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(lái)，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(kāi)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(lái)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。
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(lái)作為NDIR式氣體傳感器新的封裝選擇。
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(guò)將金屬CAN封裝替換為陶瓷封裝，實(shí)現(xiàn)無(wú)引線(pin)的表面貼裝，從而實(shí)現(xiàn)小型?薄型化。
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(guò)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(zhǎng)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。
針對(duì)氣體傳感器，陶瓷封裝的優(yōu)勢(shì)
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(guò)三維布線來(lái)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(lái)提供相應(yīng)的封裝設(shè)計(jì)方案。
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。
※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。
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(kāi)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。
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(kāi)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(kāi)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(guó)”，努力通過(guò)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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