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        濕度傳感器的封裝方法

        發布時間: 2021/7/27 16:33:17 | 33 次閱讀

        濕度傳感器由于其工作原理的限制,必須采取非密封封裝形式,即要求封裝管殼留有和外界連通的接觸孔或者接觸窗,讓濕敏芯片感濕部分和空氣中的濕汽能夠很好的接觸。同時,為了防止濕敏芯片被空氣中的灰塵或雜質污染,需要采取一些保護措施。目前,主要手段是使用金屬防塵罩或者聚合物多孔膜進行保護。下面介紹幾種濕度傳感器的不同封裝形式。
        1、晶體管外殼(TO)封裝
        目前,用TO型封裝技術封裝濕敏元件是一種比較常見的方法。TO型封裝技術有金屬封裝和塑料封裝兩種。金屬封裝先將濕敏芯片固定在外殼底座的中心,可以采用環氧樹脂粘接固化法;然后在濕敏芯片的焊區與接線柱用熱壓焊機或者超聲焊機將Au絲或其他金屬絲連接起來;zui后將管帽套在底座周圍的凸緣上,利用電阻熔焊法或環形平行焊法將管帽與底座邊緣焊牢。金屬管帽的頂端或者側面開有小孔或小窗,以便濕敏芯片和空氣能夠接觸。根據不同濕敏芯片和性能要求,可以考慮加一層金屬防塵罩,以延長濕度傳感器的使用壽命。
        2、單列直插封裝(SIP)封裝
        單列直插封裝(SIP)也常用來封裝濕度傳感器。濕敏芯片的輸出引腳數一般只有數個[1],因而可以將基板上的I/O引腳引向一邊,用鍍Ni、鍍Ag或者鍍Pb-Sn的“卡式”引線(基材多為Kovar合金)卡在基板的I/O焊區上,將卡式引線浸入熔化的Pb-Sn槽中進行再流焊,將焊點焊牢。根據需要,卡式引線的節距有2.54mm和1.27mm兩種,平時引線均連成帶狀,焊接后再剪成單個卡式引線。通常還要對組裝好元器件的基板進行涂覆保護,zui簡單的是浸漬一層環氧樹脂,然后固化。zui后塑封保護,整修毛刺,完成封裝。
        單列直插封裝的插座占基板面積小,插取自如,SIP工藝簡便易行,適于多品種,小批量生產,且便于逐個引線的更換和返修。
        3、小外形封裝(SOP)
        小外形封裝(SOP)法是另一種封裝濕度傳感器的方法。SOP是從雙列直插封裝(DIP)變形發展而來的,它將DIP的直插引腳向外彎曲成90°,變成了適于表面組裝技術(SMT)的封裝。SOP基本全部是塑料封裝,其封裝工藝為:先將濕敏芯片用導電膠或環氧樹脂粘接在引線框架上,經樹脂固化,使濕敏芯片固定,再將濕敏芯片上的焊區與引線框架引腳的鍵合區用引線鍵合法連接。然后放入塑料模具中進行膜塑封裝,出模后經切筋整修,去除塑封毛刺,對框架外引腳打彎成型。塑料外殼表面開有與空氣接觸的小窗,并貼上空氣過濾薄膜,阻擋灰塵等雜質,從而保護濕敏芯片。相較于TO和SIP兩種封裝形式,SOP封裝外形尺寸要小的多,重量比較輕。SOP封裝的濕度傳感器長期穩定性很好,漂移小,成本低,容易使用。同時適合SMT,是一種比較優良的封裝方法。
        4、其它封裝形式
        外部支撐框架是由高分子化合物形成,用預先設計的模子澆鑄而成,其設計充分考慮了空間結構,保證濕敏芯片和空氣能充分接觸。濕敏芯片沿著滑道直接插入外框架,然后固定。從外框架另一端插入外引線,與濕敏芯片的焊區相接(也可以懸空),然后用導電膠熱固法將濕敏芯片和外引線連接起來。zui后,外框架的正反兩面都貼上空氣過濾薄膜。過濾薄膜由聚四氟乙烯制成的多孔膜,能夠允許空氣滲透進入傳感器而能阻擋灰塵和水滴。
        這種濕度傳感器的封裝有別于傳統的濕度傳感器封裝,它不采用傳統的引線鍵合的方法連接外引線和濕敏芯片,而是直接將濕敏芯片外引線連接,從而避免了因為內引線的原因而導致的失效問題。同時,它的封裝體積較小,傳感器性能穩定,能夠長時間工作。不過,它對外框架制作要求較高,工藝相對比較復雜。
        5、濕度傳感器和其它傳感器混合封裝
        很多時候,濕度傳感器并不是單獨封裝的,而是和溫度傳感器、風速傳感器或壓力傳感器等其它傳感器以及后端處理電路集成混合封裝,以滿足相應的功能需求。其封裝工藝為:先將濕敏芯片用導電膠或環氧樹脂粘接在基板上,經樹脂固化,使濕敏芯片固定。再將濕敏芯片上的焊區與基板鍵合區用引線鍵合法連接。然后封蓋外殼(材料可選擇水晶聚合物)。外殼的表面開有與空氣接觸的小窗,使濕度敏感元件和溫度敏感元件芯片和空氣充分接觸,而其他部分與空氣隔離,密封保護。小窗貼有空氣過濾薄膜,以防止雜質的沾污。
        LCC封裝由于沒有引腳,所以寄生電容和寄生電感均較小。同時它還具有電性能和熱性能優良,封裝體積小,適合SMT等優點。

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