汽车直连式安全气囊传感器的封装技术

汽车直连式安全气囊传感器的封装技术

在交通事故中，由于汽车安全气囊展开故障而导致的死亡引起了各国研究人员的注意。因此，对于安全气囊传感器利用微机电系统进行封装显得尤为重要。与常规的集成电路芯片封装不同，微机电系统封装可以使传感器系统的体积大大减小，而其性能和可靠性却可以大幅提升。但是，这种封装技术会受传感器和执行器上可移动部件复杂运动的影响，尤其是应用在安全气囊上时，通过微机电系统封装的传感器被安装在印刷电路板上，其上覆盖金属或塑料外壳，通过紧固螺栓与车身框架相连，产生的电信号会受到传感器外壳和车身框架振动的影响。汽车发生碰撞时，由于封装后的传感器需要根据测得的加速度信号产生传输到主控制台的电信号，主控制台将根据信号强度和模式确定是否展开安全气囊，因此产生清晰无干扰的电信号对于安全气囊的正确展开至关重要。据此，提出了一种直连式传感器封装技术，该技术可以消除外壳和车身框架振动产生的影响。

采用这种直连式传感器封装技术对汽车安全气囊传感器进行微机电系统封装，封装后的传感器被安装在弹性较大的印刷电路板上，之后通过粘结的方式与车身框架相连。对这种直连式传感器封装技术进行可行性分析时，首先进行跌落试验。为便于对比，对传统方法安装的传感器同样进行测试。使用试验台架的跌落高度为 570mm、重锤质量36.5kg、冲击速度10km/h。记录两种传感器产生的电信号（即加速度）并进行了对比，如图1所示。由图1可以看出，采用直连式连接传感器产生的电信号噪声小、且具有较强的强度和稳定性。需要注意开始部分出现的5ms延迟，这是由于测试系统的滞后造成的。同样采用ABAQUS 6.13软件，进行相同试验条件下的仿真试验，其结果与图1所示结果相同。需要注意，针对不同汽车需要制定不同的安全气囊展开电信号标准。因而，在实际应用时，需要针对目标车型制定相应的汽车安全气囊正确展开标准。

图1 两种传感器产生的电信号

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

编译：李臣