關于傳感器的真空封裝，俺對這個特別感興趣

鬼魅道長

昨天聽一個客戶說，現(xiàn)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(nèi)部真空度，可以使器件的Q值達到一個相當?shù)母叨?。俺對這個特別感興趣，就想上來討論討論。
1 k! F! g( R! l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？
$ [( R& D  ?: f對封裝的氣密要求大概都是什么樣的數(shù)量級？
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kric403

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

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
4 e. h# a7 f& b' B# v( b先說壇子有玩MEMS的嗎？玩的咋樣，敢拍拍胸脯嗎？

謝版主提醒。
+ O' y$ Y+ E' z俺查了一些資料，就先說說一些初步的理解：
mems全稱是micro electromechanical system，即微機電系統(tǒng)，是從集成電路技術(shù)發(fā)展過來的，可以說是IC技術(shù)的擴展。

3 R. O* P" r1 c( F/ O% X6 N0 h$ ?典型的mems器件是含有機械運動部件的，如果在大氣環(huán)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(xiàn)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。
而如果在真空環(huán)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：
1.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，制造絕壓傳感器。
3 \  _% {1 _, ~  G( @2.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(tài)下，此種情況會大大好轉(zhuǎn)。
3.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?qū)⑵溆行У靥岣摺?br /> 4 E* m3 L6 ?7 M) Y" M) R
( l" p! T& t) ^9 B1 T, |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。

& T& T" O9 j3 r' r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，大氣會泄漏進封裝器件內(nèi)，加上mems傳感器的體積都很小，內(nèi)部材料自身放氣也會對真空度有一定的影響。
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(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。
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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(jīng)濟上會比較合適？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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/ ?) X5 v3 F8 J  a8 n* A% G9 e8 y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(jù)說得老米真?zhèn)鳎⒗恍牛?font class="jammer">7 c: \) N! y. [" {- l4 E4 c

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)在談的這個就是，確切說，誰玩的東西？那就是洛-馬與諾-格，

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，
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鬼魅道長

2266998 發(fā)表于 2011-5-11 16:11
, I3 I+ }( {' J8 M& A5 |回復 長驅(qū)鬼魅 的帖子
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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玩高真空擴散的博士后 ...

/ ^; J' U% R, W+ }/ [9 \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！
9 j6 T  }" L0 N% g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(xiàn)在手里拿著一個轉(zhuǎn)子，幾十道焊縫，客戶正發(fā)愁，本來打算用擴散焊，但是太熱，東西一烤就完蛋了。
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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(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，具體是怎么實現(xiàn)的？我對晶元鍵合不太了解。
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2266998

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! i7 O+ o* d* Q, [0 e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，
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" o, V% o$ ^3 _7 n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(fā)熱點直接就剔出了，就沒進DSP，數(shù)據(jù)變換后的圖像，依然是你，哈，

- D7 v1 {' x8 o- O+ v& \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，
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& ^3 O, D  d7 g# W- i7 V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??！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

鬼魅道長

2266998 發(fā)表于 2011-5-11 17:26
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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，

& r0 |0 \" Z; _5 L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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' Z! p  S0 k. n% m; o* d3 N  I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(shù)量，并每年更替，不然想用的時候，發(fā)現(xiàn)靈敏度下降，把自家飛機打下來，事情就大了。
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) V: H2 Y/ j* v) B; x如果是民品，我想國內(nèi)現(xiàn)在肯定有做這個的，不知道現(xiàn)在行業(yè)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(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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. X8 D& f$ M. m. }. e8 T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(xiàn)在的東西都扔掉，每天中午12點起，哈哈，

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(tǒng)一，一國梁志，
哈哈，
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' Q& y' \& Y/ l! T: s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
* A; S! H4 _7 q( _0 M6 S; c回復 長驅(qū)鬼魅 的帖子

0 Y6 t& I' \, a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 ...

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(shù)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(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，八十年代的設備已經(jīng)可以達到每小時1440件，無人看管，怎一個恐怖了得。

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