溅射薄膜压力传感器是由贴片式压力传感器发展而来。薄膜式压力传感器是利用薄膜技术在弹性上直接制作薄膜应变电路的一体化敏感元件(及薄膜压力敏感元件)，一方面沿用了传统的弹性体粘贴箔式应变计的电测机理，并继承了其原有的一些优点，另一方面采用现代薄膜工艺技术，用陶瓷介质代替了粘贴胶层，克服了由胶层引起的蠕变等一系列的弊端，使其在长期稳定性、耐高温、高输出阻抗等性能指标得到了极大的提高。

 

所以薄膜压力传感器适合于要求稳定性好、可靠性高或温度范围宽等恶劣条件下的压力参数测量。特别是在航天领域，其应用前景极为广泛。

 

 

薄膜技术在近二十年来半导体集成电路工艺发展的推动下取得了长足的进步。特别是在最近十几年来，微米、压微米、纳米技术得到广泛应用，半导体技术迅速崛起。新的镀膜工艺不断涌现，为薄膜技术的发展提供了契机，同时薄膜技术也成为各种微传感器和微执行器制作流程中必不可少的工艺环节。薄膜工艺和薄膜材料也成为当代真空技术和材料科学中最为活跃的研究领域。

 

将薄膜技术应用到传感器的研究开发上是传感器领域内发展较快的技术之一。薄膜技术与传感器技术的结合，为传感器开拓了更为广阔的发展空间。

 

薄膜传感器在上个世界七十年代面试之后的一段时间，主要用于航天等军用领域。上世纪80年代，溅射薄膜压力传感器在美国、德国、法国等国家航天飞机等飞行器上就有了成熟的应用。如Bell&Howell公司的CEC1000压力传感器大量用于航天飞机上。法国Sep.公司的27型溅射薄膜压力传感器大量用于通讯卫星及ARIANE4、5型火箭上。新型燃油火箭发动机的燃油压力、滑油压力测量，火箭助推器伺服系统，发动机地面试车台喷管口部压力测量，导弹发射微机控制系统，发射基地燃料、氧化剂的储罐及加注压力监控等都需要高稳定性、高可靠性的压力传感器，在上述领域，溅射薄膜压力传感器都有过成功的应用。

 

由于采用了薄膜技术，溅射薄膜压力传感器具有高精度；零位和灵敏度的温度漂移小；电阻器件的老化技术，使其具备最优的长期稳定性；小型化的可能性；低成本等几个方面的优点。略……

 

 

一、世界离子束溅射薄膜压力传感器产业发展现状

 

全世界约有40多个国家从事传感器的研制、生产和应用开发，研发机构6000余家。其中以美、日、俄等国实力较强，他们建立了包括物理量、化学量、生物量三大门类的传感器产业，研发生产单位4000余家、产品20000多种，对应用范围广的产品已实现规模化生产，大企业的年生产能力达到几千万支到几亿支。

 

世界上除美国、德国、法国等国家外，还有许多国家如俄罗斯、英国、日本等国家都有高性能的薄膜压力传感器商品，并广泛应用于航天飞机、卫星以及火箭发射、箭载装备等重要场合。印度也做过一些基础工作。

 

比较著名的传感器厂商有美国霍尼韦尔(Honeywell)公司、福克斯波罗(Foxboro)公司、ENDEVCO公司、英国Bell&Howell公司、Solartron公司、荷兰飞利浦、俄罗斯热工仪表所等。

 

二、世界离子束溅射薄膜压力传感器产业发展态势预测

 

世界传感器市场正在以持续稳定的增长之势向前发展。传感器需求规模快速增长的主要动力来自于工业电子设备和汽车电子、通信电子、消费电子和专用电子设备等。工业电子设备和汽车电子是电子信息产业中增长最快的行业，也是传感器应用最多的领域。

 

薄膜压力传感器是汽车用高压传感器的主流，随着世界汽车工业的发展和汽车电控技术进步，对高质量薄膜压力传感器的需求将会大幅提升。目前，高压传感器在现代汽车最新技术领域的主要应用是在制动压力和发动机燃油压力的测量上，其典型是汽车ESP（电子稳定程序）、EHB（电子液压制动）和汽油缸内直喷、柴油高压共轨直喷。

 

ESP系统从1995年问世以来，1999年成为奔驰A级轿车的标配，现已成为全世界高档汽车的标配。目前欧洲装备ESP系统的车辆达到了65%，美国在2007年已制定ESP的相应法规，2010年之后，美国本地下线和进口到美国的整车，都必须有ESP系统装备。

 

在最新的主动安全系统电子液压制动EHB中，薄膜压力传感器更是被广泛应用。

 

目前约有10亿辆汽车分布在全世界的每个角落，世界汽车年产量为6100万辆。保守预测，如果每一辆车装备6只溅射薄膜压力传感器，那么每年溅射薄膜压力传感器的需求量将于3.66亿只，每个压力传感器市值按20美元计算，那么溅射薄膜压力传感器仅在汽车压力传感器市场就占据了73.2亿美元的份额。

 

 

传感器是光仪电系统的“感觉器官”，是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号。美、日、英、法、德和独联体等国都把传感器技术列为国家重点开发的关键技术之一。

 

当今国家压力传感器市场中，半导体类传感器无可争议地占据了“霸主”地位，这主要是因为半导体传感器更容易实现多功能、集成化、智能化，顺应了传感器技术的发展趋势。

 

1、美国

 

美国由政府领导成立了"传感器与致动器国家协调委员会"，负责组织传感器研究会的一切协调和技术交流工作。参加该会的单位很多，有著名的美国国家航空航天局（NASA）、兵器发展试验中心、海军武器试验中心、白沙导弹试验基地、美国国家标准局以及一些著名大学和科研单位、经济财团等。美国每年用于开发研究新型传感器的经费高达数亿美元。整个美国从事传感器研制和生产的公司和厂家已超过1000多家。世界第一流的公司就有IC公司、TI公司、Kulit公司、ENDEVCO公司、Motolola公司、Honewell公司等等。美国所以能在军事科学技术、航空航天技术等领域处于世界领先地位，与其重视开发各种新型传感器技术是分不开的。

 

2、西欧

 

英国是由国家技术小组（BTG）负责开发微电子技术（其中包括传感器技术）并投资数千万英镑给予扶持。其著名厂家有Bell&Howell公司、Sangamo公司、Landpyrometers公司、Druck公司、Solartron公司等。其产品行销全世界颇受欢迎。

 

整个西欧（包括英国、法国、丹麦、瑞士、荷兰、挪威等国）大约也有1000多家从事传感器研制与生产的公司。其中有不少是世界有名的公司，如西门子公司、荷兰的飞利浦公司、丹麦的B&K公司等。他们都有先进的传感器产品行销世界各地。

 

有资料表面，欧洲压力传感器和变送器市场在2005年达到14.8亿美元。预计到2012年将达到20.7亿美元。EMMS压力传感器和变送器在2005年所占的市场份达到42.1%。但每一种传感器的存在与发展，都依赖于自身优势，同时也不可避免地存在某些不足，因此由于应用领域不同，面向的用户不同，传感器各个种类间无法相互替代，薄膜传感器也不例外。没有准确数值显示溅射薄膜压力传感器在国际市场上的份额，但在有些行业，特别是环境恶劣和工况较为复杂的测压场合，溅射薄膜压力传感器还在但当不可或缺的重要角色。除去军用领域之外，汽车行业就是其中的典型。作为车用高压传感器最著名的供应商——德国的Bosch公司、Denso公司、WIKA公司均将金属薄膜应变式压力传感器作为其高压产品的主流。略……

 

 

一、经济环境分析

 

2005-2010年我国GDP增长变化情况   单位：亿元，%

 

二、政策、法规、标准

 

1、政策

 

在中国经济率先复苏的背景下，宏观调控政策备受各界关注。中央经济工作会议明确提出，2010年要保持宏观经济政策的连续性和稳定性，继续实施积极的财政政策和适度宽松的货币政策，同时根据新形势新情况着力提高政策的针对性和灵活性。尽管措辞基调未变，但政策的内涵和实施的重点或将发生微妙变化，“针对性和灵活性”将可能成为未来政策调控的关键词。

 

一个宽松的政策环境对薄膜压力传感器的创新和市场拓展都有一定的积极促进作用。另外，“积极的财政政策”对我国薄膜压力传感器行业的出口贸易也有益处。

 

2、部分相关标准

 

压力传感器相关标准列表

 

三、社会环境

 

社会环境是指组织所在社会中成员的民族特征、文化传统、价值观念、宗教信仰、教育水平以及风俗习惯等因素。构成社会环境的要素包括人口规模、年龄结构、种族结构、收入分布、消费结构和水平、人口流动性等。其中人口规模直接影响着一个国家或地区市场的容量，年龄结构则决定消费品的种类及推广方式。

 

目前，我国比较突出的社会问题有就业形势和过大的收入差距上。

 

从就业方面来看，我国经济增长对就业的拉动作用逐年减弱。GDP增长的就业弹性从1980年～1989年期间的0.323降低到2004年0.1左右。我国目前的经济增长是“非就业的经济增长”。而由于劳动适龄人口的大量增加（20世纪70年代、80年代生育高峰时期出生的人，目前正好进入就业年龄），以及城市化带来的大量农业居民转化为城市居民和国有、集体企业大量富余人员下岗。

 

另外，受到金融危机的影响，就业形势更加严峻。2009年中国的就业形势将比往年要严峻得多。随着全球金融危机的愈演愈烈，不少企业的招聘计划被冻结或缩水，对原本就面临巨大就业压力的大学生无疑是雪上加霜。

 

从我国的实践来看，随着我国工业化水平的逐步提高，从上个世纪90年代以来，我国的收入差距（包括城乡收入差距、地区收入差距和个人收入差距）呈现出不断扩大的趋势。2009年我国城乡居民收入比已经达到3.33∶1，再考虑城市居民还享有公费医疗、失业保险、住房补贴、养老金等社会保障方面的非货币收入因素，中国的城乡收入差距可能高达5倍～6倍，是世界最高的。虽然国家从20世纪90年代末开始采取或强化了一些措施（如减轻农民负担、逐步取消农业税、实施西部大开发战略、加强收入调节等）抑制收入差距扩大，但成效并不显著，收入差距已经成为影响我国经济发展的重要因素。

 

据分析，在目前我国经济发展阶段和经济条件下，如果不采取有效措施，“十二五”期间我国的城乡收入差距和地区收入差距继续扩大的趋势将难以避免，这将对我国的经济发展和社会稳定产生非常不利的影响。

 

四、技术环境

 

我国良好的政策环境和相对平稳的宏观经济形势为薄膜压力传感器技术创新和推广应用提供了优越的市场机会和发展空间。压力传感器技术已经发展到比较高的水平，并且更新换代的速度很快。虽然我国薄膜压力传感器生产技术水平与发达国家还有加大的差距，但随着我国经济的发展和社会的进步，以及电子工业的快速发展，国内众多企业实现工艺技术升级的需求进一步增强，我国的离子束溅射薄膜压力传感器将在技术、材料、工艺上都有改进和提高的空间。

 

 

溅射薄膜压力敏感元件一般有两种形式，一种是直接在绝缘基底(如蓝宝石基底)上，先制作金属薄膜，再用光化学等方法生成应变图形和电极，从而制做成薄膜压力敏感元件；另一种是在金属弹性体上先制作一层绝缘介质层，再在其上制作金属薄膜，然后通过光刻、刻蚀的一系列的工艺形成应变图形和电极，一般制作好的敏感元件表面还需覆盖一层保护层。

 

溅射薄膜压力传感器的主要制作工艺包括膜片的研磨抛光、清洗、成膜、制作光化学图形和表面保护等。

 

 

1、膜片的研磨抛光

 

金属膜片的表面研磨和抛光是制造溅射薄膜敏感元件关键工艺，膜片表面研磨、抛光质量的好坏将直接影响到后续工序质量，因此膜片经研磨、抛光后其表面质量必须达到以下要求：表面粗糙度Ra≤0.1μm；平面度≤1.2pm，且表面不能有划痕、桔皮等缺陷。

 

研磨一般需有粗磨、细磨，细磨后的表面不能有划痕。抛光工艺采用沥青胶版抛光工艺，沥青胶版抛光法抛光后的膜片表面效果较好，用沥青胶版抛光制作的敏感元件的温度性能、绝缘强度、产品成品率较好。

 

2、膜片的清洗工艺

 

膜片在成膜前要经过化学试剂超声波清洗和离子轰击清洗两道工艺。化学试剂超声波清洗可以去除膜片表面的油脂、微尘等污染物，离子轰击可以去除膜片表面吸附的水汽、空气的微观污染。洁净的膜片表面可以获得到良好的薄膜结合力，膜片表面清洗不干净会导致膜层的结合力下降，严重时还会导致膜层脱落。

 

3、薄膜沉积

 

制备薄膜的方法很多，在薄膜压力敏感元件制作过程采用的方法大致有真空蒸发成膜和溅射成膜两种，而溅射成膜又可分直流溅射、射频(RF)溅射、离子束溅射(IBS)等几种。真空蒸发成膜结合力差，且工艺重复性不好，所以现在在薄膜压力敏感元件的制作工艺中已经很少有人采用。直流溅射成膜也因为不能沉积介质膜而不被采用。目前，在制造工艺广泛使用的方法基本上是射频溅射成膜和离子束溅射成膜两种。

 

4、制作电极图形

 

电引线图形的材料使用一般使用高纯Au制作电极图形，一般是先用光刻的方法在金层上形成掩模，然后用水基12、KI腐蚀液化学腐蚀出图形。该腐蚀液在浓度、腐蚀温度和搅拌速度合理时，对膜片材料、电阻材料基本上不腐蚀，可以很好地控制腐蚀终点。

 

5、制作应变电路图形

 

制作应变电路图形一般是先用光刻的方法在膜层上形成掩模，然后进行化学腐蚀或干法刻蚀的方法进行图形加工。化学腐蚀一般得到的图形线条边缘不整齐，而且有侧向腐蚀现象。干法刻蚀图形线条边缘比较整齐，而且无侧向腐蚀，所以一般都采用离子束干法刻蚀工艺。

 

6、敏感元件表面保护

 

在制作好应变图形的敏感元件表面，沉积一层介质膜层，可以提高敏感元件的抗湿性能，防止应变电阻层在长期使用过程被氧化和污染，有利于保证敏感元件的长期稳定性和可靠性。保护层和绝缘介质层一般采用同种材料，目前大部分薄膜压力敏感元件生产厂家使用的材料为Si02。略……

 

 

一、周期性特征

 

目前市场上常见的压力传感器有扩散硅式、差压电容式、陶瓷压阻式、金属应变片粘贴式等多个品种。溅射薄膜式压力传感器是近几年来刚刚迈入市场的后起之秀，离子束溅射薄膜压力传感器产业处于成长期。

 

 

二、区域性分布

 

敏感元件与传感器的研制、生产集中在东部沿海地区，产量较大的企业包括欧姆龙（上海）有限公司、爱科电子（珠海保税区）有限公司、杭州大和热磁电子有限公司、精量电子（深圳）有限公司等，而其它95%以上属小型企业，综合实力较强的骨干企业较少。目前能批量生产的产品涉及光敏、电压敏、热敏、力敏、气敏、磁敏和湿敏7大类，约3,000多个品种，年销售量较高的企业集中在北京、上海、江苏、陕西、广东、浙江等省市。

 

三、产业链研究

 

 

 

一、离子束溅射薄膜压力传感器产业整体规划

 

传感器产业属于电子和电工机械专用设备制造中的电子工业专用设备制造。根据党的十七大提出的“振兴装备制造业”和《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》（国发[2006]8号）精神，以及《信息产业“十一五”规划》的总体部署，结合国内电子专用设备和仪器产业已有的基础和面临的良好发展环境，为进一步促进设备仪器产业的发展，信息产业部在深入调研、广泛论证的基础上，第一次专门编制了《电子专用设备和仪器“十一五”专项规划》，以此作为“十一五”我国电子专用设备和仪器产业发展的指导性文件，为进一步加强和规范行业管理、指导重大工程建设实施提供依据。

 

二、离子束溅射薄膜压力传感器产业规划建议

 

经过改革开放近三十年的发展，特别是“十一五”以来的快速发展，我国已成为全球最重要的电子信息产品生产基地，产业规模位居世界前列，庞大的加工制造能力无疑为我们加快电子专用设备和仪器产业的发展创造了有利的市场环境。同时，经过多年发展，我国数字控制、精密加工、微电子、通信、新型元器件、新材料、测试测量等相关产业和技术取得长足进步。因此，未来五年，我国将依托国内市场和已有产业基础，通过自主创新，引进、消化吸收再创新等多种方式进一步发展电子专用设备和仪器产业，完全有可能取得突破。

 

我国政府应营造良好的政策环境，加大资金扶持力度、积极引进外商投资和加大国际合作等方面提出政策建议。

 

通过加大国家资金投入、税收激励、金融支持、政府采购优先、鼓励引进消化吸收再创新等手段，进一步营造良好的政策环境，促进产业发展。同时，可以运用调整关税政策等措施，为国际优势企业来我国投资创造有利环境，不断加大国际合作，逐步提升产业技术水平和竞争能力。

 

国家应加大对关键基础性技术和原材料研究的支持力度。在引进国外先进技术的基础上，实现消化吸收再创新；在推广现有成果的基础上，组织关键领域的集成创新，创建一批具有自主知识产权的知名品牌。确立企业技术创新的主体地位，鼓励企业与科研院所、大专院校联合进行研究开发，加快科技成果的产业化进程。鼓励产品、工艺开发企业和设备仪器企业联合开展研发工作，进一步推动产用结合。略……

 

 

随着我国经济持续增长，政府在刺激内需方面采取的出色举措，相继出台了“4万亿投资计划”、“十大经济刺激计划”等多项刺激手段，由此产生了较多的投资机会。

 

最近，国家相关职能部门在不同场合纷纷表示将加大对新兴产业的政策和资金支持。其中一大投资热点集中在集成电路、专用电子设备和材料方面。

 

我国薄膜压力传感器广泛应用于工业电子设备、汽车、通信、消费电子等行业。我国电子设备产业以及汽车等产业的快速发展，为离子束溅射薄膜压力传感器产业提供了一个广阔的发展空间。

 

 

一、离子束溅射薄膜压力传感器产业投资发展前景

 

溅射压力传感器在压力测控领域中，已成为中、高压力测量的主力军。溅射薄膜压力传感器应用于石油井下高压、高温测量，柴油发动机共轨压力测量以及水利、电力、机械制造、冶金能源等领域。

 

随着中国制造业的发展和自动化市场的进一步增长，作为工业自动化系统中的“感觉器官”，传感器开始在更多的新兴领域得到应用，其作用和地位也越来越重要，而各行各业对传感器的需求越来越大，离子束溅射薄膜压力传感器产业具有较好的投资前景。

 

二、中国离子束溅射薄膜压力传感器市场蕴藏的商机

 

中国大陆传感器需求规模快速增长的主要动力来自于工业电子设备和汽车电子、通信电子、消费电子和专用电子设备等。工业电子设备和汽车电子是电子信息产业中增长最快的行业，也是传感器应用最多的领域，如测量各种工艺变量、电子特性和物理量，以及传统的运动/定位等。

 

中国大陆工业现代化的进程和电子信息产业以20%以上的速度连续高速增长，带动了传感器市场的快速上升。

 

薄膜压力传感器是汽车用高压传感器的主流，随着世界汽车工业的发展和汽车电控技术进步，对高质量薄膜压力传感器的需求将会大幅度提升。中国汽车电子产业起步较晚，中国汽车电子的高速发展也正在引起了全球汽车电子产业的关注。随着中国与世界的接轨，中国整车厂汽车电子的要求也日趋国际化，安全，舒适，节能等要求也会日趋提高，这为离子束溅射薄膜压力传感器产业提供了一个广阔的发展空间。

 

中国还是程控交换机、移动通信基站、手机、传真机等电子产品制造大国，通信产业也是传感器的重要应用领域。2009年，我国手机产量6.19亿部，占全球出货量的50%。2010年1-2月我国手机产量增长29.7%，手机产量的大幅增长及手机功能的不断增加给传感器市场带来新的机遇。

 

此外中国是全球白家电（包括家用空调、电冰箱和洗衣机）生产和出口大国，大大提升了传感器产品的需求量。近几年，传感器在医疗、环保、气象等专用电子设备中的应用也快速增长，所用传感器占市场份额的15%左右。上述行业对传感器的大量需求，为中国大陆传感器产业提供了很好的发展机遇。略……