传感器的封装技术

发布时间:2018-08-03  发布者:利坤电子

传感器的封装技术
  一、传感器的发展历程
  了解传感器的发展历程,毫无疑问对我们   的掌握传感器技术未来发展方向有所帮助,传感器技术发展到   ,大致可以分为四个阶段:
  (1)结构型传感器;(2)物性型传感器;(3)智能型传感器(自诊断、自适应功能是其技术特点);(4)分子型传感器(显著特点:尺寸极小,并由一个大分子或几个分子器件所构成)。
  毫无疑问,传感器的发展向着微型化、智能化、高精度方向发展着,这也提示我们,传感器技术未来的发展也将在这一方向上前进。因此,我们甚至可以借助诸如基因工程的与人类自身息息相关的前沿技术进行传感器的研发工作。
  传感器的封装
  二、封装要求
  光纤光栅湿度传感器的敏感元件光纤光栅比较脆弱,因此需要对传感器敏感元件部分进行传感器外壳封装保护。光纤光栅湿度传感器的所处空气的湿度、温度都会影响传感器的参数,在设计封装工艺时候应当遵循以下几个原则:
  (1)探头通风性好。湿敏元件所处的空间应当与外界空气具有良好的互通性,当外界湿度发生变化,湿敏元件附近的空气湿度应当能快速的与外界空气互通达到湿度平衡。若湿敏元件所处空间与外界互通性差,会直接导致传感器响应时间的大幅增加。
  (2)湿敏元件避免污染。根据湿度测试原理,湿敏元件应当避免与水、油污等外界液体直接接触,因此保护探头应当具备防渗的功能。
  (3)湿敏元件需固定。聚酞亚胺薄膜比较柔软,当湿敏薄膜表面与外界发生挤压、触碰,光纤光栅受应力发生变化后会直接导致波长发生漂移。
  (4)湿敏元件应与温度传感器混合封装。光纤光栅湿度传感器对温度、湿度都敏感,需要引入温度传感器进行温度补偿。
  (5)探头具备抗压、抗拉能力。封装好的湿度传感器应当具备   的抗压、抗拉性能,能够在恶劣环境里稳定工作。
  三、封装设计
  为了提高光纤光栅湿度传感器的测湿度精度,在湿度传感器封装设计中引入了光纤光栅温度传感器进行混合封装。未涂覆湿敏材料的光纤光栅布拉格中心波长只受温度影响,布拉格波长变化量与温度变化量成良好的线性关系,因此实验中可采用光纤光栅温度传感器对光纤光栅湿度传感器进行温度补偿。
  光纤光栅温湿度传感器封装可采用并联式封装。对于温湿度传感器并联封装,两种传感器分开单独生产,封装时平行固定在多孔金属探头内,解调时需要分别读取两个传感器的布拉格波长。由于探头内的空间有限,在并联封装时需保证两个光栅不触碰探头内壁。这种封装方式的优点是两个传感器生产效率高、任意传感器可替换,缺点是需要两个通道、封装操作复杂。
  对比并联封装工艺,串联式封装工艺空间少、封装简单、快捷。串联式封装将FBG和FBG湿度传感器串接在一个光纤上,解调时只需要一个通道就可以同时监控两个传感器的参数。串联式封装要求两个FBG的轴向间距要小于多孔金属探头的长度。由于FBG裸光栅比较脆弱,这就要求裸光栅右侧部分质量不宜过大避免因为晃动产生断裂。

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