关于传感器的真空封装，俺对这个特别感兴趣

鬼魅道长

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。
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？
对封装的气密要求大概都是什么样的数量级？

kric403

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

舟航

先说坛子有玩MEMS的吗？玩的咋样，敢拍拍胸脯吗？

鬼魅道长

舟航 发表于 2011-5-10 22:31
先说坛子有玩MEMS的吗？玩的咋样，敢拍拍胸脯吗？

谢版主提醒。
1 T7 g5 g) z3 |5 |; F5 K俺查了一些资料，就先说说一些初步的理解：
- C2 n6 U0 c5 o+ J8 O5 c9 H% umems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。
- T2 ]4 L  V- u: }
# H8 v8 v/ z' y3 g) U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。
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。
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4 w4 o0 f- M+ C1 P  Y1 b, b( `具体来看，真空封装有如下好处：
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。
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。
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。
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" a$ q5 E1 d9 J8 ?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。
) \+ L) q  M' r6 O. g2 i/ u. |  t
2 x+ Q: J, b3 M5 {- g目前存在的问题：
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。
( N) u& |9 t0 x# P) Y2 N- |: u0 R. [2.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。

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？
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2266998

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: F" x) K9 u1 ?& E! p6 ?0 G+ m
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，

, f# G1 o2 ]- p3 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，

鬼魅道长

2266998 发表于 2011-5-11 16:11
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4 v5 c( S8 J5 U$ W! 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 ...

* m! C- s6 o: q& M! i) ^) f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！
+ A( S" `$ D/ F; r- L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。

& e8 L& N4 c) z! l' S. t8 u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。

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2266998

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! Y5 |7 `7 ?8 `. b& L: B
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，

5 w6 F+ d$ D7 l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，
1 r: G) N- l* `+ q. E; Z
9 P1 M' y3 R: @) G+ c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，

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
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鬼魅道长

2266998 发表于 2011-5-11 17:26
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/ o1 E' L: p  W; T0 ?% v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，

/ m. p. p9 |- o9 d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。

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。
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% w: O. n2 n$ r1 h! g2 [/ ?4 f5 }! s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？

2266998

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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，把所有现在的东西都扔掉，每天中午12点起，哈哈，

) f6 r! U  A* t1 G3 u9 x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，
哈哈，
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- G+ s: m& L: l' C. G) g$ N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？
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鬼魅道长

2266998 发表于 2011-5-11 17:53
) ^* N. V* C5 Y* q1 B回复 长驱鬼魅 的帖子
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* o  l+ M3 t5 v, ~* K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 ...

) Z4 Y( f; w; M5 f; l9 h! 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。
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