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标题:关于传感器的真空封装，俺对这个特别感兴趣 [打印本页]
作者:鬼魅道长 时间:2011-5-9 23:08
标题:关于传感器的真空封装，俺对这个特别感兴趣
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。
! Q& l3 G! G2 L+ |4 C' j2 k# |1 D" U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？ 2 Q- H0 S1 y0 k% C) e( f- O
对封装的气密要求大概都是什么样的数量级？ + z* K: s+ _9 w$ S5 m0 K! @1 J9 O
作者:kric403 时间:2011-5-10 17:07
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
作者:舟航 时间:2011-5-10 22:31
先说坛子有玩MEMS的吗？玩的咋样，敢拍拍胸脯吗？
作者:鬼魅道长 时间:2011-5-11 15:53
舟航 发表于 2011-5-10 22:31
7 R" c3 B! r: g: ]( t8 l先说坛子有玩MEMS的吗？玩的咋样，敢拍拍胸脯吗？

9 K! W; r* D R: c谢版主提醒 。 . ~0 e* g, l# F2 Y5 ^" |
俺查了一些资料，就先说说一些初步的理解： . b* Z" A& h* w: f( T9 \ U" y" l
mems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。
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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。 7 Y! K/ P$ M% |0 u% 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。 ; k r3 w" _; `) q$ I; T

+ Q- O, Y0 C8 h具体来看，真空封装有如下好处： - E% ~) \' V. r4 T$ W4 W: {5 ]
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。 ; V9 D$ Z* \" A9 C; O2 I
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。 ( m/ p* W3 A! V6 M- j3 p5 |, Z
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。 ( Y& r6 |( {0 X l- W; p2 K' U8 A
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4.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。 + S% `9 n# a/ K

! P, B8 B+ b; K1 a/ c4 b目前存在的问题：
, l8 J; o: A2 V7 e, \# h; O4 B$ B5 {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。
, u$ q5 O6 _8 l2 d2 S" X' E2.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。
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1 f1 |. o: z* ~1 o9 k1 d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？ " v. F' S% t, F$ C. d
作者:2266998 时间:2011-5-11 16:11
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& r3 L( G( f" } \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，
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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，
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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，
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作者:鬼魅道长 时间:2011-5-11 17:03
2266998 发表于 2011-5-11 16:11 & ?3 k3 f+ S. N% G
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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 ...
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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！ $ e! a+ M5 m( `6 ^' ~% e
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。
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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。 2 I+ [% d" A6 \ W+ u) I

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作者:2266998 时间:2011-5-11 17:26
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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，
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& A- f2 \! a% q! L d# |3 j* o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，
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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， - j7 D( \. F' K! Q6 m R% s
. N) I. Y8 K0 j/ c3 w
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 \3 k4 p4 _+ [2 i, @
作者:鬼魅道长 时间:2011-5-11 17:46
2266998 发表于 2011-5-11 17:26 " Q1 V, ]3 x+ r5 X
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# [) W( E5 n9 P/ Z* I' ^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，
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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。 ) b# c. `! Z. ?8 ^6 U$ Y
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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。 & h e- r5 U7 c% R
; V2 G* _0 Q. h% M5 D; L) i1 \
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？ 6 O2 s! d; _+ \- x6 k+ c' M
作者:2266998 时间:2011-5-11 17:53
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- Y# y* G- I0 t5 n6 u, b
6 V+ ~2 z4 d) B# @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， & Z3 Y# @+ f0 |1 q0 w! H
6 P5 _& @6 K! X/ `5 d4 ~
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， 0 Z" u3 K4 ` U+ y4 |# j! x
哈哈，
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7 P4 W. Y4 b0 D; e0 }0 H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？ + I. s: P0 k8 j( _) ?* U
作者:鬼魅道长 时间:2011-5-11 18:12
2266998 发表于 2011-5-11 17:53 % U' W, @ [$ c5 @
回复 长驱鬼魅 的帖子 5 u* y7 T/ E6 ]' F. H
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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 ...
E9 ]: K/ i$ I5 t x1 ~ ]1 c. N/ S
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。
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作者:cjlcjlcjlcjl 时间:2011-5-11 21:35
"钞票像冰雹一样砸在头上"
7 O/ T) j$ j: E. A& q多美妙的场景
作者:鬼魅道长 时间:2011-5-12 05:50
咱坛子里做这个的兄弟来说句话吧，关于这个封装，是怎么做的呢？ 9 x3 \9 O) f3 P3 ^
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另外，用过mems的兄弟也来说说，使用中，有没有感觉到封装手段的不同带来的影响？
作者:李泽 时间:2011-6-14 15:02
本帖最后由 李泽 于 2011-6-14 15:04 编辑 * c2 b3 _ S0 ^2 Z2 p7 _3 O$ y
长驱鬼魅 发表于 2011-5-12 05:50 " D& r7 z( `# o U
咱坛子里做这个的兄弟来说句话吧，关于这个封装，是怎么做的呢？ , ]6 v! l/ N6 H4 l( h
) G9 K3 i# g& t3 Y
另外，用过mems的兄弟也来说说，使用中 ...
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# E/ j! B/ y I前几天看一个继电器还想过这个问题呢。 / D* U/ n# o3 t" H2 ^) q/ W- w
大侠分析问题很细，表达能力很强。很细很强大，十分佩服。 $ O4 i# D7 H3 z
作者:xiaoyetongxu 时间:2011-9-23 02:00
野史： 2 l- @: ]) G5 F+ }; R7 D
某位先生在普林斯顿的某个实验室干活。有87种材料中有4种表现出智能材料的特性。F22在低速高速飞行时，机翼前缘厚度是发生变化的。
作者:c620 时间:2012-6-10 09:47
这个真空封装和北京烤鸭的真空包装是一个原理吧。
作者:aniljiang 时间:2012-6-10 15:29
先由机械泵将大气压抽到约-1BAR，再由分子泵抽到-3—— -5BAR。国内的密封油，分子泵，材料表面的处理（DEGAS），难啊。



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