接近传感器的焊接挑战

SABIC特材部首席科学家 Gabrie Hoogland

　　目前智能手机广泛使用的传感器主要为光学传感器，更确切地说是接近传感器。接近传感器能够在无需物理接触的情况下，通过发射电磁场或电磁辐射束(例如红外线)，并且寻找场或返回信号的变化来检测周围是否有物体存在。近年来，部分传感器公司发明了名为“飞行时间”(Time of Flight，ToF)的接近传感器，可通过测量从发射器到接收器所花费的时间来精准计算距离，而这一切在几纳秒内即可完成。

　　由于接近传感器非常小，且需要在微控制器(MCU)上使用，因此需要印刷电路板级的焊接技术。这也意味着所有传感器组件都需要耐受极高的焊接温度，在使用无铅焊膏的情况下，最高温度可达260^⁰C。一般而言，用于校准发射器和接收器光线的透镜等部件由热固性聚合物或玻璃制成，因为几乎没有塑料能耐受如此之高的焊接温度。为了满足耐高温需求，化工行业的领导者SABIC日前推出了EXTEM^TM树脂。该树脂的玻璃转移温度为267^⁰C，可承受无铅回流焊接工艺温度，从而以低廉的成本实现微米级传感器透镜组件的高效组装。

　　EXTEM TPI聚酰亚胺树脂具有低雾度、红外透明性及高折射率等优势，吸湿性较低，且适用于自由形状光学元件的精密注塑成型，因而成为制造光学传感器透镜的理想材料。

　　而且它非常适合大规模生产。因为过去所使用的热固性聚合物和光学玻璃的一个主要缺点是量产成本较高，因其需要耗时的固化流程，且对于玻璃而言，更是需要研磨和抛光等工序。热塑性聚合物具有极高的成本效益，因为它可以通过注塑成型制成极薄的精密光学透镜，每周产量可达百万级。

　　作为传感器市场的发展趋势之一，衍射光学元件(DOE)通过3D面部识别和虚拟现实(VR)，可广泛用于消费电子领域。DOE利用元件表面的复杂微结构来实现其光学功能。微结构化设计的表面高低起伏，一般具有两个或更多个平面。目前，表面结构一般在熔融石英中蚀刻。然而，通过使用SABIC的树脂，客户能在热塑性材料上对表面结构进行微模塑，同时依然耐受元件组装时的高热回流焊接工艺。 这也令大规模生产消费电子产品所用的衍射光学元件成为了可能。