我国传感器技术攻关获重大突破

发布时间：2003-08-28 来源：中国自动化网类型：产品资讯人浏览

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我国传感器技术攻关获重大突破

导读：

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MEM
S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2
257万只的生产能力。攻关期间累计销售各类传感器1260万只，累计销售收入144
18万元，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。