挑戰

近年來,人們日益重視健康,這使得室內空氣質量的重要性愈發凸顯。作為領先的傳感器解決方案制造商,英飛凌抓住這一機遇,進一步提升其用于檢測二氧化碳的創新光聲光譜(PAS)傳感器。隨著市場對高質量氣體傳感器的需求持續上升,他們希望能夠優化傳感器性能并簡化制造流程。

近幾年來光聲光譜法作為一種用于檢測氣體的技術被廣泛認可。然而,英飛凌開發的先進傳感器外形設計尤為小巧。為了實現卓越產品性能,英飛凌找到了戈爾。作為業內的佼佼者,戈爾擁有與英飛凌同樣的創新思維和遠大目標。幸運的是,他們發現戈爾正是他們的理想合作伙伴。

解決方案

英飛凌先進的PAS二氧化碳傳感器需要盡可能降低吸收室中的背景噪音,以確保精確測量二氧化碳濃度。因此,在為客戶開發理想的解決方案時,我們面臨著獨特的挑戰。

通常,戈爾設計傳統的防水透氣產品以確保聲音透明度。但在這個項目中,我們需要設計一款防水透氣膜,既能顯著提高降噪性能,同時又能便于目標氣體擴散,并盡量縮短響應時間,而不是一昧追求降低聲學衰減以達到理想的聲音體驗。最后,該解決方案必須能夠承受英飛凌封裝流程的高溫要求。

在追求創新的推動下,雙方工程團隊高效迅速地展開合作。為了找到滿足英飛凌需求的理想產品,戈爾憑借自身的出眾能力和行業知識開發出一種聲學測試方法,以確定理想的防水透氣膜產品。隨后,戈爾又對這些產品進行了測試(見圖1和圖2),并由英飛凌對其最終性能進行評估。

在進行響應時間測試時(如圖2所示),戈爾團隊將PAS二氧化碳傳感器放置在一個密閉的盒子中,并注入特定量的二氧化碳,使二氧化碳濃度達到約2300 ppm。盒子內部達到穩定狀態后,戈爾專家測量了盒內二氧化碳濃度降低至再次達到室內濃度所需的響應時間T63。

圖1a:帶有英飛凌封裝蓋和戈爾防水透氣膜的PAS測試夾具

圖1a:帶有英飛凌封裝蓋和戈爾防水透氣膜的PAS測試夾具

圖1b:安裝在消聲箱內并帶有參考麥克風的PAS測試夾具。

圖1b:安裝在消聲箱內并帶有參考麥克風的PAS測試夾具。

戈爾防水透氣膜1與戈爾防水透氣膜2對比

圖2:關于用于英飛凌PAS傳感器的兩種戈爾防水透氣膜的對比研究在測試中,傳感器被放置在一個密閉的盒子中,之后持續注入CO2,直到其濃度穩定保持在2300 ppm。然后打開蓋子,戈爾團隊測量了盒內二氧化碳濃度降低至再次達到室內濃度所需的響應時間。

戈爾和英飛凌之間交流透明、溝通順暢,整個項目階段令人印象深刻。

最終,戈爾結合在聲學性能、氣體擴散和傳感應用方面的專業知識,不僅打造出高性能的解決方案,同時還能將傳感器內的部件數量減少至僅包含一個防水透氣膜。

結果

英飛凌和戈爾之間出色的團隊合作、開誠布公的溝通以及共同的創新思維,令此次合作得以實現。該項目標志著戈爾首次開發適用于光聲傳感應用的防水透氣膜,其激動人心的成果超出眾人預期:

  • 與第一代英飛凌PAS傳感器相比,新傳感器響應時間縮短40%以上,同時依然保持良好的降噪性能。
圖3:第1代(藍色)傳感器和采用戈爾防水透氣膜的第2代(紅色)傳感器的響應時間曲線

圖3:第1代(藍色)傳感器和采用戈爾防水透氣膜的第2代(紅色)傳感器的響應時間曲線

圖4:防水透氣產品降噪性能與頻率的關系(特別注意在40Hz下)

圖4:防水透氣產品降噪性能與頻率的關系(特別注意在40Hz下)

  • 一個高性能膜即可取代兩個部件
  • 簡化裝配流程,提高成本效益。
  • 通過新設計拓寬了傳感器應用范圍,例如智能照明、農業、智能揚聲器和會議系統以及車內空氣質量檢測。
  • 鞏固了戈爾與英飛凌全球供應鏈之間的關系。

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僅用于工業用途

不可用于食品、藥品、化妝品或醫療設備等的制造、加工或包裝作業