• 科技前沿:我国传感器技术攻关获重大突破
  • 发布时间:2018-07-23 16:55 | 作者:采集侠 | 来源:网络整理 | 浏览:
  • 由沈阳仪器仪表工艺研究所等单位承担的“九五”国家重点科技攻关项目“传感器技术研究”,日前获得重大突破,取得较好经济效益和社会效益。此项目取得技术成果59项,其中3项达国际先进水平,10项达20世纪90年代末期先进水平,33项达到国际20世纪90年代先进水平,13项达到国内领先水平。总体上达到国外20世纪90年代中期水平。此项目的研制成功,必将对机械工业的发展产生良好的促进作用,使MEMS技术开始在机械工业中得到应用,传感器的规模化生产由传统的机械加工方式向微机械加工方式过渡;力敏传感器的精度提高到0.1~0.2级,传感器的可靠性提高了1~2个等级;OEM通用压力传感器实现批量生产,促进进口产品价格的降低。通过工程化研究,现已建成传感器中试生产线9条,实现了18个品种75个规格产品的工程化生产,形成2257万只的生产能力。攻关期间累计销售各类传感器1260万只,累计销售收入14418万元,新增利润2019万元,新增税收1153万元。 传感器是工业测控系统和信息系统的基础元器件。MEMS等先进制造技术的应用,使传感器技术得到迅速发展。新一代传感器的突出特征是多功能化、数字化、智能化、阵列化、微型化和微系统化。目前,国外传感器技术研究、开发和应用发展很快。不仅重视新产品开发,还注重材料、设计、生产工艺、测试技术和工艺装备等开发,已成为新兴产业,发展迅速。由于传感器属于国家敏感技术。目前,国外虽向我国大量销售传感器产品,但严格限制转让先进的传感器制造技术,特别是敏感芯片的制造技术,至多转让散件组装技术。随着我国国民经济的发展,对传感器提出了更高的要求。为此,发展高性能、高可靠性、新型的传感器势在必行。 由沈阳仪器仪表工艺研究所等单位承担的“传感器技术研究”项目,列入“九五”国家重点科技攻关计划,并通过国家科技部的验收。该项目以提高传感器的技术水平、可靠性水平和产业化程度为目标,以市场为导向,适度跟踪国外先进技术,安排工程化研究、新产品开发、共性关键技术三个层次,突破传感器设计、制造工艺、微机械加工、可靠性等关键技术,使传感器的研究、开发水平达到国外20世纪90年代初、中期先进水平。 该所通过三年的攻关,解决了关键技术、工艺和批量生产技术,建成中试生产线9条。使18个品种75个规格的新产品形成一定规模的生产,新开发力敏、磁敏、温度、湿度、气敏传感器的新产品51个品种86个规格,90%开始批量或小批量生产并开始供应市场。传感器的设计技术,制造工艺,微机械加工,可靠性技术在生产中得到应用,成品率普遍提高10%,可靠性水平提高1~2个等级。提高了我国传感器的技术水平,缩小了与世界先进水平的差距。 该所在攻关中解决的关键技术:一是设计技术:以Ansys为平台,建立各种传感器的参数化模型,开展力学分析,获得相关结果,设计了扩散硅压力、差压、多功能传感器,加速度传感器,磁敏霍尔元件,应变式力传感器的工艺版图和结构设计;建立了力敏器件工艺模拟软件,确定力敏传感器关键制造工艺(扩散、离子注入、化学腐蚀)的特征参数。二是制造工艺:研究了硅4”芯片生产工艺,包括离子注入、RIE、IECVD、LPCVD等4"芯片生产工艺,完成了由3”工艺向4”工艺的过渡。进行了灵敏度温漂曲线的调整,实现温度特性的自补偿,在-30℃~80℃内的温漂量小于±0.5%/F.S,简化了补偿电路,解决了稳定性问题,100小时短期稳定性小于±5μV/V,保证了年稳定性达到0.1%F.S。芯片合格率达80%。“InSb薄膜工艺技术”研制出用单质In、Sb替代InSb单晶制作InSb多晶膜的工艺,成品率由攻关前的40%提高到60%。三是微机械加工工艺:应用EPW和KOH的腐蚀工艺和静电封接工艺,成功解决了微结构的制造工艺,膜片控制精度达到4μ。目前该所OEM传感和出口芯片,全部由微机械工艺完成。腐蚀和封接的成品率达75%。开创了“硅三维无掩膜腐蚀工艺”制造多层结构的新工艺,并获得了发明专利。四是可靠性技术:确定了硅压力传感器、谐振称重传感器等7种产品的寿命试验和加速寿命试验规范,进行了综合应力试验研究,确定了影响可靠性的环境应力,制定了可行性综合应力试验规范。在产品的寿命试验、失效机理、失效模式分析的基础上,提出了可靠性增长模型,使攻关产品的可靠性等级提高1~2级。 在项目攻关中,该所瞄准国际先进技术,坚持科技创新,取得五项发明成果。 (1)发明了硅三维无掩膜腐蚀工艺。研究了采用一次掩膜形成三维多层微结构的工艺和设计方法,为国际首创,共获得1项发明专利。 (2)研制成功石英谐振称重传感器,开发了系列化的下游应用产品--各类石类电子抗衡器。取得6项实用专利、3项发明专利。 (3)首次合成聚酯自由基高聚物,研制的“新型本征高分子压力温度双参数传感器”课题解决了高温潜油泵的温度、压力测量的难题。为国际首创,获得1项发明专利。 (4)在国内首次解决了扩散硅力敏芯片温度灵敏度自补偿工艺。在全温区内灵敏度温漂?制在5‰之内,实现了力敏芯片的温度自补偿。 (5)开发了高灵敏度InSb薄膜制备工艺,解决了单质蒸镀、敏感磨层减薄和掺杂工艺,研制的InSb薄膜满足了制备高性能磁敏元件的需要,并取得两项新型专利。(来源:)

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