Die Firma Cooler Master, die hauptsächlich
für Kühllösungen im Computerbereich bekannt ist, stellt auch Zubehör wie
Eingabegeräte her.
Hier ist die CM Storm Inferno zu sehen, die eine
Auflösung von bis zu 4000dpi darstellen kann. Es handelt sich um eine typische
Gaming-Maus.
Die Maus beinhaltet drei Platinen.
Die
linke Platine trägt eine Leuchtdiode, die das Logo an der Oberseite der Maus
ausleuchtet. Optional können dort drei andere Leuchtdioden bestückt werden.
Die rechte Platine stellt die Hauptplatine der Maus dar. Darunter befindet sich
die Platine mit dem Sensorelement.
Auf der Unterseite der Hauptplatine sind
zwei weitere Leuchtdioden angebracht.
Gut beschriftete Testpunkte machen
einige Potentiale wie zum Beispiel die SPI-Potentiale des Sensorelements
zugänglich.
Das Sensorelement befindet sich auf einer relativ kleinen Platine.
Die Steuerung der Maus übernimmt ein
8Bit-Mikrocontroller von SONIX (SN8F2288FG).
Außerdem befindet sich auf der
Platine ein 128kBit großer Standard-EEPROM, der von Cooler Master blumig als
"128k Sentinel-X™ memory" beworben wird.
Die Schraube unterhalb des Mikrocontrollers wurde dem Anschein nach schon mindestens einmal unsanft behandelt.
Der Sensor wurde von Philips gefertigt und
befindet sich in einem THT-Package mit elf Pins.
Die Oberseite des Gehäuses
bildet eine Linse, die direkt durch ein Loch im Gehäuse der darunterliegenden
Fläche zugewandt ist.
Neben einigen Widerständen und Kondensatoren befindet sich ein 32MHz-Resonator auf der Platine, der auf die Leistungsfähigkeit des integrierten Schaltkreises schließen lässt.
In die Kunststoffkuppel des Sensors sind etwas außerhalb der Mitte zwei Linsen integriert.
Auf dem Rand der Kunststoffkuppel findet sich die Modellbezeichnung PLN 2030 und die Zeichenfolgen E032, AB04 und 0104.
Der Sensor weicht vom Aufbau der gängigen
Sensoren stark ab, was durch die gänzlich andere Funktionsweise bedingt ist.
Die meisten Bewegungssensoren senden Licht aus und analysieren die Reflektion
über ein Array aus lichtempfindlichen Pixeln.
Philips wählte für den
vorliegenden Sensor eine Technik namens "Laser Doppler Interferometer". Dabei
wird wie bei den gängigen Konzepten ein Laserstrahl ausgesendet. Die Auswertung
der Reflektion erfolgt allerdings in der selben Laserdiode. Das optische Fenster
der Laserdiode bietet zwar nur eine sehr kleine aktive Fläche, der spezifische
Aufbau ist allerdings sehr sensitiv gegenüber der Wellenlänge, auf die er
ausgelegt ist. Je nachdem welche Phasenlage das reflektierte Licht hat,
verstärkt oder schwächt es das Laserfeld im Inneren des Halbleiters. Das
wiederum wirkt sich auf die Energieaufnahme aus. Wird die Oberfläche
beziehungsweise die Maus bewegt, so ändert sich die Phasenlage der Reflektion
mit der Geschwindigkeit der Bewegung. Über eine Modulation der Frequenz lässt
sich auch die Richtung der Bewegung erkennen.
Um sowohl horizontale, als auch
vertikale Bewegungen erkennen zu können, befinden sich zwei Laser im Sensor.
Die Aufbau- und Verbindungstechnik weist
einige Besonderheiten auf. Das Package besitzt elf Pins, die Trägerstruktur
besteht allerdings aus sehr viel mehr Elementen, die bis zum Rand des Packages
geführt wurden. Fast alle Elemente sind mit den aktiven Strukturen verbunden.
Vermutlich dienen die zusätzlichen Potentiale Testzwecken.
Auf den
Trägerstrukturen sind sieben SMT-Kondensatoren bestückt. Ein Kondensator wurde
sogar auf das Die selbst aufgelötet.
Die zwei Laserdioden befinden sich
ebenfalls auf dem Die. Interessant ist, dass die Laserdioden nicht direkt,
sondern über die Trägerstrukturen mit dem Die verbunden sind.
Es gibt Stimmen, die behaupten, dass der PLN2030 zu frühzeitigen Ausfällen neigt. Verwunderlich wäre es nicht. In den Datenblättern der gängigen Sensoren wird immer auf die ESD-Empfindlichkeit hingewiesen. Vor allem die früheren Linsenelemente bauen sehr groß auf, um als Schutz vor Entladungen dienen zu können. Zusätzlich sind den Laserdioden Halbleiter-Schutzstrukturen parallel geschaltet. Beim PLN2030 befinden sich zwar Kondensatoren parallel zu den Laserdioden, diese bieten aber abhängig von der Größe nur bedingt Schutz gegenüber ESD-Impulsen. Dazu kommt, dass sich der Sensor direkt über dem Durchbruch auf der Unterseite der Maus befindet. Entladungen müssen nur einen sehr kurzen Weg um das kleine, optische Element überwinden, um direkt auf die Anschlüsse der Laserdioden einwirken zu können.
Bei den Laserdioden handelt es sich um gängige Oberflächenemitter mit einer Kantenlänge von etwas mehr als 200µm.
Der obere Laser ist mit der Zahlenreihe
039 269 beschriftet. Auf dem unteren Laser befindet sich die Zahlenreihe 041
269.
Es ist wahrscheinlich, dass es sich um die gleichen Bauteile handelt.
Sollte dem so sein, dann könnten die ersten drei Zahlen die einzelnen
Laserdioden auf dem ursprünglichen Wafer markieren. Schließlich werden solche
Laserdioden während der Fertigung oftmals nach ihren Eigenschaften sortiert.
Die Oberflächenemitter weisen die bekannten Strukturen auf.
Die Oberfläche des Dies ist mit großen
Flächen der Metalllagen abgeschirmt. Die Flächen dienen aber nicht nur zu
Abschirmung, sondern übertragen auch einige Potentiale sehr niederohmig. Die
Flächen erschweren zusätzlich das Analysieren der darunterliegenden Schaltungen
und damit dem Know-How der Entwickler.
Drei T-förmige Aussparungen in der
Metalllage dienen vermutlich der Platzierung des Linsenelements.
An den Kanten des Dies befinden sich sehr viele Testpads.
Ansatzweise sind die aktiven Strukturen zu erkennen. Unterhalb des SMT-Kondensators befindet sich ein Logikblock.
Die Messung der Laserleistung muss sehr genau erfolgen. Vermutlich war das der Grund für den speziellen Aufbau des Gesamtsystems: die Platzierung der Laserdioden auf der Auswerteeinheit, die massiven Flächen der Metalllage und der SMT-Kondensator auf dem Die.
Die Beschriftung auf dem Die lautet PHILIPS V1 NXT ASIC 3A.
Der 8Bit-Mikrocontroller von SONIX ist sehr hoch integriert. Details lassen sich so kaum ausmachen.
