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標題: 關于傳感器的真空封裝，俺對這個特別感興趣 [打印本頁]
作者: 鬼魅道長    時間: 2011-5-9 23:08
標題: 關于傳感器的真空封裝，俺對這個特別感興趣
昨天聽一個客戶說，現在mems傳感器的真空封裝是一個不太好搞的問題，如果提高傳感器內部真空度，可以使器件的Q值達到一個相當的高度。俺對這個特別感興趣，就想上來討論討論。- m0 P+ v) ^: @2 j0 P, |- c: u
如果需要做真空封裝，通常采用的是什么樣的密封技術？效果怎么樣？
/ q5 v- o! \! W* h3 V對封裝的氣密要求大概都是什么樣的數量級？: v9 r2 k2 h$ C7 F4 Q& A8 |5 _& p
作者: kric403    時間: 2011-5-10 17:07
以前上課時候參觀過老師實驗室設備，芯片真空封裝、測試（密封性）之類的。。。不過沒深入了解
作者: 舟航    時間: 2011-5-10 22:31
先說壇子有玩MEMS的嗎？玩的咋樣，敢拍拍胸脯嗎？
作者: 鬼魅道長    時間: 2011-5-11 15:53
舟航 發表于 2011-5-10 22:31
- |. k/ `; W8 w5 ]6 u6 o* M先說壇子有玩MEMS的嗎？玩的咋樣，敢拍拍胸脯嗎？
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謝版主提醒。1 h6 D% @* @" |( V  y& y$ @
俺查了一些資料，就先說說一些初步的理解：
& ]2 p4 G8 R  }+ T$ Y7 `+ l& bmems全稱是micro electromechanical system，即微機電系統，是從集成電路技術發展過來的，可以說是IC技術的擴展。1 ?, ]8 a$ r) h% Y! s: x  u
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典型的mems器件是含有機械運動部件的，如果在大氣環境下運動，會受到空氣阻尼的阻礙，直接影響到Q值，具體的表現是氣壓高則Q值低，而且還會消耗多余的能量，這兩方面的影響會相當大地影響到器件的性能。* a6 }' E$ \$ a) J2 z
而如果在真空環境下，mems器件的Q值會很高，主要原因就是消除了空氣阻尼，而且熱傳導也會得到抑制。
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具體來看，真空封裝有如下好處：, a) D) g. M. F3 }/ {" f
1.可以通過真空封裝形成器件內的局部真空，以此作為絕對壓力的零點，制造絕壓傳感器。
7 }3 q; q* l' y9 i2 t6 Z: f. o# `) E" J2.很多種傳感器都需要控制熱機噪聲，而其罪魁禍首就是空氣阻尼，但在真空狀態下，此種情況會大大好轉。
- S' B' R/ u" `3 N; W: A. {, H, z3.陀螺儀的振子Q值是其靈敏度的主要指標，而真空封裝能夠將其有效地提高。
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4.利用真空絕熱的特性，包括紅外探測在內的一些傳感器都可以做到很高的靈敏度。1 R/ O# L" |/ n5 @3 T! t4 {
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目前存在的問題：3 B$ x% A8 d6 Q$ x/ o+ |
1.真空度的持久性：由于封裝材料本身的氣密性，以及封裝手段的原因，大氣會泄漏進封裝器件內，加上mems傳感器的體積都很小，內部材料自身放氣也會對真空度有一定的影響。$ k; j8 ]7 \) F% t9 w1 s' g: W1 I
2.封裝手段：目前成熟的幾種封裝材料有玻璃-金屬，玻璃-玻璃，陶瓷-金屬，手法大概是晶元鍵合和平面犧牲層，但尚無具體數據支撐其封裝效果，其成本也相對較高。另一種手法是利用吸氣劑，但由于非蒸散型吸氣劑需要激活，要求的溫度會影響到傳感器內部器件，而蒸散型吸氣劑則容易引起短路，所以這方面不能說是完全成熟。
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說到這里，俺想問問，這種密封件的尺寸都較小，即使獲得了理想的真空，又該如何檢測？另外，任何材料都會放氣，而大氣中的氫會通過材料固溶-擴散的方式進入到真空里，這兩者都會導致真空度的下降，而封裝手段的氣密性，也會直接影響到真空度。那么，一般來說，mems器件的真空度要到多高，在經濟上會比較合適？其使用年限為多少年？如果內部器件的真空度下降而導致靈敏度降低，能否有檢測手段給出警告？- [0 g9 V% O, L4 N/ V7 M) C
作者: 2266998    時間: 2011-5-11 16:11
回復 長驅鬼魅 的帖子
4 G/ ]( s/ }) H, j- k( @$ V. W8 g. M; V9 }1 v1 r- J
哈哈，大蝦，你這東西阿拉一直不敢開口，阿拉知道在北京有一個玩高真空擴散的博士后，米硅，據說得老米真傳，但阿拉不信，
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. ~0 E; S* R6 R/ T& t7 |國人講高科技，將這東西掛在嘴上，天天說，說濫了，哈哈，什么是高科技，閣下現在談的這個就是，確切說，誰玩的東西？那就是洛-馬與諾-格，$ c& h- w3 ]  H: ^
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假如俺玩得了這個，俺常想，就躺在長安街上，鈔票像冰雹一樣砸在頭上，哈哈，6 T2 w/ R! z9 y. `; e0 s
作者: 鬼魅道長    時間: 2011-5-11 17:03
2266998 發表于 2011-5-11 16:11 0 H' c2 u! {' x6 Y3 t5 f
回復 長驅鬼魅 的帖子' _( i5 }6 q2 x2 T2 y. _

, M8 w+ f6 |0 R: q. }8 j* M哈哈，大蝦，你這東西阿拉一直不敢開口，阿拉知道在北京有一個玩高真空擴散的博士后 ...
* \: p0 e; A: Y4 w9 J8 w8 E" q
俺大概知道是誰了，估計是那個山寨鬼子東西的家伙，但俺不知道他是博后，哈哈！, W) F- A! L+ D: Q. Y* `3 L
我看了些相關的論文，擴散焊的封裝和非蒸散吸氣劑的激活一樣，需要大面積的加熱，這個導致的后果很嚴重。俺現在手里拿著一個轉子，幾十道焊縫，客戶正發愁，本來打算用擴散焊，但是太熱，東西一烤就完蛋了。
7 W5 z* N) ?* K& _: b
, u2 `/ o4 Q8 J7 x$ V8 L大概的計算，如果真空封裝的初始真空度在10^-2或者-3的水平，要維持三年真空不低于1Pa，需要的氣密性要求是整體漏率不超過10^-15Pa m3/s左右，而這樣的氣密性很接近金屬材料本身的氣密性了（我記得好像是10^-17以上，具體數值不知道了），所以特別想知道是怎么搞的，另外，國內是否有這么高氣密封裝的手段，具體是怎么實現的？我對晶元鍵合不太了解。1 X5 y; [7 n) O, l( Y% E  _* l2 h  s
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作者: 2266998    時間: 2011-5-11 17:26
回復 長驅鬼魅 的帖子
( J: w7 o+ A: a8 o: P
; Z& {* I5 m, K' j4 l. B& b大蝦，這個封裝水平的高低，直接就關乎你在世界上是爺還是孫子，就這么厲害，
7 l! x' q$ j4 H0 q" s. r! o# t' a5 {: V. y+ i! N4 }) u$ S
許多高級的傳感器，里面不是一個點感應，是一片矩陣，舉個例子，鬼子的近距格斗彈，里面的紅外是一個精密矩陣，不單檢測你尾噴口的熱量，還檢測你到翼稍的溫度梯度，成像以后鎖定你，你還打什么紅外彈欺騙，鬼子的計算機笑了，哈哈，那個突發熱點直接就剔出了，就沒進DSP，數據變換后的圖像，依然是你，哈，
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想把每給點封裝合格了，保持許多年好使，假如那樣，阿拉告訴你，真的站在長安街上大喊，阿拉今天喝酒了，你看警察抓你，才不呢，你從此是國寶，% `" h- l  T/ n$ T( n
& H, f) `! }: x1 S( y
可惜了，國人盡是騙子，阿拉見不少這類假貨，人家先開口，說，別問俺什么啊！不興上來就打嘴巴的，哈哈，你看那些玩芯的，最后銀子揣飽了，回米國開小館子去了，米國茅臺很便宜，開館子有效益，哈哈
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作者: 鬼魅道長    時間: 2011-5-11 17:46
2266998 發表于 2011-5-11 17:26   D2 O% k8 H: z2 Z
回復 長驅鬼魅 的帖子2 j! Q; u3 X5 }9 I  P9 H

1 V$ q9 {3 ?& H* r# {, _大蝦，這個封裝水平的高低，直接就關乎你在世界上是爺還是孫子，就這么厲害，

& m1 g2 p' {* N8 B$ R4 j0 _哈哈，要是真這樣就好了！大俠知道鬼佬是怎么封裝的嗎？俺研究這個，開始只是娛樂，后來慢慢地覺得確實很值得討論一番。
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0 x+ K- g/ ^" ~如果是軍品，封裝一次抵上好幾年，戰略意義太大了，可以囤一大堆導彈擺著，什么時候誰不聽話了拉出去臭揍，但如果封裝不好，就只能囤上可以接受的數量，并每年更替，不然想用的時候，發現靈敏度下降，把自家飛機打下來，事情就大了。: \9 {3 ?3 L0 `5 S

5 Z% C3 j& K# D) f如果是民品，我想國內現在肯定有做這個的，不知道現在行業默認的壽命是多少年？要達到實際需要的Q值，真空度是多少？現有的封裝能夠在多大程度上滿足要求？$ b$ H1 {7 T! l" _& ~2 w
作者: 2266998    時間: 2011-5-11 17:53
回復 長驅鬼魅 的帖子% w0 o0 w  q5 |. R2 ^% K
) T. r' S( W! w% h, N6 W
哈哈，大蝦，阿拉玩不到這個程度了，只是清楚知道原理，假如阿拉玩得下這個，把所有現在的東西都扔掉，每天中午12點起，哈哈，
2 w( n6 k. ]6 `; c/ e0 R/ T8 r) ]6 e) ^1 _) E
我一個哥們說過，假如這個他玩好了，他準備娶5個老婆，你想，那東西擺10年都一個精度，阿匾早就提著‘點心盒子’到海關了，問他干嗎來了，匾曰：和平統一，一國梁志，. m* C. U4 A7 E5 y( ^
哈哈，
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. E+ c8 j' ~9 w/ b米國為什么橫，國人不懂啊，小鼻子像哈巴狗一樣隨著，為什么啊？
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作者: 鬼魅道長    時間: 2011-5-11 18:12
2266998 發表于 2011-5-11 17:53 7 E4 q" L$ E4 e3 G) F. J
回復 長驅鬼魅 的帖子
4 [: Y  l+ C- m; Z2 _6 W6 I) I9 b1 s
哈哈，大蝦，阿拉玩不到這個程度了，只是清楚知道原理，假如阿拉玩得下這個，把所有 ...

0 D0 w1 L& D3 ]4 d這個玩得確實狠……美國佬有多厲害，俺只知道在電子束焊接領域，全世界就他們非真空玩得好，誰都不靈，丫拿這技術焊船甲板，強度賊高。而且有一件非常震撼的事足可說明：電子束是由電子構成的，一般來說，是以光速的一半的速度在真空里直線飛行，而且非常怕磁場干擾，但是有次接觸到一份資料，米國佬能讓電子束在磁場的控制下，在金屬里打出螺旋孔來！這是什么樣的技術呀！即使是真空環境下，他們的電子束焊接齒輪，八十年代的設備已經可以達到每小時1440件，無人看管，怎一個恐怖了得。
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6 c. B! ^& q2 t& p+ @0 q- `  E2 h0 c- C% e% A
作者: cjlcjlcjlcjl    時間: 2011-5-11 21:35
"鈔票像冰雹一樣砸在頭上"  Q% P$ v+ V+ e* W% W
多美妙的場景
作者: 鬼魅道長    時間: 2011-5-12 05:50
咱壇子里做這個的兄弟來說句話吧，關于這個封裝，是怎么做的呢？
5 B+ B) J* T3 L; v' S  L, k" ]4 R* f; s9 u% c3 T: |
另外，用過mems的兄弟也來說說，使用中，有沒有感覺到封裝手段的不同帶來的影響？
作者: 李澤    時間: 2011-6-14 15:02
本帖最后由 李澤 于 2011-6-14 15:04 編輯
5 I: A! c- p/ {" e
長驅鬼魅 發表于 2011-5-12 05:50 0 K# C0 q, L8 |- A
咱壇子里做這個的兄弟來說句話吧，關于這個封裝，是怎么做的呢？3 r: e$ T4 p/ N1 m

. c& v% V5 ]: F* t另外，用過mems的兄弟也來說說，使用中 ...
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, l3 c' t2 F  r- o+ |( M8 z前幾天看一個繼電器還想過這個問題呢。
8 \6 e+ V" X7 B% X( T2 a大俠分析問題很細，表達能力很強。很細很強大，十分佩服。
7 I  `* m: D& ?# B4 J, z
作者: xiaoyetongxu    時間: 2011-9-23 02:00
野史：
5 [0 q% E, M6 G4 x) M; p某位先生在普林斯頓的某個實驗室干活。有87種材料中有4種表現出智能材料的特性。F22在低速高速飛行時，機翼前緣厚度是發生變化的。
作者: c620    時間: 2012-6-10 09:47
這個真空封裝和北京烤鴨的真空包裝是一個原理吧。
作者: aniljiang    時間: 2012-6-10 15:29
先由機械泵將大氣壓抽到約-1BAR，再由分子泵抽到-3——  -5BAR。國內的密封油，分子泵，材料表面的處理（DEGAS），難啊。



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