有害气体和颗粒物对人体心脏和肺部健康有害。未来,智能手机会内嵌气体传感器,可对人体在有害气体和颗粒物环境中的过度暴露发出警示。据麦姆斯咨询报道,斯利通陶瓷电路板已经开发出一款MEMS陶瓷基板,帮助气体传感器更快速的响应,提供更精准的测量。
“我们开发的这款陶瓷基板尺寸仅为5平方毫米,是全球尺寸最小的陶瓷基板,不仅如此,它还具有很高的稳定性。”斯利通实验室彭主任介绍道。
彭主任和他的研究团队在这款陶瓷基板的开发中利用了激光技术,将陶瓷表面以及金属层表面离子化进行结合,然后进行微米级切割,使其体积可以达到目前的任何需求,目前有AL2O3和ALN两款。
传统的玻纤基板以及金属基板并不能达到高度集成化下需要的要求,为了使气体传感器能够成功嵌入手机之中,智能采用体积更小的MEMS方式处理,这种方式会导致高度集成所带来的各种难题,例如导热、耐高温、绝缘等等一系列的问题都亟待解决。而是使用陶瓷基板的话,这些问题都将不再成为问题,气体传感器离我们的手机又近了一步。
在这款微型陶瓷基板中,除了能够拥有高导热、耐高温、绝缘等诸多优势以外,还有其他金属基板以及玻纤基板所不能达到的,其中一个优势是,微型陶瓷基板的强度更高,直接弥补了陶瓷基板的易碎缺点,微型陶瓷基板将会成为一种完美的基板。
不过,采用ALN材料的劣势是相对较高的成本,因此,将陶瓷基板做得尽可能小才会变得如此重要。“我们的目标是将陶瓷基板的尺寸降低至1平方毫米,并通过大规模量产使其变得有利可图。目前,我们进展的很顺利,”彭主任说道。
当前,智能手机集成气体传感器的主要障碍在于,这些传感器的反应时间太长了。这款陶瓷基板能够将环境空气更高效的传输至气体传感器,使气体传感器的反应时间从数分钟降低至微秒级别。在这款陶瓷基板的帮助下,气体传感器不仅能测量颗粒物的浓度,还能实现其它功能,例如,室内的空气是否新鲜,是否需要打开窗户进行通风等。理论上来说,还可以分析人体的呼吸气体,例如进行酒精测试等。
这款微型陶瓷基板还可以应用于医疗领域,例如,它可以用于医疗贴剂,持续的微量传输激素或止痛剂;或者作为植入体,在青光眼等眼科疾病的治疗中,帮助调整眼球。这款陶瓷基板还可以为外壳设备,提供赏心悦目的外观。“目前,我们正在与产业界的一家合作伙伴共同开发这项应用,”彭主任说。
作为中国制造2025支持的项目,彭主任和他的研究团队还在探索另一项应用:研发多层陶瓷基板。”一款嵌入我们计算机,或能将计算机的体积缩小两倍以上。对此,计算机制造商已经表示出了极高的兴趣,”彭主任补充道,“这款陶瓷基板,对于任何希望精确地传输数据或者减小体积的用户来说,都是一项非常有前景的技术。”
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