玻璃气密封装技术为MEMS器件“保驾护航”
2024-02-18 21:50:07 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
很多MEMS器件的成功依赖于保持一个密封环境来保护其精微的内部组件。玻璃密封技术为MEMS器件提供了一种可靠的气密封装解决方案。
通过将微型机械和电子组件集成于单个衬底，微机电系统（MEMS）改变了众多行业，促进了高灵敏度和高效能器件的构建。MEMS在多种不同领域的应用都至关重要，包括汽车、手机、工业、医学、航天航空和国防等。
据麦姆斯咨询报道，很多MEMS器件的成功依赖于保持一个密封环境来保护其精微的内部组件。玻璃密封技术为MEMS器件提供了一种可靠的气密封装解决方案。
气密封装的重要性
气密封装通过在器件周围形成气密屏障来防止湿气、污染物和其它外部元素进入。在MEMS器件中，即使是微小的环境影响也可能改变其性能或导致故障。如果MEMS器件被用于稳定性、精度和可靠性至关重要的领域，例如航空航天、医学和电信行业等，那么实现气密封装至关重要。
玻璃密封：MEMS器件的理想解决方案之一
尽管有各种气密封装技术，但是玻璃密封是一种适用于MEMS器件的通用且高产的技术。
该技术利用玻璃的独特特性，为MEMS器件创建可靠且坚固的封装，同时在键合表面施加最小的应力。在三步工艺中，其中有一步工艺是将玻璃浆料丝网印刷在盖帽晶圆上，盖帽晶圆与结构器件晶圆热压键合10分钟。该方法在真空中进行，温度为440℃，压强为1000 mBar。
该技术能够键合疏水性和亲水性表面，并可应用于时下最流行的微系统表面材料，例如铝、硅和玻璃等。
利用热膨胀系数（CTE）掌控精度
玻璃密封技术精确地配制玻璃成分，以匹配不同材料的热膨胀系数（CTE）。材料的热膨胀系数是指材料随着温度的波动而发生的变化。通过调整玻璃颗粒的组成，可以调整热膨胀系数，使其与MEMS器件和封装材料紧密匹配。这种兼容性确保了当受到温度变化的影响时，玻璃密封保持完整，不会损害器件的结构完整性。
Mo-Sci是一家开创性的玻璃技术公司，是开发和完善各种应用（包括MEMS器件）的玻璃密封解决方案的领导者。
该公司的专长在于制造具有可定制热膨胀系数的密封玻璃。Mo Sci是寻求可靠气密封装解决方案的MEMS器件制造商的理想合作伙伴，具有各种各样的玻璃-金属和玻璃-陶瓷密封材料，在热膨胀系数方面精确匹配，能够承受高达1600℃的温度。
玻璃密封的通用性
玻璃密封的应用范围从MEMS器件扩展到一系列尖端技术。
太阳能电池
玻璃密封可用于钙钛矿光伏组件的封装。这些组件效率很高，是传统硅太阳能电池的廉价替代品，但对水分高度敏感，少量水分会完全抑制其功能。激光辅助键合的玻璃密封确保了耐用的密封屏障，保护钙钛矿电池免受水分的影响，同时锁定含铅化学物质。
金属离子和热电池
在能源存储解决方案中，玻璃密封在提高金属离子电池（包括锂离子和钠离子电池）的可靠性和寿命方面发挥着至关重要的作用，这些电池需要能够承受高温和抗化学腐蚀的密封。玻璃密封提供了一个弹性屏障，使先进的电池技术能够高效运行。
玻璃密封也是熔盐电池的实用解决方案，熔盐电池高度依赖钠盐（例如钠-镍和钠-氯化硫）来实现显著的能量和功率密度，因此是大规模工业和能源存储应用的一个有吸引力的选择。
玻璃密封是传统聚合物或金属密封的高能替代品，在具有挑战性的化学环境和熔盐电池固有的苛刻工作温度（从300℃到350℃）下表现出优异的弹性。
高温传感器
玻璃密封也适用于高温环境，例如机动车辆和化学加工厂。玻璃密封的耐腐蚀性和可预测的热膨胀性及其它固有性质确保了传感器在此类环境中工作的长期稳定性。
固体氧化物燃料电池（SOFC）
尽管固体氧化物燃料电池的高工作温度带来了挑战，但其在清洁和高效发电方面具有非凡的前景。为了制造用于固体氧化物燃料电池的高温密封剂材料，目前，Mo Sci采用了两种方法，一种方法依赖于传统的玻璃-陶瓷密封，其中玻璃经过结晶以与密封组件建立键合。
Mo Sci的另一种方法涉及开发粘性兼容的玻璃密封，该玻璃密封在整个应用过程中保持玻璃体，并且可以自愈，从而降低与热应力相关的风险，并确保固体氧化物燃料电池的寿命。这项突破性技术有望促进固体氧化物燃料电池的商业化以及广泛采用。
玻璃密封的前景
玻璃密封技术已成为在MEMS器件和其它先进功能中实现气密封装的一种有前途的解决方案。Mo Sci等公司通过精确设计密封玻璃的性能，使制造商能够创建高度可靠和坚固的封装系统。
随着技术创新的视野不断拓宽，玻璃密封在保护敏感组件和确保其最佳性能方面的作用越来越强大。
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