他們讓壓力監(jiān)測更精準(zhǔn)
——走近中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院高精度壓力傳感器團(tuán)隊
科技日報記者 陸成寬 何沛蓯 李忠明 冷文生 李 坤
2月13日，大年初四。平時人來人往的中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（以下簡稱“空天院”）中關(guān)村園區(qū)，今天格外寧靜。在萬家團(tuán)圓的新春佳節(jié)，邢艷榮一大早就來到實驗室，忙起芯片加工工作。
邢艷榮是空天院高精度壓力傳感器團(tuán)隊的實驗師。這個春節(jié)假期，她和同事們都必須“泡”在實驗室超凈間里，加班加點完成壓力傳感器芯片生產(chǎn)任務(wù)。
“春節(jié)前夕，我國中東部地區(qū)出現(xiàn)大范圍持續(xù)性雨雪冰凍天氣，各地氣象部門緊急采購便攜式自動氣象站、微智自動氣象站等。我們團(tuán)隊需要加班值守，以確保氣象壓力傳感器芯片順利生產(chǎn)交付。”空天院研究員、高精度壓力傳感器團(tuán)隊負(fù)責(zé)人王軍波告訴科技日報記者。
一個月生產(chǎn)近6000枚芯片
穿上潔凈服、戴上防護(hù)帽和膠皮手套，在風(fēng)淋間“吹風(fēng)”除塵后，記者跟隨邢艷榮來到實驗室壓力傳感器芯片生產(chǎn)超凈間。
在這里，伴隨著各種高精密儀器發(fā)出的嗡鳴聲，邢艷榮和同事們開始在光刻機(jī)上作業(yè)。光刻是制造芯片的關(guān)鍵步驟，邢艷榮將硅晶圓放到機(jī)器的凹槽內(nèi)，設(shè)備啟動后就會按照事先設(shè)計好的工藝參數(shù)進(jìn)行光刻。
光刻的結(jié)果并不會第一時間顯現(xiàn)，要檢驗光刻的成效，還有一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)——顯影?！斑@就是顯影液，就像以前洗照片一樣。格子里面是眼睛能看到的彩紋，這個彩紋沒有了，顯影也就結(jié)束了?！毙掀G榮邊操作邊給記者講解。
邢艷榮是兩個孩子的媽媽，老大讀初三，正值中考關(guān)鍵期。對于春節(jié)加班，她沒有任何抱怨。
“不光是我，我的同事們也很辛苦。比如，住在燕郊的同事晚上都回不了家，因為趕不上最晚的大巴，只能在辦公室休息一下。”邢艷榮說，“大家都想盡快完成壓力傳感器芯片生產(chǎn)任務(wù)，確保訂單能夠按時交付?！?
從晶圓到最終的芯片成片，要經(jīng)過清洗、光刻、顯影、刻蝕等多個步驟。邢艷榮和同事們一個星期要加工8—10片晶圓，一個月要生產(chǎn)近6000枚高精度壓力傳感器芯片。
壓力傳感器是一種能夠測量壓力大小并將其轉(zhuǎn)換成可測電信號的器件或裝置。高精度壓力傳感器是航空航天、工業(yè)控制高端裝備的核心器件。
“芯片是壓力傳感器的核心，芯片的加工水平是壓力傳感器高精度的重要保障。壓力傳感器的精度決定了工業(yè)測控的精度，比如在氣象領(lǐng)域，高精度壓力傳感器可以更為準(zhǔn)確地預(yù)測天氣的變化?！笨仗煸貉芯繂T、高精度壓力傳感器團(tuán)隊技術(shù)負(fù)責(zé)人陳德勇說。
為國家需求義不容辭
以前，我國的高精度壓力傳感器幾乎全部依靠進(jìn)口。空天院高精度壓力傳感器團(tuán)隊用了數(shù)十年的時間，不僅實現(xiàn)了核心部件的國產(chǎn)化，沖破了層層技術(shù)壁壘，還將壓力傳感器的精度提高到了萬分之一。
“這意味著，如果一架飛機(jī)在萬米高空中飛行，萬分之一精度的壓力傳感器誤差僅在1米以內(nèi)?！蓖踯姴ㄕf，萬分之一精度的壓力傳感器是壓力傳感器皇冠上的明珠，是我國必須牢牢掌握在自己手中的關(guān)鍵核心技術(shù)。
“壓力傳感器本身是受溫度影響的，溫度快速變化的時候，傳感器不一定能跟得上溫度的變化。我們現(xiàn)在做的傳感器用了兩個諧振器，這兩個諧振器放的位置很近，對溫度變化的反應(yīng)是幾乎一致的。我們通過這種差分的方法，可以大大減少溫度跟隨誤差。在這一點上，國外是沒有的?！标惖掠聦ψ约涸O(shè)計的產(chǎn)品充滿自信。
作為團(tuán)隊技術(shù)負(fù)責(zé)人，陳德勇已經(jīng)在壓力傳感器領(lǐng)域持續(xù)攻關(guān)近30年，先后研制出三大類不同工作機(jī)理的十余種傳感器產(chǎn)品，并解決了應(yīng)用過程中出現(xiàn)的一系列工程化問題和批量化制造難題。
“放假這些天，我一直都在值班，因為生產(chǎn)線不能停，要保證生產(chǎn)設(shè)備正常工作。我每天都來巡檢，看看水、電、氣是不是正常工作。”王軍波認(rèn)為，犧牲假期為滿足國家需求而工作義不容辭。
“我覺得國家需要，就是對我們這些科研人員最大的認(rèn)可。”王軍波希望，他們的產(chǎn)品能夠更好地保障國家需求，從而為實現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)自己的力量。
