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关于传感器的真空封装,俺对这个特别感兴趣

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发表于 2011-5-9 23:08:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
昨天听一个客户说,现在mems传感器的真空封装是一个不太好搞的问题,如果提高传感器内部真空度,可以使器件的Q值达到一个相当的高度。俺对这个特别感兴趣,就想上来讨论讨论。, |* j8 a' D+ j& c5 F' W
如果需要做真空封装,通常采用的是什么样的密封技术?效果怎么样?. O: w- s+ j9 }: ]7 f5 Z
对封装的气密要求大概都是什么样的数量级?8 e: G- i; H. l/ p
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发表于 2011-5-10 17:07:13 | 显示全部楼层
以前上课时候参观过老师实验室设备,芯片真空封装、测试(密封性)之类的。。。不过没深入了解
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发表于 2011-5-10 22:31:30 | 显示全部楼层
先说坛子有玩MEMS的吗?玩的咋样,敢拍拍胸脯吗?
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 楼主| 发表于 2011-5-11 15:53:15 | 显示全部楼层
舟航 发表于 2011-5-10 22:31   Z7 Z: U1 g  R0 F1 N
先说坛子有玩MEMS的吗?玩的咋样,敢拍拍胸脯吗?

& n6 ~6 m) G9 _  W$ h! f谢版主提醒7 ]/ T! s; r6 J. J4 S
俺查了一些资料,就先说说一些初步的理解:
4 v, n2 X5 o% b4 [# Emems全称是micro electromechanical system,即微机电系统,是从集成电路技术发展过来的,可以说是IC技术的扩展。
; S0 y# L& ]3 \& ]
$ S! S. g, o+ h9 o典型的mems器件是含有机械运动部件的,如果在大气环境下运动,会受到空气阻尼的阻碍,直接影响到Q值,具体的表现是气压高则Q值低,而且还会消耗多余的能量,这两方面的影响会相当大地影响到器件的性能。
3 K! P* }, n$ k4 R而如果在真空环境下,mems器件的Q值会很高,主要原因就是消除了空气阻尼,而且热传导也会得到抑制。
, R6 s* Q2 j' R0 ?2 D5 b( ~/ Y
具体来看,真空封装有如下好处:/ k$ G4 I) U/ ?7 Q
1.可以通过真空封装形成器件内的局部真空,以此作为绝对压力的零点,制造绝压传感器。3 d. Q3 Y7 W. b* ?
2.很多种传感器都需要控制热机噪声,而其罪魁祸首就是空气阻尼,但在真空状态下,此种情况会大大好转。
9 n7 z! u5 C! |3.陀螺仪的振子Q值是其灵敏度的主要指标,而真空封装能够将其有效地提高。3 \+ j. |4 Z0 g, p0 N  r) g! A

. h- B& n# Y/ C4.利用真空绝热的特性,包括红外探测在内的一些传感器都可以做到很高的灵敏度。
3 ~$ `  C4 G& Q2 I! ^$ J6 }& b* n' U
目前存在的问题:8 {, |! u  n; s$ J$ y/ k
1.真空度的持久性:由于封装材料本身的气密性,以及封装手段的原因,大气会泄漏进封装器件内,加上mems传感器的体积都很小,内部材料自身放气也会对真空度有一定的影响。
! t$ U+ u, A/ G; O2.封装手段:目前成熟的几种封装材料有玻璃-金属,玻璃-玻璃,陶瓷-金属,手法大概是晶元键合和平面牺牲层,但尚无具体数据支撑其封装效果,其成本也相对较高。另一种手法是利用吸气剂,但由于非蒸散型吸气剂需要激活,要求的温度会影响到传感器内部器件,而蒸散型吸气剂则容易引起短路,所以这方面不能说是完全成熟。, H7 V$ c& I. N4 I1 N
9 p) Z  S5 X8 L+ f. e$ K
说到这里,俺想问问,这种密封件的尺寸都较小,即使获得了理想的真空,又该如何检测?另外,任何材料都会放气,而大气中的氢会通过材料固溶-扩散的方式进入到真空里,这两者都会导致真空度的下降,而封装手段的气密性,也会直接影响到真空度。那么,一般来说,mems器件的真空度要到多高,在经济上会比较合适?其使用年限为多少年?如果内部器件的真空度下降而导致灵敏度降低,能否有检测手段给出警告?
  _. w. Z1 o. s1 E( U' ]
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发表于 2011-5-11 16:11:40 | 显示全部楼层
回复 长驱鬼魅 的帖子
2 S5 ]7 P4 m, U) f1 n6 ?) W' p( c# s6 N$ D
哈哈,大虾,你这东西阿拉一直不敢开口,阿拉知道在北京有一个玩高真空扩散的博士后,米硅,据说得老米真传,但阿拉不信,  x, K2 N% T8 B0 `1 `7 ^

( p) M% w# z. G* q" p  p8 ?国人讲高科技,将这东西挂在嘴上,天天说,说滥了,哈哈,什么是高科技,阁下现在谈的这个就是,确切说,谁玩的东西?那就是洛-马与诺-格,- z  u) Y6 X: ^0 Y1 }

1 @+ }+ j! U/ k/ [% R假如俺玩得了这个,俺常想,就躺在长安街上,钞票像冰雹一样砸在头上,哈哈,9 @. r3 T5 M6 W5 ]. n7 i" ~$ F

点评

我百度搜了下诺斯罗普·格鲁门 。词条对我有帮助仅仅显示32点击。  发表于 2011-11-25 20:13
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 楼主| 发表于 2011-5-11 17:03:14 | 显示全部楼层
2266998 发表于 2011-5-11 16:11 ! k- A* I6 P, R% `
回复 长驱鬼魅 的帖子3 J7 e# z! s6 f- Q1 h6 f$ W

/ [7 u1 V& z  t8 U7 E7 H$ {- W哈哈,大虾,你这东西阿拉一直不敢开口,阿拉知道在北京有一个玩高真空扩散的博士后 ...
2 C' Z3 V' D  g; Q" Q
俺大概知道是谁了,估计是那个山寨鬼子东西的家伙,但俺不知道他是博后,哈哈!
& z" z2 T) z+ x8 G我看了些相关的论文,扩散焊的封装和非蒸散吸气剂的激活一样,需要大面积的加热,这个导致的后果很严重。俺现在手里拿着一个转子,几十道焊缝,客户正发愁,本来打算用扩散焊,但是太热,东西一烤就完蛋了。
* u! A4 v- A3 N2 `: k  ~5 v- t
0 f! n4 d8 J7 m5 i! j* M大概的计算,如果真空封装的初始真空度在10^-2或者-3的水平,要维持三年真空不低于1Pa,需要的气密性要求是整体漏率不超过10^-15Pa m3/s左右,而这样的气密性很接近金属材料本身的气密性了(我记得好像是10^-17以上,具体数值不知道了),所以特别想知道是怎么搞的,另外,国内是否有这么高气密封装的手段,具体是怎么实现的?我对晶元键合不太了解。% V4 t( \; J: G, }
, R2 X2 T& _0 k; f" x, f2 i

点评

激光封装不太现实,要利用焊接实现真空封装,在焊接前就必须处于真空环境下,而如果是这样,就不如用998说的真空扩散焊和我的真空电子束焊了。  发表于 2012-11-16 07:32
高手论道。用德国IPG,可行否。  发表于 2012-11-15 17:50
多层是微观上还是宏观上?如果是宏观上的多层壳体,那俺猜,多半是为了过渡真空准备的。那样干倒是行,但是整体封装难度又提高了。  发表于 2011-5-12 05:45
偶尔看过一个东西,讲这些有特殊要求的芯片级的东东都是在超高真空仓内封装的,封装材料是专门开发的低透气材料,还是多层的。  发表于 2011-5-11 22:12
在材料上想办法了,鬼子办法多啊,高温厚沉积,说个笑话,把封装材料分子小球用脚踢实了,甭有杂质,再拿气体分子去塞那个空隙,气体分子大叫,说,不要硬塞阿拉啊,过不去阿,你玩到这里,就齐了  发表于 2011-5-11 17:47
你这家伙,让你找时间过来也不来! 这个地方确实是俺写得太随意了,想表达的意思是,这个气密性有些太高,是否能真的达到呢?鬼佬应该可以,就是不知道用的什么办法。  发表于 2011-5-11 17:39
大侠,给你捧个场。10^-15跟10^-17可不是接近,相差一百倍啊。  发表于 2011-5-11 17:32
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发表于 2011-5-11 17:26:02 | 显示全部楼层
回复 长驱鬼魅 的帖子
5 R8 h* n. x( s+ l5 Q8 f; z) R# s! h' I% u3 V( U
大虾,这个封装水平的高低,直接就关乎你在世界上是爷还是孙子,就这么厉害,) k: [8 z" v# Z4 b% I! c! d: u3 E
; @1 }+ D! T2 s$ y
许多高级的传感器,里面不是一个点感应,是一片矩阵,举个例子,鬼子的近距格斗弹,里面的红外是一个精密矩阵,不单检测你尾喷口的热量,还检测你到翼稍的温度梯度,成像以后锁定你,你还打什么红外弹欺骗,鬼子的计算机笑了,哈哈,那个突发热点直接就剔出了,就没进DSP,数据变换后的图像,依然是你,哈,5 [% E/ `4 G) }4 _- P& N& F

- E  z; S- y! L8 g2 R; v想把每给点封装合格了,保持许多年好使,假如那样,阿拉告诉你,真的站在长安街上大喊,阿拉今天喝酒了,你看警察抓你,才不呢,你从此是国宝,
: r0 i' _' C: K2 i. q/ U+ \
% ~$ @( E9 d6 B7 e! |9 P. }3 t$ D可惜了,国人尽是骗子,阿拉见不少这类假货,人家先开口,说,别问俺什么啊!不兴上来就打嘴巴的,哈哈,你看那些玩芯的,最后银子揣饱了,回米国开小馆子去了,米国茅台很便宜,开馆子有效益,哈哈
1 j; k- [8 j* o6 ]# a
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 楼主| 发表于 2011-5-11 17:46:45 | 显示全部楼层
2266998 发表于 2011-5-11 17:26
8 ]7 {+ g4 y( J回复 长驱鬼魅 的帖子+ e! U6 W% M2 `: l

7 S# x( b/ U. p$ h大虾,这个封装水平的高低,直接就关乎你在世界上是爷还是孙子,就这么厉害,

! H1 e# f- v+ m/ _) E4 n哈哈,要是真这样就好了!大侠知道鬼佬是怎么封装的吗?俺研究这个,开始只是娱乐,后来慢慢地觉得确实很值得讨论一番。
' R& Q! A0 e" {" |/ e6 F0 U% D- n- O5 }! n5 a8 g1 l
如果是军品,封装一次抵上好几年,战略意义太大了,可以囤一大堆导弹摆着,什么时候谁不听话了拉出去臭揍,但如果封装不好,就只能囤上可以接受的数量,并每年更替,不然想用的时候,发现灵敏度下降,把自家飞机打下来,事情就大了。/ h0 w3 F+ S' S1 L, O: d
& G: A- C4 I/ e- p
如果是民品,我想国内现在肯定有做这个的,不知道现在行业默认的寿命是多少年?要达到实际需要的Q值,真空度是多少?现有的封装能够在多大程度上满足要求?9 |+ J5 n, g/ K* |4 R4 r
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发表于 2011-5-11 17:53:47 | 显示全部楼层
回复 长驱鬼魅 的帖子# \# R+ t! @( N) h* [2 j3 e
/ f& r7 j# E4 U' G+ R
哈哈,大虾,阿拉玩不到这个程度了,只是清楚知道原理,假如阿拉玩得下这个,把所有现在的东西都扔掉,每天中午12点起,哈哈,
8 a. N8 S# n) p+ v! ~. c0 C, V; K& P: B0 B" l, I* C% i. S+ I
我一个哥们说过,假如这个他玩好了,他准备娶5个老婆,你想,那东西摆10年都一个精度,阿匾早就提着‘点心盒子’到海关了,问他干吗来了,匾曰:和平统一,一国梁志,& m$ ~! N! c; A5 e9 V) e# B+ e6 [8 \
哈哈,! I' F1 A/ {9 j# R; `

3 w$ B0 h0 X. ^; T: s' g$ t: Q( r米国为什么横,国人不懂啊,小鼻子像哈巴狗一样随着,为什么啊?; ^+ Y% d  r) \, E7 p" j( ?, K

点评

哈哈,鬼魅大虾,俺是什么人都见,我周围有疯头,就是哈巴狗见了骨头的的可爱样子,你用他们也可以,别让控股就行,阿拉不用他们,因为不需要他们的银子,阿拉是凭借力气吃饭的,哈哈,  发表于 2011-5-12 12:12
大侠看来跟风投打过交道,哈哈!那帮人确实见钱眼开,但确实有钱,八过俺特讨厌辛苦攒起来一摊却被别人把着的感觉。  发表于 2011-5-12 12:04
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 楼主| 发表于 2011-5-11 18:12:05 | 显示全部楼层
2266998 发表于 2011-5-11 17:53
; L/ H/ E' b0 R! L3 G) H0 C% D" W回复 长驱鬼魅 的帖子2 x9 J) K8 g1 E# g$ L
' V8 S4 L3 Y  D( z+ r
哈哈,大虾,阿拉玩不到这个程度了,只是清楚知道原理,假如阿拉玩得下这个,把所有 ...

& U; P* U$ y3 c) a这个玩得确实狠……美国佬有多厉害,俺只知道在电子束焊接领域,全世界就他们非真空玩得好,谁都不灵,丫拿这技术焊船甲板,强度贼高。而且有一件非常震撼的事足可说明:电子束是由电子构成的,一般来说,是以光速的一半的速度在真空里直线飞行,而且非常怕磁场干扰,但是有次接触到一份资料,米国佬能让电子束在磁场的控制下,在金属里打出螺旋孔来!这是什么样的技术呀!即使是真空环境下,他们的电子束焊接齿轮,八十年代的设备已经可以达到每小时1440件,无人看管,怎一个恐怖了得。8 W  g, l9 V, G' Y

/ l% a. p3 r% W& w- r. W
0 P; J' i! N5 w9 b1 ^$ r8 C$ l5 o& p7 q3 K2 y5 k, j) t
' x8 T( r9 T$ W0 i: x; d

点评

国人主要是不努力,说大话,眯银子,生活奢靡,米国立国200多年,谁都没能腐蚀动人家,该玩什么玩什么,还厉害,我们哪里行,你说谁玩假的,国家就不答应,假的怎么了?你有能耐你也玩啊!就呜呼了,哈哈,  发表于 2011-5-11 19:31
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