Anwendungsanalyse hermetischer Verpackungen im Sensorbereich

1. Warum benötigen Sensoren eine hermetische Verpackung?

Sensoren sind die „Augen“, die physikalische Größen wahrnehmen. Aber Sensorchips reagieren äußerst empfindlich auf ihre Umgebung – Feuchtigkeit führt dazu, dass bewegliche MEMS-Teile festkleben, und korrosive Gase lassen Infrarotdetektorchips driften.

Hermetische Verpackungen lösen drei Kernprobleme:

Erstens blockiert es Feuchtigkeit und korrosive Gase, um die Langzeitstabilität des Chips zu schützen.

Zweitens sorgt es für eine stabile Innenatmosphäre – einige Sensoren müssen mit hochreinem Stickstoff oder Inertgas gefüllt werden, und nur eine hermetische Verpackung sorgt dafür, dass diese Innenatmosphäre unverändert bleibt.

Drittens bietet es elektrische Durchführungen – die Durchführungsstruktur überträgt Sensorsignale vom Inneren des abgedichteten Hohlraums nach außen, ohne die Hermetik zu beeinträchtigen.

Typische Szenarien: Kfz-Ansaugdrucksensoren, die im Motorraum heißem Ölnebel ausgesetzt sind; Industriegassensoren in Kontakt mit korrosiven Gasen wie Schwefelwasserstoff; Bohrlochdrucksensoren, die in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hohem Druck arbeiten – keine davon kommt ohne hermetische Verpackung aus.

2. Typische Sensorverpackungslösungen

Unterschiedliche Sensoren erfordern unterschiedliche Lösungen:

Niederdrucksensoren (z. B. Reifendrucküberwachung) – GTMS-Lösung: Kovar-Gehäuse + Borosilikatglas-Isolator; kontrollierbare Kosten, geeignet für hochvolumige Automobilelektronik.

Hochtemperatursensoren (z. B. Abgastemperatursensoren) – CTMS-Lösung: Al₂O₃-Keramik, hochtemperaturbeständig und beständig gegen die Motorabgasumgebung.

Infrarotdetektoren – CTMS-Lösung: Das Keramiksubstrat sorgt für eine Wärmeableitung mit hoher Leitfähigkeit, und das Löten gewährleistet eine äußerst zuverlässige Hermetik.

Auswahlkriterien: Achten Sie auf die Temperatur, das Volumen und das Medium. Je höher die Temperatur und je rauer die Umgebung, desto mehr wird CTMS bevorzugt; Je größer die Charge und je kostensensitiver die Anwendung, desto mehr wird GTMS bevorzugt.

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[Glossar]

1. MEMS (Mikroelektromechanische Systeme) : Mikroelektromechanische Systeme – Miniaturgeräte, die mechanische Strukturen und elektronische Schaltkreise auf einem Chip integrieren

2. Hermetische Durchführung : eine hermetische Verpackungsstruktur, bei der Metallstifte durch das Metallgehäuse verlaufen und durch Glas oder Keramik isoliert sind