國(guó)家傳感器科技發(fā)展概況介紹

傳感器技術(shù)研究是九五國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。文中敘述了傳感器科技攻關(guān)在解決成果工程化、新產(chǎn)品開發(fā)和共性關(guān)鍵技術(shù)方面所取得的主要成績(jī)，包括技術(shù)創(chuàng)新、中試生產(chǎn)和達(dá)到的技術(shù)水平。通過科技攻關(guān)，提高了我國(guó)傳感器技術(shù)水平，促進(jìn)了我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 引言

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)6642．37萬元，國(guó)家撥款2500萬元。投入科技人員468人／年。通過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)；通過新產(chǎn)品開發(fā)，開發(fā)了力敏、磁敏、溫度、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)不完全統(tǒng)計(jì)，攻關(guān)3年累計(jì)銷售各類傳感器1260多萬支，實(shí)現(xiàn)銷售收入14418多萬元，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)家專利32項(xiàng)(其中獲得和受理發(fā)明專利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，向提高市場(chǎng)占有率轉(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)品開發(fā)與產(chǎn)品系列化相結(jié)合；滿足市場(chǎng)需要；科研開發(fā)與成果工程化相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)適度規(guī)模生產(chǎn)。

通過攻關(guān)，在傳感器的關(guān)鍵制造工藝、新產(chǎn)品開發(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，縮小了與世界先進(jìn)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-無掩膜腐蝕工藝為國(guó)際首創(chuàng)。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

專利。

(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。研制了專用膠粘劑，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)外首創(chuàng)開發(fā)了系列化的下游應(yīng)用產(chǎn)品DD各類石英電子衡器。取得6項(xiàng)實(shí)用新型專利、一項(xiàng)發(fā)明專利，受理4項(xiàng)

發(fā)明專利。

(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，首次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)極高的高分子材料，過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)過檢索表明，新型本征高分子壓力溫度雙參數(shù)傳感器為國(guó)際

首創(chuàng)，已經(jīng)受理一項(xiàng)發(fā)明專利。

(4)沈陽儀器儀表工藝研究所在國(guó)內(nèi)首次解決了擴(kuò)散硅力敏芯片溫度靈敏度自補(bǔ)償工藝。通過調(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) 九純健科技在國(guó)內(nèi)首次通過離心表面涂膜及特殊老化工藝，采用多片濕敏元件組合方式，以及溫度自動(dòng)補(bǔ)償方式，成功解決了濕度測(cè)量領(lǐng)域的高溫濕度無法測(cè)量，全量程敏感元件不線性，溫度對(duì)濕度測(cè)量精度的影響等問題。實(shí)現(xiàn)了120℃以內(nèi)環(huán)境濕度的直接測(cè)量，200-600度環(huán)境濕度的間接測(cè)量。由于采用了溫度自動(dòng)補(bǔ)償工藝，在測(cè)量環(huán)境溫度發(fā)生大的變化時(shí)，對(duì)濕度傳感器的測(cè)量精度不會(huì)造成影響?？稍?20度以內(nèi)保證濕度測(cè)量2%RH精度。同時(shí)采用濕敏元件多片組合線化方案。成功解決了單片濕敏元件測(cè)量濕度時(shí)低濕和高濕部分的不線性問題。