传感器：PST100是怎么“出生”的？

欲流之远者，必浚其泉源。作为物联网（IoT）不可或缺的一部分，传感器作为物联网场景不可或缺的、连接虚拟与现实的一部分，无处不在。要充分了解工业物联网，就必须知晓其核心设备——传感器。

俗话说，九层之台起于垒土。传感器就是物联网的垒土（感知层）的重要组成部分，是物联网终端设备最初信息的收集者。可以说，没有传感器的发展，物联网很难蓬勃发展。

传感器赋予了工业设备“感官”的功能，如人依靠眼/耳/鼻/手等感知周围环境，工业设备也是通过各种传感器感知周边环境。更为重要的是，传感器的感知精度和范围是人的数倍乃至数十倍。例如，人并不能准确感知某物体的具体温度值，也不能感知物体细微的振动变化，但传感器却可以轻而易举的做到。换言之，传感器就是工业设备之间交流的“语言”。

工业和信息化部等8部门曾在联合印发的《物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021-2023年）》中指出，“传感器、边缘计算等关键技术是工业物联网发展的核心技术，仍需加大攻关力度，进一步加强政策引导、汇聚合力，协同推进物联网技术创新。”工业物联网产业的日新月异和快速发展，逐渐成为信息化时代的核心以及智能化时代的基础支撑。

性能良好、成本可控的传感器是工业物联网应用的基石。那么，传感器究竟是如何生产加工出来的呢？传感器的生产流程是怎样的？传感器的工作原理和内部结构又是如何呢？

接下来，就让我们以湃方科技自研的加速度传感器为例，了解其生产制造工序和注意事项。

（1）物料准备

传感器的生产物料通常包括电子元器件、PCB板、整机物料等。

其中电子元器件通常由少则几十种多则几百种，各种规格型号的电阻电容、二极管、晶振、集成电路芯片、通信模组、连接器等物料组成。

PCB板则是电子元器件相互连接的载体，起到缩小整机体积，降低产品成本，提高电子设备的可靠性和一致性的作用。

整机物料是指传感器组装过程中必不可少的各类定制件、标准件等，包含但不限于机加件、模具件、螺钉、各类安装辅料、包装辅料等。

（2）PCBA加工

PCBA（Printed Circuit Board Assembly，指完成器件焊接的PCB板）加工是指通过专业的工序将电子元器件贴装在PCB表面的焊盘上并加以焊接组装。PCBA加工作为生产过程中的关键环节，涉及到多种表面组装方法，如SMT（表面贴装技术，简称SMT）、穿孔插装技术（THT）、混合组装技术（Mixed Assembly）等。其中，SMT是目前最常用的表面组装方法之一。

PCB作为一个半成品，并不能直接投入使用，必须要经过SMT贴片、DIP插件加工。在SMT贴装技术中，我们通常将电子元器件称为SMD器件，将组件装配到线路板上的方法称为SMT工艺，相关的组装设备称为SMT设备。

SMT具有空间利用率高、可靠性高、抗振能力强、高频特性好等优点。

SMT工艺流程简图

（3）PCBA稳定性处理和单板动态测试

不同于通常的工艺流程，为进一步降低产品使用过程中环境温度交替变化对器件产生的影响，提升产品的稳态寿命，在进行单板动态测试前，我们会要求生产人员对焊接组装完成的PCBA进行稳定性处理，所采用的试验方法参照GJB548C-2021《中华人民共和国国家军用标准微电子器件试验方法和程序》。

（4）三防漆涂敷

要使得三防漆涂敷可靠，必须使PCBA表面的清洁度符合IPC-A-610E-2010三级标准要求。

根据过往研发经验，清洁度不达标是导致PCBA性能不达标或功能损坏的的主要原因之一。焊膏中含有助焊剂，而助焊剂有吸潮现象，吸潮后的助焊剂被覆盖在三防漆下面，这样助焊剂中较高含量的金属成分（助焊剂中活性成分与金属氧化物反应后产物）及杂质在潮湿及酸性环境（助焊剂呈酸性）共同作用下产生出活性离子，活性离子在电场作用下定向移动而产生漏电，最终导致PCBA烧毁。

所以，为避免PCBA受到外来污染，同时避免储存受潮，湃方科技在生产管控上，会严格按照PCBA清洗➡抽真空烘干➡三防漆涂敷的工序进行加工生产。

（5）PCBA目检

遵循三查原则。一是检查PCBA外观是否整洁、无PCB变形，无残留污渍；二是检查PCBA表面、管脚是否有多余焊锡、是否出现连锡、破损、翘脚等现象；三是检查PCBA器件是否出现移位、立碑、虚焊、反白等现象。

（6）烧写测试固件、单板动态测试和烧写客户固件

通过自研的测试设备进行软件和工装的烧录，然后进行电压、电流、供电模块、采集功能、蓝牙工程等多达近百项的测试，只有通过了所有测试项的PCBA才能视为通过，才能进行客户固件的烧录，为整机测试及产品出厂做准备。

（7）半成品组装

底座、PCBA、天线、电池、中筒等各种工序的组装与灌封。

（8）老化测试和振动性能测试

老化测试是验证承受规定条件的器件在整个工作时间内的质量或可靠性。在额定工作条件下进行的寿命试验，其试验时间应当足够长，以保证试验结果不具有早期失效的特征。为了在较短时间内获得正确的结果，湃方科技在生产过程中应用了加速试验方法以达到相应的失效概率。

振动性能测试根据GB/T20485.21-2007 《振动与冲击传感器校准方法第21部分：振动比较法校准》，使用振动激励装置和参考传感器，测试每一台传感器的精度指标，确保出厂的每一台传感器的准确度。

（9）成品装配、终检、包装入库

当前，智能数据采集技术作为传感器技术发展的前沿方向，对工业传感器和传感装置提出了更高的要求。工业环境的复杂性和工业物联网的发展要求传感器更精准、更智能、更高效以及兼容性更强，这就对传感器的性能、稳定性和耐用性提出了极高的要求。因此，生产环节的工艺要求和品控就更为重要。

尽管不同类型的产品的生产工艺流程各具特点，但了解和掌握传感器的基本生产流程和工作原理对于提高工业产品的性能和满足市场需求仍不乏重要意义。