李铁

技术领域:   先进制造与自动化

关  键  词:   硅,基,红外,热电,堆,传感器

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需求简介

硅基MEMS 环境传感器的集成化是重要技术趋势, 硅基MEMS 产业链整合能力是保障。红外热堆传感器的竞争技术主要有热释电( Pyroelectric)和辐射热( Bolometer)技术,前者价格便宜,但无法静态测量、特别是无法阵列化, 限制了其应用; 而后者在高像素、大阵列方面占主导地位,但在中小规模阵列面临成本压力,而该区域正是红外热堆的重要阵地,而且红外热堆正在利用价格优势不断侵蚀相对高像素市场。

申请人团队长期从事硅基红外热堆传感器及相关气体模块及其应用研究,发明了与CMOS工艺兼容的正面多窗口红外热电堆新结构,性能达到同期国际最高水平,将应用于航天器环境气体监控,提出的三维微加热器400℃下单位面积功耗仅为国际同类加热器一半,利用上述器件研制的红外气体传感模块已在空气质量监控和地质录井中应用,实现了产业化。中国航天员科研训练中心在对我们研制的红外热堆探测器测试后,认为“该探测器输出电压和灵敏度与进口产品相当,稳定性优于进口器件”,将用于载人飞船舱内CO2的浓度监控,为航天员提供太空生存的安全保障,消除进口产品的质量隐患和采购风险。大毅经贸和上海朗大等用户认为我们的红外气体探测模块“全部性能指标与美国GE等公司产品相当”,“探测精度优于进口产品,并具有校准功能,但价格却比进口产品低”。中石化胜利石油工程有限公司地质录井公司在广泛调研国内产品并成功试用我们的产品后,认为“可在室温到120℃环境下工作,并在0-100% CH4范围线性度较好,探测精度好于1%,性能指标可以满足对CH4气体检测的要求”,并最终选择我们作为国内唯一气体传感器研发合作单位,继续开展井下随钻气体检测装置的研究。

本项目拟产业化的硅基MEMS 热电堆传感器系列产品采用创新的 CMOS 兼容 MEMS 工艺流程,结合 Al-Ge 共晶键合晶圆级真空封装技术,实现高性能、高集成度的红外热堆(阵列)传感器等产品,具备较高的产品导入成功率和成本竞争力。