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京瓷“陶瓷封裝”探索新領(lǐng)域,滿足NDIR 型氣體傳感器增長需求

發(fā)布日期:2022-05-19 點(diǎn)擊率:47

氣體傳感器是用于檢測(cè)氣體中存在的可燃?xì)怏w、有毒氣體、呼出氣體中的酒精、異味等的傳感器。近年來,為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo),致力于減少全球變暖的因素之一的二氧化碳(CO2),以及對(duì)辦公室空氣質(zhì)量環(huán)境的嚴(yán)格監(jiān)管等,氣體傳感器的用途展開也更多種多樣。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),由于CO2的監(jiān)管需求加強(qiáng),CO2傳感器的需求增加。同樣,人們對(duì)室內(nèi)外“空氣質(zhì)量”的關(guān)注度越來越高,包括BEMS(建筑能源管理系統(tǒng))在內(nèi),各種場(chǎng)景對(duì)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的需求也在增加。

京瓷“陶瓷封裝”探索新領(lǐng)域,滿足NDIR 型氣體傳感器增長需求

備受矚目的CO2傳感器——NDIR型氣體傳感器

NDIR (Non-Dispersive InfraRed) 型氣體傳感器是利用紅外線對(duì)CO2 進(jìn)行檢測(cè),在人們愈發(fā)重視空氣質(zhì)量的當(dāng)下, NDIR式氣體傳感器的需求持續(xù)擴(kuò)大,京瓷使用陶瓷封裝來作為NDIR式氣體傳感器新的封裝選擇。

京瓷“陶瓷封裝”探索新領(lǐng)域,滿足NDIR 型氣體傳感器增長需求

NDIR型氣體傳感器的新選擇——可用于搭載受光元件/發(fā)光元件的“陶瓷封裝”

NDIR型氣體傳感器需要搭載一組發(fā)射紅外線的“發(fā)光元件”和接收紅外線的“受光元件”。

發(fā)光元件

發(fā)光元件大多使用LED和MEMS微型加熱器,可以通過將金屬CAN封裝替換為陶瓷封裝,實(shí)現(xiàn)無引線(pin)的表面貼裝,從而實(shí)現(xiàn)小型·薄型化。

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受光元件

受光元件大多使用光電二極管(PD)、熱敏電阻、熱管、熱電傳感器等,通過使用陶瓷封裝,可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)封裝難以實(shí)現(xiàn)的氣密封裝,還可以應(yīng)對(duì)真空封裝,從而可以提高紅外線傳感器的靈敏度。另外,由于陶瓷封裝為疊層工藝制造,易于形成三維結(jié)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)濾光片嵌入的中空腔(臺(tái)階),對(duì)于2波長檢測(cè)方式,可以將Reference用的受光元件和CO2 檢測(cè)用的受光元件封裝于同1個(gè)管殼內(nèi)。

除此之外,陶瓷封裝還具有氣體釋放少、高散熱性和高耐熱性的特點(diǎn),即使在車載用途等嚴(yán)苛的環(huán)境下,也能維持更高的傳感精度。

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針對(duì)氣體傳感器,陶瓷封裝的優(yōu)勢(shì)

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陶瓷封裝與其他材料封裝的對(duì)比

與金屬CAN封裝相比,陶瓷封裝可以實(shí)現(xiàn)小型·薄型化。從金屬CAN的引腳插入安裝轉(zhuǎn)換為可對(duì)應(yīng)回流焊的表面安裝類型,并且,通過三維布線來實(shí)現(xiàn)小型·薄型化。此外,還可以根據(jù)所使用的芯片尺寸來提供相應(yīng)的封裝設(shè)計(jì)方案。

京瓷“陶瓷封裝”探索新領(lǐng)域,滿足NDIR 型氣體傳感器增長需求

相比有機(jī)封裝,陶瓷封裝氣體釋放更少,陶瓷封裝在高溫環(huán)境下釋放的二氧化碳和其他氣體較少,因此陶瓷封裝是提高氣體傳感器精度的有效材料。

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※分析方法:GC-MS持續(xù)升溫、對(duì)60℃到310℃的氣體釋放量進(jìn)行測(cè)量

陶瓷封裝除了可以實(shí)現(xiàn)小型化·薄型化,在高溫環(huán)境下氣體釋放少的特點(diǎn)外,還具有高耐熱性、高剛性、接近Si的熱膨脹系數(shù),有助于實(shí)現(xiàn)高可靠性。

使用陶瓷封裝時(shí)的封裝選擇、封裝方式及種類如下。

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京瓷可以根據(jù)所需特性,提案適合的密封方式,也可提供大量適用于各種封裝方式的公開品供選擇。除此之外,還可以根據(jù)封裝方式,提供多種出貨形式以供選擇。

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陶瓷封裝還可運(yùn)用于其他各種方式的氣體傳感器

半導(dǎo)體式氣體傳感器

隨著使用MEMS芯片的氣體傳感器的增加,從傳統(tǒng)的針插入式金屬CAN向表面封裝(SMD)類型的切換正在加速。利用便于三維布線的疊層陶瓷封裝技術(shù),支持進(jìn)一步小型、薄型化的氣體傳感器開發(fā)。

電化學(xué)式氣體傳感器

對(duì)于采用化學(xué)反應(yīng)的一氧化碳和NOx氣體等更高精度的傳感應(yīng)用,會(huì)使用具有高選擇性的電化學(xué)式氣體傳感器。陶瓷材料的氧化鋁,在酸性和堿性溶液中變化較小,具有很強(qiáng)的耐藥性,因此陶瓷在電氣化學(xué)式氣體傳感器中也能發(fā)揮效果。

其他氣體傳感器

氫傳感器、氧傳感器、氣味傳感器等各種氣體傳感器均可運(yùn)用到京瓷的陶瓷封裝。

京瓷基于市場(chǎng)需求不斷開拓創(chuàng)新,發(fā)揮在陶瓷金屬材料及技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì),打造豐富且具有生命力的元器件“王國”,努力通過材料、零部件、機(jī)器及服務(wù)等眾多領(lǐng)域的綜合能力,為各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展提供助力。

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