通過將微型機械和電子組件集成于單個襯底，微機電系統（MEMS）改變了眾多行業，促進了高靈敏度和高效能器件的構建。MEMS在多種不同領域的應用都至關重要，包括汽車、手機、工業、醫學、航天航空和國防等。

據麥姆斯咨詢報道，很多MEMS器件的成功依賴于保持一個密封環境來保護其精微的內部組件。玻璃密封技術為MEMS器件提供了一種可靠的氣密封裝解決方案。

氣密封裝的重要性

氣密封裝通過在器件周圍形成氣密屏障來防止濕氣、污染物和其它外部元素進入。在MEMS器件中，即使是微小的環境影響也可能改變其性能或導致故障。如果MEMS器件被用于穩定性、精度和可靠性至關重要的領域，例如航空航天、醫學和電信行業等，那么實現氣密封裝至關重要。

玻璃密封：MEMS器件的理想解決方案之一

盡管有各種氣密封裝技術，但是玻璃密封是一種適用于MEMS器件的通用且高產的技術。

該技術利用玻璃的獨特特性，為MEMS器件創建可靠且堅固的封裝，同時在鍵合表面施加最小的應力。在三步工藝中，其中有一步工藝是將玻璃漿料絲網印刷在蓋帽晶圓上，蓋帽晶圓與結構器件晶圓熱壓鍵合10分鐘。該方法在真空中進行，溫度為440℃，壓強為1000 mBar。

該技術能夠鍵合疏水性和親水性表面，并可應用于時下最流行的微系統表面材料，例如鋁、硅和玻璃等。

利用熱膨脹系數（CTE）掌控精度

玻璃密封技術精確地配制玻璃成分，以匹配不同材料的熱膨脹系數（CTE）。材料的熱膨脹系數是指材料隨著溫度的波動而發生的變化。通過調整玻璃顆粒的組成，可以調整熱膨脹系數，使其與MEMS器件和封裝材料緊密匹配。這種兼容性確保了當受到溫度變化的影響時，玻璃密封保持完整，不會損害器件的結構完整性。

Mo-Sci是一家開創性的玻璃技術公司，是開發和完善各種應用（包括MEMS器件）的玻璃密封解決方案的領導者。

該公司的專長在于制造具有可定制熱膨脹系數的密封玻璃。Mo Sci是尋求可靠氣密封裝解決方案的MEMS器件制造商的理想合作伙伴，具有各種各樣的玻璃-金屬和玻璃-陶瓷密封材料，在熱膨脹系數方面精確匹配，能夠承受高達1600℃的溫度。

玻璃密封的通用性

玻璃密封的應用范圍從MEMS器件擴展到一系列尖端技術。

太陽能電池

玻璃密封可用于鈣鈦礦光伏組件的封裝。這些組件效率很高，是傳統硅太陽能電池的廉價替代品，但對水分高度敏感，少量水分會完全抑制其功能。激光輔助鍵合的玻璃密封確保了耐用的密封屏障，保護鈣鈦礦電池免受水分的影響，同時鎖定含鉛化學物質。

金屬離子和熱電池

在能源存儲解決方案中，玻璃密封在提高金屬離子電池（包括鋰離子和鈉離子電池）的可靠性和壽命方面發揮著至關重要的作用，這些電池需要能夠承受高溫和抗化學腐蝕的密封。玻璃密封提供了一個彈性屏障，使先進的電池技術能夠高效運行。

玻璃密封也是熔鹽電池的實用解決方案，熔鹽電池高度依賴鈉鹽（例如鈉-鎳和鈉-氯化硫）來實現顯著的能量和功率密度，因此是大規模工業和能源存儲應用的一個有吸引力的選擇。

玻璃密封是傳統聚合物或金屬密封的高能替代品，在具有挑戰性的化學環境和熔鹽電池固有的苛刻工作溫度（從300℃到350℃）下表現出優異的彈性。

高溫傳感器

玻璃密封也適用于高溫環境，例如機動車輛和化學加工廠。玻璃密封的耐腐蝕性和可預測的熱膨脹性及其它固有性質確保了傳感器在此類環境中工作的長期穩定性。

固體氧化物燃料電池（SOFC）

盡管固體氧化物燃料電池的高工作溫度帶來了挑戰，但其在清潔和高效發電方面具有非凡的前景。為了制造用于固體氧化物燃料電池的高溫密封劑材料，目前，Mo Sci采用了兩種方法，一種方法依賴于傳統的玻璃-陶瓷密封，其中玻璃經過結晶以與密封組件建立鍵合。

Mo Sci的另一種方法涉及開發粘性兼容的玻璃密封，該玻璃密封在整個應用過程中保持玻璃體，并且可以自愈，從而降低與熱應力相關的風險，并確保固體氧化物燃料電池的壽命。這項突破性技術有望促進固體氧化物燃料電池的商業化以及廣泛采用。

玻璃密封的前景

玻璃密封技術已成為在MEMS器件和其它先進功能中實現氣密封裝的一種有前途的解決方案。Mo Sci等公司通過精確設計密封玻璃的性能，使制造商能夠創建高度可靠和堅固的封裝系統。

隨著技術創新的視野不斷拓寬，玻璃密封在保護敏感組件和確保其最佳性能方面的作用越來越強大。

審核編輯：劉清