從機(jī)電行業(yè)看傳感器設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展

中國(guó)傳感器的發(fā)展走過(guò)了一條極其不平坦的道路:從無(wú)到有，從有到全。

20世紀(jì)30年代，主要是機(jī)械傳感器。到20世紀(jì)50年代，傳感器大多采用機(jī)電結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了分立式傳感器。到20世紀(jì)70年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，如集成電路技術(shù)的引入、MEMS技術(shù)的應(yīng)用和MEMS傳感器的出現(xiàn)。20世紀(jì)80年代，單片集成技術(shù)的引入推出了單片集成傳感器。

20世紀(jì)90年代，利用無(wú)線通信和低功耗技術(shù)開(kāi)發(fā)WSN無(wú)線傳感器；智能傳感器應(yīng)用于計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和大規(guī)模集成電路制造技術(shù)。

傳感器技術(shù)的發(fā)展。

(1)中國(guó)傳感器設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。

中國(guó)傳感器的設(shè)計(jì)經(jīng)歷了從仿制和自主設(shè)計(jì)到初始創(chuàng)新的階段。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用為自主設(shè)計(jì)和創(chuàng)新提供了強(qiáng)大的工具。

采用I-deas和Vaild支持軟件，對(duì)硅杯進(jìn)行力學(xué)分析，開(kāi)發(fā)芯片布局、芯體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等應(yīng)用軟件和溫度補(bǔ)償軟件，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是由于軟件平臺(tái)的局限性，無(wú)法進(jìn)行非線性修正。

九五期間，以Ansys軟件為分析平臺(tái)，建立了方杯、單杯、雙島、單島、梁膜傳感器、應(yīng)變力傳感器的參數(shù)模型和機(jī)械分析，設(shè)計(jì)了新型傳感器。在開(kāi)發(fā)中得到應(yīng)用和驗(yàn)證。

進(jìn)行力敏器件平面工藝模擬，確定關(guān)鍵生產(chǎn)工藝(擴(kuò)散、離子注入、化學(xué)腐蝕)的特性參數(shù)。

專(zhuān)業(yè)化的MEMS設(shè)計(jì)軟件IntelliSuite問(wèn)世。上世紀(jì)90年代，IntelliSense公司(江蘇南京英特神思科技有限公司)推出了專(zhuān)業(yè)的MEMS設(shè)計(jì)軟件：IntelliSuite。為客戶(hù)提供各種MEMS設(shè)備的設(shè)計(jì)研發(fā)，包括版圖設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)模擬、設(shè)備級(jí)多物理場(chǎng)耦合分析、系統(tǒng)級(jí)MEMS-IC聯(lián)合模擬等。擁有專(zhuān)業(yè)的MEMS設(shè)計(jì)軟件、設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和專(zhuān)業(yè)的MEMS生產(chǎn)線，可為客戶(hù)提供各種MEMS慣性器件芯片、RFMEMS器件芯片、MEMS傳感器執(zhí)行器芯片和微流控芯片的設(shè)計(jì)加工等一條龍解決方案。這個(gè)設(shè)計(jì)軟件提供了設(shè)備級(jí)設(shè)計(jì)，工藝級(jí)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)。

但是，專(zhuān)業(yè)的MEMS設(shè)計(jì)軟件IntelliSuite存在很多問(wèn)題:可靠性需要進(jìn)一步提高，成功的應(yīng)用案例少，數(shù)據(jù)庫(kù)充實(shí)，價(jià)格高，普遍普及困難。

智能化傳感器的設(shè)計(jì)經(jīng)開(kāi)始。目前還沒(méi)有看到成熟的案例和專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)軟件，但是國(guó)家(科技部)已經(jīng)在這里投資安排了。首先，要解決IC+MEMS的融合問(wèn)題。2015年，國(guó)家商業(yè)技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目申報(bào)指南《先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域》設(shè)置了三個(gè)研究方向，實(shí)施期限為3年。目前項(xiàng)目已經(jīng)過(guò)期，但實(shí)際結(jié)果并不理想。

與集成電路設(shè)計(jì)相兼容的MEMS設(shè)計(jì)技術(shù)。

針對(duì)MEMS和集成電路的發(fā)展趨勢(shì)，在集成電路設(shè)計(jì)工具環(huán)境的摧毀下，突破了集成電路設(shè)備、系統(tǒng)、工藝級(jí)建模、模擬、優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)，解決了集成電路設(shè)備和集成電路設(shè)備與集成電路設(shè)備的協(xié)同設(shè)置問(wèn)題，建立了集成電路設(shè)備庫(kù)和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路庫(kù)，形成了不少于5個(gè)經(jīng)生產(chǎn)線驗(yàn)證的集成電路設(shè)備庫(kù)，提高了集成電路設(shè)備和集成電路設(shè)備的集成電路設(shè)備庫(kù)復(fù)用能力。

(2)兼容CMOS工藝的MEMS制造驗(yàn)證平臺(tái)。

針對(duì)單片集成制造執(zhí)行系統(tǒng)批量制造的發(fā)展需求，在150毫米CMOS流程線的基礎(chǔ)上，突破與CMOS流程兼容的MEMS表面加工、體加工、硅-砝碼直接關(guān)鍵技術(shù)，解決MEMS與IC兼容制造問(wèn)題，建立3套以上CMOS-MEMS標(biāo)準(zhǔn)化流程，形成流程規(guī)范，提供多用戶(hù)H(MPW)服務(wù)

(3)兼容集成電路封裝的MEMS封裝技術(shù)。

針對(duì)MEMS產(chǎn)品集成化、批量封裝技術(shù)的發(fā)展需求，以集成電路封裝生產(chǎn)線為基礎(chǔ)，突破MEMS圓片級(jí)封裝、TSV三維封裝等重要技術(shù)，解決MEMS和IC集成批量封裝問(wèn)題，形成封裝技術(shù)規(guī)范，完成3種以上高端MEMS產(chǎn)品的批量封裝。

智能化傳感器的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下問(wèn)題：系統(tǒng)構(gòu)成，信號(hào)處理方法，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，性能設(shè)計(jì)，低功耗設(shè)計(jì)，供電模塊，軟件工具開(kāi)發(fā)等。

深圳市力準(zhǔn)傳感技術(shù)有限公司是專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度力值測(cè)量傳感器的廠家。

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