接近傳感器的焊接挑戰
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SABIC特材部首席科學(xué)家 Gabrie Hoogland
目前智能手機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(xiàn))，并且尋找場(chǎng)或返回信號的變化來(lái)檢測周?chē)欠裼形矬w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)測量從發(fā)射器到接收器所花費的時(shí)間來(lái)精準計算距離，而這一切在幾納秒內即可完成。
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的焊接技術(shù)。這也意味著(zhù)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260?C。一般而言，用于校準發(fā)射器和接收器光線(xiàn)的透鏡等部件由熱固性聚合物或玻璃制成，因為幾乎沒(méi)有塑料能耐受如此之高的焊接溫度。為了滿(mǎn)足耐高溫需求，化工行業(yè)的領(lǐng)導者SABIC日前推出了EXTEMTM樹(shù)脂。該樹(shù)脂的玻璃轉移溫度為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)現微米級傳感器透鏡組件的高效組裝。
EXTEM TPI聚酰亞胺樹(shù)脂具有低霧度、紅外透明性及高折射率等優(yōu)勢，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模生產(chǎn)。因為過(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，因為它可以通過(guò)注塑成型制成極薄的精密光學(xué)透鏡，每周產(chǎn)量可達百萬(wàn)級。
作為傳感器市場(chǎng)的發(fā)展趨勢之一，衍射光學(xué)元件(DOE)通過(guò)3D面部識別和虛擬現實(shí)(VR)，可廣泛用于消費電子領(lǐng)域。DOE利用元件表面的復雜微結構來(lái)實(shí)現其光學(xué)功能。微結構化設計的表面高低起伏，一般具有兩個(gè)或更多個(gè)平面。目前，表面結構一般在熔融石英中蝕刻。然而，通過(guò)使用SABIC的樹(shù)脂，客戶(hù)能在熱塑性材料上對表面結構進(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。 這也令大規模生產(chǎn)消費電子產(chǎn)品所用的衍射光學(xué)元件成為了可能。
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