汽車直連式安全氣囊傳感器的封裝技術(shù)

在交通事故中，由于汽車安全氣囊展開故障而導(dǎo)致的死亡引起了各國研究人員的注意。因此，對于安全氣囊傳感器利用微機電系統(tǒng)進行封裝顯得尤為重要。與常規(guī)的集成電路芯片封裝不同，微機電系統(tǒng)封裝可以使傳感器系統(tǒng)的體積大大減小，而其性能和可靠性卻可以大幅提升。但是，這種封裝技術(shù)會受傳感器和執(zhí)行器上可移動部件復(fù)雜運動的影響，尤其是應(yīng)用在安全氣囊上時，通過微機電系統(tǒng)封裝的傳感器被安裝在印刷電路板上，其上覆蓋金屬或塑料外殼，通過緊固螺栓與車身框架相連，產(chǎn)生的電信號會受到傳感器外殼和車身框架振動的影響。汽車發(fā)生碰撞時，由于封裝后的傳感器需要根據(jù)測得的加速度信號產(chǎn)生傳輸?shù)街骺刂婆_的電信號，主控制臺將根據(jù)信號強度和模式確定是否展開安全氣囊，因此產(chǎn)生清晰無干擾的電信號對于安全氣囊的正確展開至關(guān)重要。據(jù)此，提出了一種直連式傳感器封裝技術(shù)，該技術(shù)可以消除外殼和車身框架振動產(chǎn)生的影響。

采用這種直連式傳感器封裝技術(shù)對汽車安全氣囊傳感器進行微機電系統(tǒng)封裝，封裝后的傳感器被安裝在彈性較大的印刷電路板上，之后通過粘結(jié)的方式與車身框架相連。對這種直連式傳感器封裝技術(shù)進行可行性分析時，首先進行跌落試驗。為便于對比，對傳統(tǒng)方法安裝的傳感器同樣進行測試。使用試驗臺架的跌落高度為 570mm、重錘質(zhì)量36.5kg、沖擊速度10km/h。記錄兩種傳感器產(chǎn)生的電信號（即加速度）并進行了對比，如圖1所示。由圖1可以看出，采用直連式連接傳感器產(chǎn)生的電信號噪聲小、且具有較強的強度和穩(wěn)定性。需要注意開始部分出現(xiàn)的5ms延遲，這是由于測試系統(tǒng)的滯后造成的。同樣采用ABAQUS 6.13軟件，進行相同試驗條件下的仿真試驗，其結(jié)果與圖1所示結(jié)果相同。需要注意，針對不同汽車需要制定不同的安全氣囊展開電信號標(biāo)準(zhǔn)。因而，在實際應(yīng)用時，需要針對目標(biāo)車型制定相應(yīng)的汽車安全氣囊正確展開標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 兩種傳感器產(chǎn)生的電信號

Yeong K.Kim et al.2016 Pan Pacific Microelectronics Symposium,Big Island Jan. 25-28,2016.

編譯：李臣