關(guān)于傳感器的真空封裝，俺對這個(gè)特別感興趣

鬼魅道長

昨天聽一個(gè)客戶說，現(xiàn)在mems傳感器的真空封裝是一個(gè)不太好搞的問題，如果提高傳感器內(nèi)部真空度，可以使器件的Q值達(dá)到一個(gè)相當(dāng)?shù)母叨?。俺對這個(gè)特別感興趣，就想上來討論討論。
6 T) S: S$ h& ?: h如果需要做真空封裝，通常采用的是什么樣的密封技術(shù)？效果怎么樣？
對封裝的氣密要求大概都是什么樣的數(shù)量級(jí)？
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kric403

以前上課時(shí)候參觀過老師實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，芯片真空封裝、測試（密封性）之類的。。。不過沒深入了解

舟航

先說壇子有玩MEMS的嗎？玩的咋樣，敢拍拍胸脯嗎？

鬼魅道長

舟航 發(fā)表于 2011-5-10 22:31
2 a  y; F6 X+ G6 n( B先說壇子有玩MEMS的嗎？玩的咋樣，敢拍拍胸脯嗎？

. J% }" u  L; \) n8 x, C謝版主提醒。
俺查了一些資料，就先說說一些初步的理解：
+ l3 D! Y/ J' J, c9 T  x* d. g( D* q4 ?mems全稱是micro electromechanical system，即微機(jī)電系統(tǒng)，是從集成電路技術(shù)發(fā)展過來的，可以說是IC技術(shù)的擴(kuò)展。

典型的mems器件是含有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的，如果在大氣環(huán)境下運(yùn)動(dòng)，會(huì)受到空氣阻尼的阻礙，直接影響到Q值，具體的表現(xiàn)是氣壓高則Q值低，而且還會(huì)消耗多余的能量，這兩方面的影響會(huì)相當(dāng)大地影響到器件的性能。
( Q% v! F0 t6 F1 G( y0 ~: I而如果在真空環(huán)境下，mems器件的Q值會(huì)很高，主要原因就是消除了空氣阻尼，而且熱傳導(dǎo)也會(huì)得到抑制。

具體來看，真空封裝有如下好處：
0 [* G- ?! x* e8 m, i& `  b1.可以通過真空封裝形成器件內(nèi)的局部真空，以此作為絕對壓力的零點(diǎn)，制造絕壓傳感器。
2.很多種傳感器都需要控制熱機(jī)噪聲，而其罪魁禍?zhǔn)拙褪强諝庾枘?，但在真空狀態(tài)下，此種情況會(huì)大大好轉(zhuǎn)。
2 I; M0 q; j, p2 a& J* {3.陀螺儀的振子Q值是其靈敏度的主要指標(biāo)，而真空封裝能夠?qū)⑵溆行У靥岣摺?br /> ; x7 w0 Z0 t- h+ c1 ~! W: G
4.利用真空絕熱的特性，包括紅外探測在內(nèi)的一些傳感器都可以做到很高的靈敏度。
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* S# k" Q! B4 H& w5 @' Z目前存在的問題：
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(huì)泄漏進(jìn)封裝器件內(nèi)，加上mems傳感器的體積都很小，內(nèi)部材料自身放氣也會(huì)對真空度有一定的影響。
1 X  d3 L" q! n2.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(shù)據(jù)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(huì)影響到傳感器內(nèi)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。

1 l, N/ b! d) H# r% V* x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(huì)放氣，而大氣中的氫會(huì)通過材料固溶-擴(kuò)散的方式進(jìn)入到真空里，這兩者都會(huì)導(dǎo)致真空度的下降，而封裝手段的氣密性，也會(huì)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(jīng)濟(jì)上會(huì)比較合適？其使用年限為多少年？如果內(nèi)部器件的真空度下降而導(dǎo)致靈敏度降低，能否有檢測手段給出警告？
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2266998

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8 q! Q; P, W% g- C' C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(gè)玩高真空擴(kuò)散的博士后，米硅，據(jù)說得老米真?zhèn)?，但阿拉不信?br /> % h2 P" `  I0 d8 I5 X# s
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(xiàn)在談的這個(gè)就是，確切說，誰玩的東西？那就是洛-馬與諾-格，
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5 @, n0 k  y" r% w% c假如俺玩得了這個(gè)，俺常想，就躺在長安街上，鈔票像冰雹一樣砸在頭上，哈哈，

鬼魅道長

2266998 發(fā)表于 2011-5-11 16:11
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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(gè)玩高真空擴(kuò)散的博士后 ...

: Q7 t" }+ Q+ U! M俺大概知道是誰了，估計(jì)是那個(gè)山寨鬼子?xùn)|西的家伙，但俺不知道他是博后，哈哈！
我看了些相關(guān)的論文，擴(kuò)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(gè)導(dǎo)致的后果很嚴(yán)重。俺現(xiàn)在手里拿著一個(gè)轉(zhuǎn)子，幾十道焊縫，客戶正發(fā)愁，本來打算用擴(kuò)散焊，但是太熱，東西一烤就完蛋了。

大概的計(jì)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(shù)值不知道了），所以特別想知道是怎么搞的，另外，國內(nèi)是否有這么高氣密封裝的手段，具體是怎么實(shí)現(xiàn)的？我對晶元鍵合不太了解。
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2266998

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大蝦，這個(gè)封裝水平的高低，直接就關(guān)乎你在世界上是爺還是孫子，就這么厲害，
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許多高級(jí)的傳感器，里面不是一個(gè)點(diǎn)感應(yīng)，是一片矩陣，舉個(gè)例子，鬼子的近距格斗彈，里面的紅外是一個(gè)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(jì)算機(jī)笑了，哈哈，那個(gè)突發(fā)熱點(diǎn)直接就剔出了，就沒進(jìn)DSP，數(shù)據(jù)變換后的圖像，依然是你，哈，

* n/ V; j" z3 E; E& C% C想把每給點(diǎn)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，

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?。〔慌d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(tái)很便宜，開館子有效益，哈哈

鬼魅道長

2266998 發(fā)表于 2011-5-11 17:26
: u& J! t( R4 f& p4 n9 y回復(fù) 長驅(qū)鬼魅 的帖子
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大蝦，這個(gè)封裝水平的高低，直接就關(guān)乎你在世界上是爺還是孫子，就這么厲害，

+ \/ t! R! @5 ]5 r' P" ]% g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(gè)，開始只是娛樂，后來慢慢地覺得確實(shí)很值得討論一番。

! x! l; c# ?: z9 U: h4 U" j如果是軍品，封裝一次抵上好幾年，戰(zhàn)略意義太大了，可以囤一大堆導(dǎo)彈擺著，什么時(shí)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(shù)量，并每年更替，不然想用的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)靈敏度下降，把自家飛機(jī)打下來，事情就大了。
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1 r- x7 {0 b* ?如果是民品，我想國內(nèi)現(xiàn)在肯定有做這個(gè)的，不知道現(xiàn)在行業(yè)默認(rèn)的壽命是多少年？要達(dá)到實(shí)際需要的Q值，真空度是多少？現(xiàn)有的封裝能夠在多大程度上滿足要求？
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2266998

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/ i- E$ }% K8 a) V/ X哈哈，大蝦，阿拉玩不到這個(gè)程度了，只是清楚知道原理，假如阿拉玩得下這個(gè)，把所有現(xiàn)在的東西都扔掉，每天中午12點(diǎn)起，哈哈，

5 b" j: E  ^  ?% l# A9 C我一個(gè)哥們說過，假如這個(gè)他玩好了，他準(zhǔn)備娶5個(gè)老婆，你想，那東西擺10年都一個(gè)精度，阿匾早就提著‘點(diǎn)心盒子’到海關(guān)了，問他干嗎來了，匾曰：和平統(tǒng)一，一國梁志，
3 V* |+ X: `9 i6 v$ \4 m( t+ n哈哈，
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3 s  C0 t( q+ L& |2 a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??？

鬼魅道長

2266998 發(fā)表于 2011-5-11 17:53
' {0 z6 G% C- x3 G: H0 g1 ^回復(fù) 長驅(qū)鬼魅 的帖子
$ \: V8 ^# h7 F1 `8 m
: R: g7 N8 R, Z1 t哈哈，大蝦，阿拉玩不到這個(gè)程度了，只是清楚知道原理，假如阿拉玩得下這個(gè)，把所有 ...

這個(gè)玩得確實(shí)狠……美國佬有多厲害，俺只知道在電子束焊接領(lǐng)域，全世界就他們非真空玩得好，誰都不靈，丫拿這技術(shù)焊船甲板，強(qiáng)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(gòu)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(shù)呀！即使是真空環(huán)境下，他們的電子束焊接齒輪，八十年代的設(shè)備已經(jīng)可以達(dá)到每小時(shí)1440件，無人看管，怎一個(gè)恐怖了得。
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