区中的电磁辐射，以使得阻带(例如，图3中所示的滤波器的阻带)在较长波长的方向上延伸。在现有技术中，这样的反射性多层用作影响红外辐射的单独的层。然而，由于反射所产生的散射光，因此一般会形成鬼像。出人意料的是，即使在根据本发明的滤光层与此类多层相组合的情况下，依然没有发生鬼像。据推测，在吸收层中，由所述多层形成的散射光被滤光层吸收。

当与有机滤光层相结合地使用时，可以调整所述多层的设计，以使得整个滤波器的组合的波长依赖性透射率对应于期望的规格。此处一个特别关键的因素是T₅₀II值，该值被认为是光学规格的核心部分。所述多层在短波长处的吸收边缘必须在此朝向更长的波长移位。以蓝色玻璃滤波器为例，该吸收边缘T₅₀II例如在630nm处。已经借助于有机滤光层的吸收而基本上达到该吸收边缘，并且因此多层在此应当具有80％以上的高透射率，以便实现总透射率。这支持对多层的更加宽裕的设计，其中，例如透射率的不太陡的侧翼和较低的抑制就足以实现总透射率。整体而言，可以凭借这样的组合来生产技术上更简单并因此更便宜的多层。此类多层的设计是本领域技术人员已知的，并且可以借助于光层设计软件(例如，来自Software Spectra Inc.的TFCalc)而高效地进行。为了包括有机滤光层的效应，可以将所述有机滤光层的透射率和反射率转化为衬底玻璃的光学常数，并因此将其纳入到层设计的考虑中。本领域技术人员已知如何能够将有机滤波器曲线的光透射率和反射率例如转换为诸如TFCalc等程序所使用的Sellmeyer系数。通过调整单个层的数目和厚度来实现对多层设计的调整。

优选地，通过施加减反射涂层4、4'来减少或防止滤波器的正面和背面上的反射，以使得光学区域中的总透射率显著增加。在此可以在无吸收波长范围中实现超过6％的透射增益。这样的减反射涂层一般也是上文所描述的多层。如上文在多层中所描述，通过适当的层设计，可以将减反射功能与扩宽阻带的功能相结合。

另外，可以通过例如热解(例如用HMDSO进行火焰处理)的方法或溶胶-凝胶法，在衬底与滤光层或滤光系统之间施加助粘剂，优选无机助粘剂如多孔SiO₂层，特别优选的是在高度稀释的醇溶液中或凭借于CVD法，由六甲基二硅氮烷(HMDS)、环氧基基团、甲基丙烯酸酯基团、丙烯酸酯基团、氨基基团、乙烯基基团和巯基基团组成的有机助粘剂。

可选地可以额外地向滤光层或滤光层系统，或者向与所述滤光层或所述滤光层系统相对的衬底表面或者向这些所描述的层及其布置的组合施加功能层，诸如抗刮擦层、防腐蚀层、平滑层、易于清洁层等。

本发明还涉及本发明的滤波器的用途。更具体而言，所述滤波器可以用作例如CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器或CCD(电荷耦合器件)传感器等光敏半导体检测器的光束路径中的滤波器元件。例如可以采用这类半导体检测器作为数码相机或摄像机或光谱仪中的图像传感器。

凭借本发明的工艺，即使在相对较大的区域中，也可以生产非常均匀的滤光层。因此，本发明的滤波器或晶片也适合于生产用于在晶片级封装(WLP)工艺中使用的滤波器。衬底(2)——在下文中称为“玻璃晶片”——在这样的情况下不具有单个滤波器的尺寸，而是具有在其上提供了多个滤波器元件的晶片的尺寸。在WLP工艺的情况下，半导体晶片连同光学活性传感器以及玻璃晶片(2)滤光层(3)安装在彼此正上方，并且玻璃表面与半导体芯片之间的距离小于1mm，使得来自光源的光束路径通过滤波器(1)落在传感器上。当在传感器芯片上方安装玻璃晶片时，可以同时施加密封件，以使得传感器芯片与环境密闭隔离。所述安装可以通过粘结工艺或另外通过焊接工艺而实现，其中借助于低熔点焊料来实现金属密封，或者借助于低熔点玻璃焊料来实现玻璃状粘结。通常，对于这类工艺，使用具有硅芯片的热膨胀系数区域中的热膨胀系数的玻璃晶片(1)。作为合适的玻璃衬底的示例，可以使用玻璃AF32(SCHOTT AG)，其具有3.2×10^-6K^-1的热膨胀，特别好地匹配于硅衬底。在粘结工艺的情况下，热膨胀系数不太重要，并且因此还可以使用具有更高热膨胀系数的玻璃，例如具有7.2×10^-6K^-1的热膨胀系数的玻璃D263eco(SCHOTT AG)。WLP工艺的巨大优势是基于使滤波器和传感器以晶片形式彼此粘结，并且仅在此后才个体化为单个芯片。

本发明因此还涉及玻璃晶片，在该玻璃晶片上提供了本发明的多个滤波器并且该玻璃晶片与图1中描述的本发明的滤波器的结构相同。此类玻璃晶片可具有例如8英寸或12英寸的直径。

在进一步的实施方式中，可以通过“拾取与放置”工艺而将CMOS传感器与滤波器(3)相结合。在这样的情况下，可以通过与上文所述的那些工艺相似的粘结和焊接工艺而密闭地密封CMOS传感器并使其受到滤波器(3)的保护。在安装之前对CMOS芯片和玻璃晶片进行的个体化支持另外的产品变型，其中滤波器(3)和CMOS芯片具有不同的大小。

如上文所述，本发明的滤波器的耐热变型适合用作印刷电路板的衬底。因此，除了光学滤波器作用之外，还可以在光束路径之外施加导电的结构化电极，以便形成与CMOS芯片的接触和/或与电路板的接触。在具体实施方式中，导电的导体印刷线路可以与CMOS芯片在正面上的接触以及与CMOS芯片下方的电路板的接触形成接触，并且建立电连接。在这些情况下，由于导体印刷线路在几何上超出硅芯片以便支持外部接触连接，因此玻璃芯片的大小不同于硅芯片的大小。

本发明在下文通过实施例详细说明，但并不限于实施例中所描述的实施方式。

实施例

根据表1a和表1b中指定的条件，生产本发明的滤波器。所使用的衬底是厚度为0.5mm至0.7mm(例如0.1mm、0.145mm、0.21mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm和0.7mm)的玻璃晶片，该晶片由AF32或D263或D263Teco(SCHOTT AG)构成。

表1a：

表1b：

表2总结了所生产的本发明滤波器的性能。

表2：

图例如下：

实施例5

通过丝网印刷法，将来自实施例1的涂料溶液施加至衬底。图7中示出透射率曲线，与通过旋涂法施加的滤波器对比。

Claims

1.一种光滤波器，其包括衬底(2)以及位于所述衬底的至少一侧的滤光层(3)，其中所述滤光层(3)包括基质，所述基质包含溶解在该基质中的至少一种有机染料，

其中，所述基质包括溶胶-凝胶化合物或聚氨酯树脂，

其中，所述有机染料选自由偶氮染料、聚次甲基染料、花青染料、三苯甲烷染料、羰基染料、卟啉和酞菁组成的组中，

其中，所述滤波器的特征在于通带中的透射率和阻带中的透射率，其中通带是指T₅₀I与T₅₀II之间的频带，阻带是指T₅₀II之后的频带，以及T₅₀值描述了超过50％的透射率值时的波长，在滤波器的情况下，在进入透射区域中之前经过该值，此处称为T₅₀I，并且在离开透射区域之后经过该值，此处称为T₅₀II，T₅₀II同时指示出进入阻带，

其中，所述滤波器是近红外截止滤波器，其中所述通带具有起始于460nm或450nm或440nm的波长处并且不早于540nm终止的大于70％的透射率，并且其中所述阻带在650nm+/-30nm处开始，以及

其中，所述滤波器具有光学均匀性。

2.根据权利要求1所述的光滤波器，其中所述溶胶-凝胶化合物包含选自由硅、钛、锆、铝、锌、镁、钙、锡及其任意混合物组成的组中的溶胶-凝胶前体的反应产物。

3.根据权利要求1或2所述的光滤波器，其中所述聚氨酯树脂包括聚异氰酸酯组分与多元醇组分的反应产物。

4.根据权利要求1或2所述的光滤波器，其中所述滤波器在T₅₀II处的波长偏移不超过5％。

5.根据权利要求1或2所述的光滤波器，其中所述滤波器在T₅₀II处的波长偏移不超过3％。

6.根据权利要求1或2所述的光滤波器，其中所述滤光层(3)具有不超过100μm的厚度。

7.根据权利要求1或2所述的光滤波器，其中所述滤波器具有不超过1mm的厚度。

8.根据权利要求1或2所述的光滤波器，其中所述滤波器具有小于10％的雾度值。

9.根据权利要求1或2所述的光滤波器，其中所述滤波器具有小于5％的雾度值。

10.根据权利要求1或2所述的光滤波器，其中所述滤波器具有小于3％的雾度值。

11.根据权利要求1或2所述的光滤波器，其中所述滤波器具有小于1％的雾度值。

12.根据权利要求1或2所述的光滤波器，其中所述滤波器在从650nm至700nm的阻带中具有不超过40％的平均透射率。

13.根据权利要求1或2所述的光滤波器，其中所述滤波器包括使红外范围中的透射率降低的至少一个另外的层，并且其中该层采取多层(4、4'、5)和/或另外的滤光层(3')的形式。

14.根据权利要求1或2所述的光滤波器，其中所述滤波器在上表面和/或下表面上包括减反射涂层(4、4')。

15.根据权利要求1或2所述的光滤波器，其中所述滤波器在上表面和/或下表面上包括多层减反射涂层(4、4')。

16.根据权利要求1或2所述的光滤波器，其中所述衬底是晶片。

17.一种用于生产根据权利要求1至16中的任一项所述的光滤波器的方法，其包括以下步骤：

-通过使染料溶解在粘合剂体系中或溶解在粘合剂中来生产清漆；

-通过涂覆方法来施加所述清漆；

-对所述滤光层进行“干燥”和/或热固化和/或UV固化。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述涂覆方法包括旋涂法。

19.根据权利要求1至16中的任一项所述的光滤波器作为光敏半导体检测器的光束路径中的滤波器元件的用途。

20.根据权利要求1至16中的任一项项所述的光滤波器作为CMOS传感器的光束路径中的滤波器元件的用途。

21.根据权利要求1至16中的任一项所述的光滤波器在数码相机、摄像机或光谱仪中的用途。

22.根据权利要求16所述的光滤波器在WLP工艺中的用途。