接近傳感器的焊接挑戰(zhàn)

SABIC特材部首席科學(xué)家 Gabrie Hoogland

　　目前智能手機(jī)廣泛使用的傳感器主要為光學(xué)傳感器，更確切地說(shuō)是接近傳感器。接近傳感器能夠在無(wú)需物理接觸的情況下，通過(guò)發(fā)射電磁場(chǎng)或電磁輻射束(例如紅外線)，并且尋找場(chǎng)或返回信號(hào)的變化來(lái)檢測(cè)周圍是否有物體存在。近年來(lái)，部分傳感器公司發(fā)明了名為“飛行時(shí)間”(Time of Flight，ToF)的接近傳感器，可通過(guò)測(cè)量從發(fā)射器到接收器所花費(fèi)的時(shí)間來(lái)精準(zhǔn)計(jì)算距離，而這一切在幾納秒內(nèi)即可完成。

　　由于接近傳感器非常小，且需要在微控制器(MCU)上使用，因此需要印刷電路板級(jí)的焊接技術(shù)。這也意味著所有傳感器組件都需要耐受極高的焊接溫度，在使用無(wú)鉛焊膏的情況下，最高溫度可達(dá)260^?C。一般而言，用于校準(zhǔn)發(fā)射器和接收器光線的透鏡等部件由熱固性聚合物或玻璃制成，因?yàn)閹缀鯖](méi)有塑料能耐受如此之高的焊接溫度。為了滿足耐高溫需求，化工行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者SABIC日前推出了EXTEM^TM樹脂。該樹脂的玻璃轉(zhuǎn)移溫度為267^?C，可承受無(wú)鉛回流焊接工藝溫度，從而以低廉的成本實(shí)現(xiàn)微米級(jí)傳感器透鏡組件的高效組裝。

　　EXTEM TPI聚酰亞胺樹脂具有低霧度、紅外透明性及高折射率等優(yōu)勢(shì)，吸濕性較低，且適用于自由形狀光學(xué)元件的精密注塑成型，因而成為制造光學(xué)傳感器透鏡的理想材料。

　　而且它非常適合大規(guī)模生產(chǎn)。因?yàn)檫^(guò)去所使用的熱固性聚合物和光學(xué)玻璃的一個(gè)主要缺點(diǎn)是量產(chǎn)成本較高，因其需要耗時(shí)的固化流程，且對(duì)于玻璃而言，更是需要研磨和拋光等工序。熱塑性聚合物具有極高的成本效益，因?yàn)樗梢酝ㄟ^(guò)注塑成型制成極薄的精密光學(xué)透鏡，每周產(chǎn)量可達(dá)百萬(wàn)級(jí)。

　　作為傳感器市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)之一，衍射光學(xué)元件(DOE)通過(guò)3D面部識(shí)別和虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)，可廣泛用于消費(fèi)電子領(lǐng)域。DOE利用元件表面的復(fù)雜微結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其光學(xué)功能。微結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的表面高低起伏，一般具有兩個(gè)或更多個(gè)平面。目前，表面結(jié)構(gòu)一般在熔融石英中蝕刻。然而，通過(guò)使用SABIC的樹脂，客戶能在熱塑性材料上對(duì)表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行微模塑，同時(shí)依然耐受元件組裝時(shí)的高熱回流焊接工藝。 這也令大規(guī)模生產(chǎn)消費(fèi)電子產(chǎn)品所用的衍射光學(xué)元件成為了可能。