接近傳感器的焊接挑戰(zhàn)

SABIC特材部首席科學(xué)家 Gabrie Hoogland

　　目前智能手機廣泛使用的傳感器主要為光學(xué)傳感器，更確切地說是接近傳感器。接近傳感器能夠在無需物理接觸的情況下，通過發(fā)射電磁場或電磁輻射束(例如紅外線)，并且尋找場或返回信號的變化來檢測周圍是否有物體存在。近年來，部分傳感器公司發(fā)明了名為“飛行時間”(Time of Flight，ToF)的接近傳感器，可通過測量從發(fā)射器到接收器所花費的時間來精準計算距離，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)射器和接收器光線的透鏡等部件由熱固性聚合物或玻璃制成，因為幾乎沒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，可承受無鉛回流焊接工藝溫度，從而以低廉的成本實現(xiàn)微米級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，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)。因為過去所使用的熱固性聚合物和光學(xué)玻璃的一個主要缺點是量產(chǎn)成本較高，因其需要耗時的固化流程，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)量可達百萬級。

　　作為傳感器市場的發(fā)展趨勢之一，衍射光學(xué)元件(DOE)通過3D面部識別和虛擬現(xiàn)實(VR)，可廣泛用于消費電子領(lǐng)域。DOE利用元件表面的復(fù)雜微結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)其光學(xué)功能。微結(jié)構(gòu)化設(shè)計的表面高低起伏，一般具有兩個或更多個平面。目前，表面結(jié)構(gòu)一般在熔融石英中蝕刻。然而，通過使用SABIC的樹脂，客戶能在熱塑性材料上對表面結(jié)構(gòu)進行微模塑，同時依然耐受元件組裝時的高熱回流焊接工藝。 這也令大規(guī)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。