[00390681]微型硅压力传感器

压力传感器是敏感器件中应用最广、用量最大的器件，广泛应用在工业自动化、环保、航空航天、汽车工业、化工、医疗、大气和海洋测量等国民经济各领域和国防工业中，中国在压力传感器产品的研制、开发生产方面同国际先进水平还有相当差距，主要表现在产品的稳定性和可靠性较差，尚未达到工业化规模生产的阶段，因此成本高、生产效率低、无法同国外进口产品竞争，国内市场份额大部分被摩托罗拉等国际集团公司所占领。压力传感器产品采用最多的是半导体硅单晶材料制作的压阻式压力传感器。它利用了硅集成电路工艺中的平面工艺、能在一片硅片上同时制作几十至几百只管芯，使成品率大大提高，成本降低，性能得到了很大改善，但在硅杯的制作中仍然较多的使用磨杯技术，一个一个地做，效率很低，成品率也低，而且不能制作小量程范围使用的微压传感器。采用微机械加工技术和VLSI技术自行设计、研制和生产微型压力传感器在国内还是首次，其技术水平属于国内领先。该项目属微机电系统技术(MEMS)的新型传感器，不存在“三废”排放，符合国家科技政策。主要技术指标：课题组在对硅各向异性腐蚀性能进行了深入研究的基础上，采用硅平面工艺并结合微机械加工技术，可以批量制作硅杯，弹性膜厚控制精确、使量程调节十分方便，从而促进压力传感器产业化生产的实现。技术指标为：量程：0-10、50、100、200Kpa；非线性：0.1％；重复性：0.03％；迟滞：0.03％；零位温度系数：0.5×10<'-4>/℃；灵敏度温度系数：0.5×10<'-4>/℃；零位时间稳定性：0.1％(8h)；满量程输出：30-50mV；零位输出：≤10mV。其关键技术及解决途径：1．浓硼扩散，压焊点和互连内引线下面进行浓硼掺杂，以大大提高焊点接触和互连线的可靠性。2．电阻条掺杂：控制电阻条表面浓度以达到控制温度系数自补偿的关键技术。3．表面钝化：要用Si-SiO<,2>-Si<,3>N<,4>多层复合膜钝化技术，减小钝化膜应力的影响，提高稳定性可靠性。4．双面对准光刻，用双面光刻机使正面电阻条位置与背面弹性膜图形严格对准。5．硅杯制作：采用微机械加工技术，利用各向异性腐蚀原理进行硅杯的批量加工。6．封装：采用无应力封装技术，对封装过程中引入的各种应力进行隔离，以提高传感器的稳定性和可靠性。市场前景：以CQ80、CQ140、CQ190为代表的库利特探针型传感器和以8500系列为代表的恩德弗柯微型压力传感器主要用于航空航天技术，如航天飞行器的空气动力学风洞试验，发动机试验，流体力学试验，水工缩模试验等，仅库利特(Kulite)恩德弗柯(Endvco)恩特兰(Entran)三个公司的产值即在2亿美元以上。中国在风洞试验，发动机进气道试验，航天飞行器，水下导弹试验，军事医学、心脏及泌尿外科医学测试，颅脑外科临床监护，水工大坝，闸门缩模试验，水利动力学试验，烟机、纺机等许多领域均有很大市场。微型传感器以φ3mm，φ2mm，φ5mm探针型为主，包括小型螺纹型、盘扣型、导管端及导管侧壁型等特殊形状以φ3mm(φ3.2mm)为主导产品，国内年需求量在2000支以上，年产值400万元以上。投资概算：视生产品种及产量规模而定。微型传感器的价格较贵，因为芯片制作难度及装配难度很高，模具费用昂贵，合格率低，美国低档级压阻压力传感器单价为30-80美元，工业仪表用压力传感器300-500美元，微型传感器为650-1200美元。国内航空、水下兵器等年需微型压力传感器约1000支，按2000元/5支计算，可获年产值200万元；国内水工模型、空气及水流动力学试验所需约800支，按1500元/支计算，可获年产值120万元。国内脑外科、泌尿外科、胸外科、年需求约1000支，按2000元/支计算，可获年产值200万元。国内纺机、烟机等工业用途，年需求约500支，按1500元/支计算，可获年产值75万元。微型压力传感器规模投产后，每支成本不超过300元/支，按年产3000支微型压力传感器，年产值600万元，年利税超过400万元：并填补了国内生产空白，替代进口，为国家节约外汇，有明显的社会效益和经济效益。合作方式：技术转让、联办企业。