项目成果/简介:随着支配半导体技术数十年的摩尔定律日益接近其发展极限，多种功能器件集成被认为是超越摩尔定律延续集成电路发展进程的重要途径之一，这就需要能够满足多种功能器件高密度集成的制造技术。多元兼容集成制造技术就是为此而开发的，该技术通过在更大范围内优选结构/功能材料组合，开发异质集成制造工艺，大大拓展了功能微器件创新设计和制造的腾挪空间。经过多年探索，目前已形成了涵盖金属、聚合物、陶瓷、复合材料的MEMS异质异构制造技术体系，并在多种类型功能器件研发中发挥了关键作用，初步展现了其基础性支撑作用，相关技术获得2016年度上海市技术发明一等奖。微系统集成发展趋势多元兼容集成制造技术 获奖情况上海市技术发明一等奖2016年团队获奖国家技术发明二等奖2008年上海市技术发明一等奖2007年超薄超快高热流密度微通道散热器上海交通大学团队在长期研究经验和技术积累基础上，创造性地提出了不同高热导率材料组合构造的复合结构微通道散热器设计方案，并基于多元兼容集成制造技术完成了多种尺寸样品研制，其中，热源面积与常用功率芯片尺度相当的超薄散热器冷却能力达到800W/cm2以上，在保留传统微通道散热器良好系统兼容性和适用性的基础上达到了相当高的散热能力水平，为解决高功率芯片系统超高热流密度散热问题提供了一个深具可行性的解决方案。高温薄膜温度传感器研究 发动机燃烧室等极端恶劣环境下（高温、强振动、强腐蚀等）的工作参数现场监测对传感器技术是严峻挑战，国内外研究广泛。交大团队基于特种材料微纳集成制造技术的长期积累，在高温绝缘薄膜材料、多层薄膜应力调控、曲面图形化和高温敏感介质等技术上取得了一定突破，成功开发了多种可与现场结构共型的高温薄膜传感器，具有体积小、环境扰动小、响应快、灵敏度高、可分布式安置等优点，该团队已经掌握了温度、应力/应变、热流等多种高温状态参数测量技术，适用温度在800-1300℃之间。薄膜绝缘电阻随温度的变化及测试结构高温薄膜温度传感器制造及曲面图形化技术薄膜温度传感器在发动机不同部位测温需求无线温度传感器测温系统高性能转接板基于转接板的多芯片封装是2.5D高密度集成最具可行性的方案之一。但是传统的硅转接板性价比不高，阻碍了广泛应用。上海交大团队基于非硅微加工技术的长期积累，突破了硅转接板绝缘层完整性和再分布层热隔离的难题，成功研制了漏电流极低的低成本高性能硅转接板。此外，还开发了复合材料非硅转接板，TCV陶瓷转接板，TGV玻璃转接板等各种三维封装基板，实验室能够针对不同类型器件三维高密度封装的具体要求，定制开发不同功能的专用转接板，为多功能、高密度、高功率、低成本封装提供个性化解决方案。TSV-3D 高密度封装概念图 金属-聚合物-纳米复合材料非硅基转接板实物图片知识产权类型:发明专利 、 软件著作权 、 集成电路布图设计技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级

本项目将研究CVD金刚石厚膜的制备技术，导丝模的超声微纳加工技术，最终制作出合格的CVD金刚石导丝模，内孔尺寸公差<0.1微米，内孔和外圆的同心度要求小于5mm，内孔表面粗糙度Ra<0.01mm，达到国际先进水平。 本项目涉及金刚石厚膜的制备到CVD金刚石导丝模的关键工艺，项目成功后，将研发成功具有我国自主知识产权的金刚石导丝模，对我国模具产业和精密加工技术的发展具有重要的推动作用。   应用范围： 该产品应用于电火花线切割机床上使用，可以保证电火花线切割的质量和工件的加工精度。  

近年来，锂离子电池在智能电网、航空航天和军事储能等高能耗新能源领域的应用不断扩展，现有商用正极材料体系（包括层状结构的镍钴锰酸锂、尖晶石结构的锰酸锂和橄榄石结构的磷酸铁锂）的实际比容量已经接近各自的理论极限值，无法满足日益增长的能量密度需求。富锂锰基正极材料不仅具有高的比容量（250 mA h/g）和能量密度（1000 Wh/kg），而且其较低的钴和镍含量能够有效降低电池的成本。本项目主要通过构筑缺陷来增强富锂锰基正极材料的电化学性能，实现高的首圈库伦效率、倍率性

微纳材料表面纳米包覆是提升其功能特性的关键，是微纳制造研究领域的国际前沿，亦是航空航天、能源环保、发光显示等领域的共用技术。纳米包覆面临着精度不可控、不均匀、不致密等“顽疾”。团队提出多场耦合克服微纳材料内聚力的离心流化策略，保障了微纳材料充分分散包覆后的固有物化特性；揭示离心压差补偿的动态包覆机理，实现了可控致密的均匀包覆层制备；提出行星流化的微纳材料分散策略，国际首创行星流化原子层沉积装备，批量一致性达99%以上。申报技术受到包括美国斯坦福大学、阿贡国家实验室等机构，美国、德国、加

本发明公开了一种无线传感器网络多路径安全传输方法，包括如下步骤：1已部署的无线传感器网络里，当源节点需要向目的节点传输数据时，发送路由请求消息；2中间节点在进行路由请求消息广播时，将自身的链路信息添加至路由请求消息中；3基站获得多条路由请求消息，从中得到网络拓扑参数，根据窃听能力计算传输数据被窃听的概率；4根据使用者对传输安全性的要求Sreq确定此次传输需要的子数据包秩K，建立路由拓扑，返回路由应答消息至源节点；5源节点接收到路由应答消息后，将原数据分为以K为秩的子数据包，通过K条独立路径进行传输。该方法可以有效降低无线传感器网络被窃听的概率。

本发明公开了一种亚纳米厚度的纳米孔传感器。第二电泳电极或微泵、第二储藏室、第二微纳米分离通道、基板、第一绝缘层、亚纳米功能层、第一微纳米分离通道、第一储藏室、第一电泳电极或微泵顺次放置，亚纳米功能层的中心设有纳米孔，第一绝缘层的中心设有第一绝缘层开孔，基板的中心设有基板开口，第一微纳米分离通道中部设有测量离子电流的第一电极，第二微纳米分离通道的中部设有测量离子电流的第二电极。本发明解决了将亚纳米功能层集成于纳米孔的技术难点，其制备亚纳米功能层的方法简单；解决了DNA或RNA碱基穿越纳米孔时由于碱基可能存在的不同取向而导致对碱基与亚纳米功能层的相互作用的影响。

本发明公开了一种基于超材料结构的湿度传感器，包括基板、输入微带信号线、输出微带信号线、叉指结构、开路短截线电感、微带线地线、聚酰亚胺层，该湿度传感器是在基板上放置由叉指结构和开路短截线电感构成的超材料结构，当空气中的湿度发生变化时，叉指结构上涂覆的湿度敏感材料聚酰亚胺层能够吸收空气中的水汽分子，其介电常数发生变化，导致由叉指电容和开路短截线电感构成的超材料结构产生相应的相移输出，通过检测超材料结构的相移，实现湿度的测量，本发明灵敏度高，测量误差小，同时还具有结构简单、成本低、统计小、功耗低、工艺兼容等优势。

本发明公开了一种基于叉指电容结构的曲率传感器，包括柔性基板、金属条以及叉指型结构，所述柔性基板上放置叉指型结构，金属条的数量为两个，两个金属条平行放置在柔性基板上表面两侧，金属条之间放置相互平行、悬空的叉指型结构，当柔性基板贴合在一个曲率的表面上时，弯曲的柔性基板会导致叉指型结构之间的交叠部分发生改变，使得叉指型结构构成的叉指电容发生变化，通过检测叉指电容的变化量实现曲率的测量，本发明突破了传统检测原理的思维限制，寻找到了基于MEMS技术的实现方法，灵敏度和体积都有提升。同时还具有结构简单、设计灵活、易于测量、工艺兼容、成本低等优势。

市场及经济效益分析： 目前市场生物传感器主要为QCM生物传感器，灵敏度较低。SAW生物传感器 主要可用于临床检验，重金属离子及气体等物质的特异性检测。

磁场传感器是探测磁场强度或其变化并将其转换成电信号输出的装置，基于磁场传感器可开发多种传感功能，包括电流、功率、位置、距离、速度、角度等，在工业制造、精密测量、国防与航空、医疗、地理等领域已经获得了广泛应用。其中，磁场角度传感器在航空航天、卫星姿态调整、航海导航、GPS定位、飞机导航等领域有巨大的应用需求。 现有的磁场角度传感器，如AMR、磁敏二极管、霍尔传感器、磁通门磁强计等能够实现对磁场方向或强度的探测，但存在局限性，例如，AMR磁场角度传感器测量精度低，需要配套的校准算法；磁通门磁强计体积较大，成本高；磁敏二极管的灵敏度低，信号输出大约只有0.05 mV/Oe，需要匹配信号放大等模块。因此，开发高精度、低成本、信号强度大、驱动方式简单的磁场角度传感器已成为传感器领域的重要研究方向。 近日，电子科学与工程学院刘明教授课题组设计了一种基于“磁扭电”效应的新型磁场传感器，该传感器采用了一种全新的力-电耦合结构，能够将磁扭矩转化成应力，并施加在压电材料上，实现了磁场作用下电信号的输出。该器件的结构通过有限元仿真软件优化后，可以有效去除干扰信号，显著提高输出信号的纯度；同时，力-电耦合结构可显著改善输出信号对探测方向的敏感性，理论上，磁敏感方向与非敏感方向的输出信号强度比值可以为“无穷大”倍。基于“磁扭电”效应，课题组开发了可用于二维平面磁场大小和方向探测的磁电罗盘，该传感器可同时测量面内交流磁场的强度和方向，强度精度为0.01 Oe（约为地磁场大小的1/50~1/60），方向的角度精度为±0.2º，解决了如何同时高精度地测量磁场的强度和方向这个难点问题，在工业设备的磁场测定、校准、监测中具有巨大的应用前景。此外，该器件是一种理想的无源器件，无需供电、无需偏置磁场、无需校正算法、无需信号放大模块，驱动简单，几乎无能耗，精度高，灵敏度高（输出可以达到几十到几百mV/Oe），结构强度高，工作频率范围广（几Hz到几百Hz），成本优势明显，有望在工业生产、国计民生、电力系统、物联网等领域获得大规模应用。