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我國(guó)傳感器技術(shù)發(fā)展?和科技攻關(guān)
2000年6月12日,，在國(guó)家科技部的組織下,，"96-748傳感器技術(shù)研究"國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行了項(xiàng)目驗(yàn)收。與
會(huì)專家聽(tīng)取了項(xiàng)目實(shí)施組的"項(xiàng)目執(zhí)行自評(píng)估報(bào)告"后認(rèn)為,，"96-748傳感器技術(shù)研究"經(jīng)過(guò)3年攻關(guān)已經(jīng)圓滿地完成國(guó)家
攻關(guān)項(xiàng)目規(guī)定的攻關(guān)目標(biāo),、考核目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容。本項(xiàng)目共計(jì)投入經(jīng)費(fèi)6642．37萬(wàn)元,，國(guó)家撥款2500萬(wàn)元,。投入科技
人員468人／年。通過(guò)3年的攻關(guān),，共計(jì)建成中試生產(chǎn)線12條,，其中工程化課題建成中試生產(chǎn)線9條，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)課題建
成中試生產(chǎn)線3條,，使18個(gè)品種75個(gè)規(guī)格的新產(chǎn)品形成一定規(guī)模的中試生產(chǎn),；通過(guò)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)了力敏,、磁敏,、溫
度傳感器、壓力變送器,、濕氣敏的51個(gè)品種86個(gè)規(guī)格的新產(chǎn)品,，90％的成果進(jìn)行了批量或小批量生產(chǎn)并供應(yīng)市場(chǎng),。傳
感器的共性關(guān)鍵技術(shù)包括CAD技術(shù)、關(guān)鍵制造工藝,、微機(jī)械加工技術(shù),、可靠性技術(shù)在生產(chǎn)中得到應(yīng)用，攻關(guān)產(chǎn)品的成品
率普遍提高10％以上,，可靠性水平提高1-2個(gè)等級(jí),，建成傳感器實(shí)驗(yàn)室、試驗(yàn)基地5個(gè),；據(jù)不*統(tǒng)計(jì)，攻關(guān)3年累計(jì)銷
售各類傳感器1260多萬(wàn)支,，實(shí)現(xiàn)銷售收入14418多萬(wàn)元,，取得科研成果59項(xiàng)，總體水平達(dá)到國(guó)外九十年代中期的先進(jìn)水
平,。獲得國(guó)家32項(xiàng)(其中獲得和受理發(fā)明11項(xiàng)),，在國(guó)內(nèi)外各類期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文和研究報(bào)告244篇，進(jìn)行技
術(shù)轉(zhuǎn)讓6項(xiàng),，取得較好的成績(jī),。
"九五"傳感器科技攻關(guān)的指導(dǎo)思想是：一個(gè)目標(biāo)是提高傳感器的技術(shù)水平、可靠性水平和產(chǎn)業(yè)化程度,。二個(gè)轉(zhuǎn)變是
向提高企業(yè)技術(shù)進(jìn)步轉(zhuǎn)變,，向提高*轉(zhuǎn)變。三個(gè)結(jié)合是共性關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合,，加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,；典
型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與產(chǎn)品系列化相結(jié)合；滿足市場(chǎng)需要,；科研開(kāi)發(fā)與成果工程化相結(jié)合,，實(shí)現(xiàn)適度規(guī)模生產(chǎn)。
通過(guò)攻關(guān),，在傳感器的關(guān)鍵制造工藝,、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、科技成果的工程化等方面提高了我國(guó)傳感器的技術(shù)水平,，促進(jìn)
了我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)的形成,，縮小了與*水平的差距。
2.在技術(shù)上,，取得一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果
通過(guò)攻關(guān),，在技術(shù)上有所創(chuàng)新，取得一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科技成果,，主要是：
(1)復(fù)旦大學(xué)發(fā)明的掩膜-無(wú)掩膜腐蝕工藝為*,。不僅在實(shí)驗(yàn)上取得凸角處出現(xiàn)[311]面的基本規(guī)律，理論上也推
導(dǎo)出新的底面條件和新生底面深度和位置的公式，開(kāi)創(chuàng)了用腐蝕技術(shù)制造微結(jié)構(gòu)的新工藝,。利用KOH腐蝕液對(duì)于不同晶
面腐蝕速率的差異,，在理論和工藝上解決了采用一次掩膜技術(shù)形成三維多層微機(jī)械結(jié)構(gòu)的工藝，多層結(jié)構(gòu)層差控制精度
在4／μm以內(nèi),，轉(zhuǎn)移平面的平整度優(yōu)于1／tm,，受理一項(xiàng)發(fā)明。
(2)清華大學(xué)研制成功一種基于石英諧振器應(yīng)變敏感效應(yīng)的數(shù)字式力與稱重傳感器,。研究了敏感元件的力敏特性,、諧振
器的能陷效應(yīng)與諧振頻率、諧波次數(shù)和結(jié)構(gòu)的關(guān)系,，保證了良好的頻率穩(wěn)定性,。研制了膠粘劑，解決了影響傳感器
蠕變和滯后性能的關(guān)鍵工藝,，提高了傳感器性能指標(biāo)及合格率,。在國(guó)內(nèi)外*開(kāi)發(fā)了系列化的下游應(yīng)用產(chǎn)品——各類石
英電子衡器。取得6項(xiàng)實(shí)用新型,、一項(xiàng)發(fā)明,，受理4項(xiàng)發(fā)明。
(3)哈爾濱理工大學(xué)研制成功了"新型本征半導(dǎo)電高分子壓力溫度雙參數(shù)傳感器",，合成聚省醌自由基高聚物,，這是
一種壓敏系數(shù)和溫度系數(shù)*的高分子材料，過(guò)材料表面處理等技術(shù)制成傳感器,，解決了油井高溫潛油泵的溫度和壓力
測(cè)量的難題,。經(jīng)過(guò)檢索表明，新型本征高分子壓力溫度雙參數(shù)傳感器為*,，已經(jīng)受理一項(xiàng)發(fā)明,。
(4)沈陽(yáng)儀器儀表工藝研究所在國(guó)內(nèi)解決了擴(kuò)散硅力敏芯片溫度靈敏度自補(bǔ)償工藝。通過(guò)調(diào)整平面工藝的摻雜工藝
參數(shù),，實(shí)現(xiàn)了在-30-80C的全溫區(qū)內(nèi),，力敏芯片的靈敏度溫度漂移控制在5％o之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)散硅力敏芯片的靈敏度溫
度自補(bǔ)償,。
(5)沈陽(yáng)儀器儀表工藝研究所開(kāi)發(fā)了高靈敏度InSb薄膜制備工藝,，解決了高密度、高磁導(dǎo)率鐵氧體基底磨拋工藝,，In,、
Sb單質(zhì)蒸鍍工藝，敏感磨層微米級(jí)減薄工藝以及提高芯片靈敏度的摻雜工藝,，研制的InSb薄膜完夠滿足制備高性
能磁敏元件的需要,。取得了兩項(xiàng)實(shí)用新型和發(fā)明,。
3.在開(kāi)發(fā)上，使一批市場(chǎng)急需的傳感器實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)
"九五"國(guó)家傳感器科技攻關(guān),，對(duì)市場(chǎng)急需的傳感器新產(chǎn)品進(jìn)行了工程化研究和開(kāi)發(fā),。通過(guò)國(guó)家支持、單位自籌,、成果
轉(zhuǎn)讓,、技術(shù)入股等方式，建成12條中試生產(chǎn)線,，使一批科技含量較高的傳感器新產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)適度規(guī)模的中試生產(chǎn),，主要有
：
(1)擴(kuò)散硅壓力傳感器實(shí)現(xiàn)了3kPa～60MPa量程范圍內(nèi)的多個(gè)品種和規(guī)格的批量生產(chǎn)，產(chǎn)品有：工業(yè)變送器用壓力傳
感器,，智能變送器用多功能壓力傳感器,，TO封裝和充油結(jié)構(gòu)的通用壓力傳感器。產(chǎn)品的性能指標(biāo),，包括短期穩(wěn)定性、長(zhǎng)
期穩(wěn)定性,、可靠性都達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的水平,，開(kāi)始批量供應(yīng)市場(chǎng)?？梢哉f(shuō),，通過(guò)攻關(guān)，沈陽(yáng)儀器儀表工藝研究所的擴(kuò)
散硅傳感器的制造工藝已經(jīng)成熟,。并且在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)采用微機(jī)械加工的基本工藝,，批量生產(chǎn)各類擴(kuò)散硅壓力傳感器。
(2)石英諧振稱重傳感器在清華大學(xué)研制成功,，并開(kāi)發(fā)成功1～15kg的各種電子衡器,。多方投資1668萬(wàn)元，在上海朝
輝壓力儀器有限公司,，進(jìn)行批量中試生產(chǎn),，建成年產(chǎn)100萬(wàn)支石英諧振稱重傳感器和20萬(wàn)臺(tái)電子衡器的中試生產(chǎn)線，產(chǎn)
品大部分出口國(guó)外,，2000年僅香港手提稱和配料稱的定單已有800萬(wàn)美元,，2000年預(yù)計(jì)達(dá)到3000萬(wàn)元的銷售收入。取
得11項(xiàng)實(shí)用新型和發(fā)明,。
(3)華中理工大學(xué)研制成功高壓系列和低壓系列4個(gè)品種的過(guò)載保護(hù)PTC熱敏電阻,，并以技術(shù)入股的方式(25％)，在武漢
高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)成立湖北中幫傳感器公司,，投資980萬(wàn)元,，建立年產(chǎn)2000萬(wàn)支的生產(chǎn)線,，建成后產(chǎn)值將達(dá)到5000萬(wàn)元。
同時(shí),，該技術(shù)在上海兆和公司進(jìn)行了1000萬(wàn)支的中試生產(chǎn),，產(chǎn)品主要用于程控交換機(jī)和電機(jī)的過(guò)載保護(hù)。
(4)中科院新疆物理所開(kāi)發(fā)的小型和超小型NTC熱敏電阻在一致性,、可靠性和性能價(jià)格比上與韓國(guó),、日本產(chǎn)品相當(dāng)，在
家電和糧庫(kù)行業(yè)占有較大的*,。在新疆傳感器公司建成小型和超小型NTC熱敏電阻中試生產(chǎn)線,，1999年的銷售數(shù)
量110萬(wàn)支。
(5)中科院合肥智能機(jī)械研究所開(kāi)發(fā)的厚膜壓力傳感器,，經(jīng)過(guò)工程化研究,，在南京中旭微電子公司建成年產(chǎn)5萬(wàn)支的厚膜
壓力傳感器中試生產(chǎn)線，壓力范圍為0．02～40MPa,，產(chǎn)品在工業(yè)控制領(lǐng)域得到應(yīng)用,。
(6)在高溫壓力傳感器方面，開(kāi)發(fā)了SiO,、多晶硅,、SiC三種高溫壓力傳感器。使硅壓阻壓力傳感器的工作溫區(qū)由-30～
80C拓展到22013,，用于油井的高溫壓力測(cè)量,。經(jīng)過(guò)油田使用證明，該三種高溫壓力傳感器性能良好,，并出口國(guó)外,。
(7)高溫硅霍爾集成開(kāi)關(guān)的研制成功，使硅集成霍爾開(kāi)關(guān)的zui高工作溫度由120C提高到15013,，并在南京中旭微電子
公司進(jìn)行批量生產(chǎn),，每年有10多萬(wàn)支應(yīng)用于汽車點(diǎn)火器，效果良好,。
(8)低功耗和低濃度CO,、S02、N02等氣體傳感器開(kāi)發(fā)成功,，在環(huán)保領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景,，中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研
究所的科技成果已經(jīng)轉(zhuǎn)讓到中國(guó)臺(tái)灣茂發(fā)科技公司，進(jìn)行批量生產(chǎn),。
4.共性關(guān)鍵技術(shù)研究提高了傳感器行業(yè)的技術(shù)水平
"九ti2"國(guó)家傳感器科技攻關(guān),，在共性關(guān)鍵技術(shù)方面，主要解決了傳感器CAD應(yīng)用技術(shù),，關(guān)鍵制造工藝技術(shù),，微機(jī)械
加工應(yīng)用技術(shù)和可靠性技術(shù)的研究,，并在傳感器生產(chǎn)中得到應(yīng)用和推廣。
(1)傳感器CAD設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)研究 使擴(kuò)散硅壓力傳感器,、差壓傳感器,、多功能壓力傳感器、加速度傳感器,、霍爾磁
敏元件和應(yīng)變式傳感器實(shí)現(xiàn)了CAD設(shè)計(jì),。從應(yīng)力分析、版圖設(shè)計(jì),、結(jié)構(gòu)分析,、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)都實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)化。設(shè)計(jì)結(jié)果在生
產(chǎn)工藝線得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,，總符合率達(dá)到80％．力敏器件的平面工藝進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬,，確定了平面工藝中擴(kuò)散、離子注入
,、氧化,、再擴(kuò)散等關(guān)鍵制造工藝的計(jì)算機(jī)模擬程序。提高了傳感器的設(shè)計(jì)水平和新產(chǎn)品的自主開(kāi)發(fā)能力,。
(2)擴(kuò)散硅4"芯片生產(chǎn)工藝研究 在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散硅傳感器用4"硅片工藝進(jìn)行生產(chǎn),，通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)，使硅壓阻傳
感器的靈敏度溫度漂移在-30-80℃的全溫區(qū)內(nèi)控制在0．5％FS之內(nèi),，實(shí)現(xiàn)了靈敏度溫度漂移免補(bǔ)償。通過(guò)傳感器性能
參數(shù)穩(wěn)定性的研究,，使傳感器的100h短期穩(wěn)定性達(dá)到5ttV之內(nèi),，保證年長(zhǎng)期穩(wěn)定性達(dá)到0．2％FS，達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品
的先進(jìn)水平,。批量生產(chǎn)的4"硅片的硅壓阻芯片,，管芯zui小面積為1．2×1.2(mm)，合格率達(dá)85％．
(3)InSb薄膜工藝技術(shù)研究 解決了用In,、Sb單質(zhì)蒸鍍工藝,，在磁性和非磁性基底上替代InSb單晶蒸鍍制作多晶膜的
工藝技術(shù)，降低了成本,，提高了成品率,。同時(shí)采用選擇性濕法刻蝕工藝，特別是InSb-Au歐姆接觸膜層的選擇性刻蝕工
藝制作電極,。工藝成品率達(dá)到60％以上,。用該InSb薄膜開(kāi)發(fā)了3個(gè)品種13個(gè)規(guī)格的InSb霍爾元件，并進(jìn)行批量生產(chǎn),。
(4)在新型氣濕敏超細(xì)粉料的研制方面,，通過(guò)攻關(guān),，開(kāi)發(fā)了Zr02-Y20，濕敏材料和NaSiCON固體電解質(zhì)材料,，應(yīng)用這
些材料,，研制了400C的高溫濕度傳感器和平面內(nèi)加熱式C02氣敏元件。
(5)化學(xué)腐蝕,、電化學(xué)腐蝕,、Si-Si鍵合等微機(jī)械加212／12藝在傳感器批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用。成功地應(yīng)用于10kPa～60
MPa傳感器的批量生產(chǎn)中,，腐蝕硅膜片的zui小厚度達(dá)到10／tm,，精度控制在10％之內(nèi)。目前,，沈陽(yáng)儀器儀表工藝研究所
擴(kuò)散硅壓力傳感器的敏感膜片全部由精密化學(xué)腐蝕,、大片靜電封接、硅-硅鍵合等MEMS工藝完成,。腐蝕和封接工藝的成
品率達(dá)75％．在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)散硅壓力傳感器用微機(jī)械加TT藝進(jìn)行批量生產(chǎn),。
(6)通過(guò)傳感器可靠性技術(shù)研究，完成了傳感器綜合應(yīng)力試驗(yàn),，制定了綜合應(yīng)力試驗(yàn)的技術(shù)規(guī)范,，使PTC、NTC熱敏電
阻,、擴(kuò)散硅壓力傳感器,、InSb霍爾元件的可靠性壽命試驗(yàn)時(shí)間由1年左右縮短到1～2個(gè)月，可靠性試驗(yàn)技術(shù)有了較大的
提高,。通過(guò)可靠性增長(zhǎng)技術(shù)研究,，使企業(yè)批量生產(chǎn)的DL93、SG75擴(kuò)散硅壓力傳感器,、石英諧振稱重傳感器,、PTC熱敏
電阻、NTC熱敏電阻,、InSb霍爾元件,、a-Fe203氣敏元件、廉價(jià)濕度傳感器的可靠性指標(biāo)提高1--2個(gè)數(shù)量級(jí),。
(空格分隔,最多3個(gè),單個(gè)標(biāo)簽最多10個(gè)字符)
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