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我國傳感器技術攻關獲重大突破

2019-11-18 23:52:16来源:励志吧0次阅读

我国传感器技术攻关获重大突破

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

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传感器和出口芯片,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,制定了可靠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

在项目改革中,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,并获得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———各类石英电子抗衡器取得6项实用专利、3项发明专利

(3)首次合成聚省醌自由基高聚物,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控制在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

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