任何一款產品從開發到產品上市都會走過一段極不平坦之路:從無到有、從有到全、全而不大、多而不強;成績很大、問題不少、進步卓然、崎嶇不凡。這段話同樣適用于傳感器,傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。人們為了從外界獲取信息,必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官,在研究自然現象和規律以及生產活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況,就需要傳感器。
傳感器早已滲透到諸如工業生產、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域。可以毫不夸張地說,從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復雜的工程系統,幾乎每一個現代化項目,都離不開各種各樣的傳感器。由此可見,傳感器技術在發展經濟、推動社會進步方面的重要作用,是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領域的發展。相信不久的將來,傳感器技術將會出現一個飛躍,達到與其重要地位相稱的新水平。下面工采網小編和大家一起了解一下從機電到MEMS,看中國傳感器設計與制造技術的發展歷程。
在20世紀30年代,主要是機械式傳感器。到20世紀50年代,傳感器大部分采用機電結構,出現分立式傳感器。到70年代,隨著微電子技術的發展,如IC工藝的引入,應用MEMS技術,出現MEMS傳感器。80年代,片上集成工藝的引入,推出單片集成傳感器。到90年代,采用無線通信和低功耗技術,發展出WSN無線傳感器;計算機技術、通信技術、大規模集成電路制造技術在傳感技術中的應用,出現了智能傳感器。
在傳感器不斷升級的道路上,我國傳感器的設計也經歷了仿制、自主設計到初始創新的階段。起初對傳感器的認識上基本趨于一致,但轉變了從“造船不如買船、買船不如租船”的思維模式之后便從“市場換技術”的迷霧中走出,相信“科技創新的主體在企業”這些觀點。主要提下在一下幾點:
中國傳感器設計技術的發展歷程
CAD技術的應用為傳感器自主設計和創新提供了有力的工具。 利用I-deas和Vaild支撐軟件,開展了硅杯的力學分析,開發芯片版圖、芯體結構、結構設計等應用軟件和溫度補償軟件,設計了產品。但由于軟件平臺的局限性,不能進行非線性修正。“九五”期間,以Ansys軟件為分析平臺,建立了方杯、單杯、雙島、單島、梁膜型傳感器、應變式力傳感器的參數化模型和力學分析,設計出新型傳感器。在研制中得到應用和驗證。
中國傳感器工藝技術的發展歷程
平面工藝
厚膜工藝
超細粉料制備工藝
微機械加工工藝
智能芯片制造工藝
中國傳感器可靠性技術的發展歷程
在傳感技術發展過程中,傳感器產品的可靠性十分重要,進行了10個規格產品的可靠性技術研究。而且通過對產品的可靠性試驗、篩選、分析、數據處理、可靠性設計和制造技術研究,完成了產品的壽命試驗、失效機理、失效模式分析,建立了可靠性增長模型,使PN結傳感器、PTC熱敏電阻、擴散硅壓力傳感器、硅霍爾元件、應變式力傳感器、石英諧振稱重傳感器、NTC熱敏電阯,InSb霍爾元件、廉價濕度傳感a-Fe2〇3氣敏元件實現了可靠性等級增長I?2級的目標。進行了可靠性綜合應力試驗研究,使傳感器可靠性試驗時間由一年左右縮短為幾個月。
中國傳感器專用工藝裝備的發展歷程
傳感器的產品開發過程中,離不開工藝裝備的研究。在注重產品和工藝開發的同時,注重了工藝裝備的開發,代表性的是擴散硅傳感器工藝裝備的開發。面對國外對我國擴散硅傳感器關鍵工藝裝備的封鎖,我國科技人員運用計算機技術、自動化技術、精密機械技術,獨立開發了劃片機、硅杯研磨機、靜電封接機、大片硅杯自動研磨機、大片靜電封接機、硅油充灌機、化學和電化學腐蝕設備、帶油封裝焊接機、芯片自動測試儀、溫度補償和標定裝置等硅傳感器生產的專用設備,提高了制造工藝的一致性和生產效率,并在行業中推廣。
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