Systementwickler, die Druckmessfunktionen benötigen, bei denen der Sensor rauen Medien und ausgedehnten Temperaturen ausgesetzt ist, sollten wissen, dass die Verpackung entscheidend ist, um die Zuverlässigkeit des Drucksensors zu verbessern. Drucksensoren sind häufig aggressiven Flüssigkeiten wie Gas, Öl, Kältemittel und anderen ätzenden Lösungsmitteln ausgesetzt, die die Schaltkreise des Sensors beschädigen können, wenn der Sensor nicht ordnungsgemäß verpackt ist. Beschädigte Drucksensoren können zu Erfassungsfehlern und letztendlich zu Produktrückrufen und Sicherheitsrisiken führen.

Die Luft- und Raumfahrt- und Automobilspezifikationen sind besonders streng. Bei diesen Anwendungen liegen die Temperaturen zwischen -40 und 150 °C. Darüber hinaus sind die Genauigkeits- und Zuverlässigkeitsanforderungen in diesen Anwendungen in der Regel anspruchsvoll, da ein Komponentenausfall zu einem Sicherheitsrisiko und/oder einem Produktrückruf führen kann.

Eine andere zu berücksichtigende Sache, die mit der Temperatur zusammenhängt, sind die thermischen Ausdehnungskoeffizienten (TCE) zwischen den MEMS-Sensorelement, oder Die, und das Substrat, auf dem es angebracht ist. Edelstahl mag wie ein großartiges Substratmaterial erscheinen, aber sein TCE ist viel höher als der TCE von Silizium, aus dem der MEMS-Die besteht. Kurz gesagt, der Edelstahl dehnt sich aus und zieht sich viel stärker zusammen als das Silizium. Diese TCE-Unterschiede bewirken, dass das MEMS-Sensorelement wie bei echtem Druck reagiert, wodurch Erfassungsfehler eingeführt werden.

Auch die Medien müssen berücksichtigt werden. Klebstoffe werden häufig verwendet, um den MEMS-Chip mit dem Substrat zu versiegeln und die Schaltkreise des Sensors zu schützen. Klebstoffe werden jedoch weicher, wenn sie längere Zeit rauen Medien ausgesetzt werden. Medizinische Anwendungen setzen den Sensor beispielsweise keinen so aggressiven Medien wie Benzin aus, aber selbst Kochsalzlösung kann ätzend sein, wenn der Sensor ihr lange genug ausgesetzt ist. Darüber hinaus erfordert der Reinigungs- und Sterilisationsprozess typischerweise wiederholten Kontakt mit ätzenden Chemikalien, wie beispielsweise Bleichmitteln. Wenn die Klebstoffe erweichen und Dichtungen brechen, können die Schaltkreise beschädigt werden und es können Erfassungsfehler auftreten.

Neben Temperatur und Medien muss auch der Druck berücksichtigt werden. Ausreichend hohe Drücke – etwa 300 psi – können dazu führen, dass sich das MEMS-Sensorelement vom Substrat löst, wenn Klebstoffe für die Verbindung des MEMS-Chips verwendet werden.

Ein weiterer Faktor, der die Haftfestigkeit von Klebstoffen beeinträchtigt, ist Feuchtigkeit. Nur sehr wenige Klebstoffe oder Epoxidharze können einer dauerhaften Einwirkung von erhöhten Temperaturen bei hoher Luftfeuchtigkeit standhalten. Und die für diese Umgebung entwickelten Spezialepoxide üben eine erhebliche Belastung auf das MEMS-Sensorelement aus, was wiederum zu Sensorfehlern führt.

Damit ein Drucksensor von -40 bis 150 °C auch in rauen Medien und Drücken über 300 psi gut funktioniert, ist die richtige Verpackung unerlässlich.

Wir bei Merit Sensor haben dafür gesorgt, dass unsere Drucksensoren für raue Medien und hohe Temperaturen ausgelegt sind. Wir haben innovative Die-Bonds aus sehr widerstandsfähigen Elementen widerstandsfähig gegenüber harschen Medien. Diese Die-Bonds werden auf keramischen Substraten durchgeführt, was zu eng angepassten TCEs führt. Dies führt zu Drucksensorpaketen mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit.

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