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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。
' i2 i/ `; H( D$ B; 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?1 l% _) Q* A; Q$ O# m1 u
对封装的气密要求大概都是什么样的数量级?0 d# s  O) }2 ]0 \. o
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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 ) H* n7 n% p6 Z, g" l; `' _) W
先说坛子有玩MEMS的吗?玩的咋样,敢拍拍胸脯吗?
5 e! F7 G2 f& l2 O
谢版主提醒7 \6 o5 }8 v5 U
俺查了一些资料,就先说说一些初步的理解:  @! O0 R) L* h5 G, o# C5 @
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。
  N9 R6 O$ }& L+ F2 l3 s* A( {) b" i& v+ S
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。) Q1 Z. x: u; D
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。
# h1 z, B1 z7 I; w5 e! I/ i
. h+ x/ u8 j* N( O2 W具体来看,真空封装有如下好处:
5 T% t* _+ K* Y& V; y0 E! M" Z1.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。
  b/ `" M2 F, Q$ S2 Z4 ]3 X2.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。+ U8 M9 D+ [  y2 U  h
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; \& \: L2 ]# d% ^  B% j
* a6 L9 ?) @1 \  j4 i4.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。0 w% E; [/ Y" h, r5 V
. b; L! V" I" W- ]6 \% M: v$ O
目前存在的问题:
( ^. M+ n- E, e3 C1.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。
3 |1 w+ o( H: F9 t2.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。
% ?7 N6 Z( B) S# V4 F2 v* `5 A3 }
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?, L/ V2 _; u, _0 O
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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
, |& x* I- X3 r; b
( j5 j2 F7 P: L7 R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,
; Z. e; e9 `: O1 ~  n% d  H
# X, q  X) T" C3 d1 F* d) ?: f* F6 m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,/ x# ^3 q; c+ z4 u4 H9 I6 t

0 T) H% \) Y! L& n9 K- ?" Z6 z' V6 |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,! }8 Y# H2 K; k* W

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
' U0 m2 ^2 X  V, Q+ a回复 长驱鬼魅 的帖子% Q' H4 P- z; r6 Y0 _' e9 G" o

" b/ b# c2 G$ S1 l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 ...

- s; s9 e7 Q! v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!
- G! a- A2 ?$ t0 P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。
0 c, c. F# H, l
7 q# {; \4 z; R! W3 }: J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。; B* d! l# E# ~0 m$ W2 @# V" [1 A

, R# t+ J. r& h. e( T

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6 `# D: l! c# V6 F
4 n9 [3 \3 @0 y' R" a
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,
; h! X. ~; N$ a! }, l( x% X$ k2 ]) t6 U
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,3 z* i* D- |) X0 O$ [
- ?% J( w" T7 U2 K7 h
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,; n1 \: |% \) R% A" _( S* ^' D
+ ]% M; m+ c& X' a. X9 l4 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
# h$ U9 k- O+ C2 K' O' U
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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 ) U) u  z- E% y! b" A' T
回复 长驱鬼魅 的帖子# A1 A+ `# P6 h4 I# V
0 q! A- [- s! D; v6 t+ V3 L
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,

# y4 Z4 H  @1 r7 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。
. z+ l! l4 `* e/ H* U  d1 D
. j4 I* n1 M" E  _$ L5 f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。
) d( X3 U' X7 T- e7 C9 R1 z8 S* \5 }& }) Y
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 @  q- y+ e6 i2 s* B: R% G$ e! b
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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# V4 `! @* t' |/ N: [  l
0 G/ T& j# M% r  S
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,
; R/ ~* l$ W9 O4 i
8 W# x8 E: H+ V1 b% D" R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,
5 q2 D3 w1 }- p0 O+ E哈哈,) |+ A0 B3 h! V

* N; M5 R4 @$ u* l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?" C  k" h" y5 ^; e

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 - h/ {, @7 Z6 ~
回复 长驱鬼魅 的帖子7 k% }1 ~* I: ^+ C0 o
6 h0 G  c# N, N0 d2 A8 l$ G$ w3 V  b. n0 W
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 ...
, w) t- V  p8 d0 Z7 C9 M4 i8 B- q
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。
  K5 r) ?7 R8 l# b- E3 X$ j+ [8 T/ f  g1 @
' P4 b4 r* E; l# U9 g3 c: m6 o+ e
5 h6 S: Q4 m  }/ ]6 u/ l7 Y+ d6 J% l

8 p5 D! E! N) B

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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