Тестовые задачи по технологии микромеханических гироскопов и акселерометров
Тестовые задачи по технологии микромеханических гироскопов и акселерометров: Краткий обзор
В данном учебном пособии, разработанном Московским государственным техническим университетом имени Н.Э. Баумана, рассматриваются технологические аспекты производства микромеханических гироскопов (ММГ) и акселерометров (ММА). Книга, предназначенная для студентов специальности "Приборы и системы ориентации, стабилизации и навигации", представляет собой сборник тестовых задач с подробными ответами и пояснениями, охватывающими широкий спектр технологических процессов, используемых в микросистемной технике (МСТ) и микроэлектромеханических системах (МЭМС).
Основные понятия и терминология
В начале пособия дается определение МЭМС как микроэлектромеханических систем, подчеркивается их отличие от обычных электромеханических систем, заключающееся в единстве технологии изготовления и взаимосвязи между электрическими и механическими элементами. Рассматривается различие между изделиями МСТ и комплексированными изделиями МСТ, подчеркивается роль взаимосвязи нескольких изделий МСТ внутри прибора или с микросистемой из обычных элементов.
Материалы и процессы
Значительное внимание уделяется выбору материалов для изготовления ММГ и ММА, в частности, кварцевого стекла и монокристаллического кремния. Обсуждаются различные способы получения кварцевого стекла, включая вакуумную плавку и высокотемпературный парофазный гидролиз, и их влияние на функциональные свойства маятниковых подвесов. Рассматриваются материалы для изготовления оснований приборов, такие как нитрид кремния, лейкосапфир и керамика, с акцентом на их физико-механические характеристики и технологические свойства.
В книге подробно анализируются процессы формообразования, включая термомиграцию, лазерную обработку ситаллов, а также различные методы обработки поверхностей, такие как шлифование, доводка и полировка. Особое внимание уделяется влиянию технологических операций на качество поверхности и долговечность элементов, в частности, упругих перемычек.
Технологические операции и их влияние
Рассматриваются вопросы формирования фасок на кремниевых пластинах, выбор финишных процессов обработки для достижения необходимого качества поверхности, а также влияние напряжений, возникающих при напылении тонких пленок. Обсуждаются методы разделения групповых заготовок, включая скрайбирование и сквозную резку, с акцентом на технологичность и качество кромок.
Контроль и сборка
В пособии уделяется внимание контролю качества диэлектрических слоев, выбору защитных и маскирующих слоев, а также условиям сборки в чистых помещениях. Рассматриваются различные аспекты, влияющие на чистоту среды, включая параметры движения воздушных потоков. Обсуждаются методы формирования объемных структурных элементов, включая технологии микрообработки, планарной технологии, LIGA и SLIGA, а также способы закрепления подвижных элементов.
Заключительные этапы
В заключительной части рассматриваются вопросы пайки, контроля чистоты поверхности, формирования защитных масок, выбора фоторезистов и фотошаблонов. Анализируются методы нанесения фоторезиста, формообразования элементов путем вытравливания, а также способы формообразования подвесов. Обсуждаются методы герметизации корпусов, включая сварку, и контроль герметичности микрокорпусов.
- ВО - Бакалавриат
- 12.03.01: Приборостроение
- 15.03.03: Прикладная механика
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана А.Р. БАХРАТОВ ТЕСТОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ТЕХНОЛОГИИ МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ ГИРОСКОПОВ И АКСЕЛЕРОМЕТРОВ Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособия Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 2009
УДК 531.383+531.768(075.8)
ББК 34.96
Б30
Рецензенты: Ю.И. Бадин, А.С. Чижов
Бахратов А.Р.
Б30
Тестовые задачи по технологии микромеханических гиро-
скопов и акселерометров : учеб. пособие / А.Р. Бахратов. – М.:
Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 35, [1] с.
Изложены технологические задачи, часто встречающиеся в практике изготовления микромеханических приборов – гироскопов и акселерометров. Даны необходимые для решения задач теоретические
сведения.
Для студентов, обучающихся специальности «Приборы и системы ориентации, стабилизации и навигации».
УДК 531.383+531.768(075.8)
ББК 34.96
Учебное издание
Бахратов Ануфрий Рафаилович
Тестовые задачи по технологии микромеханических
гироскопов и акселерометров
Редактор О.М. Королева
Корректор М.А. Василевская
Компьютерная верстка А.Ю. Ураловой
Подписано в печать 07.12.2009. Формат 60×84/16.
Усл. печ. л. 2,09. Тираж 100 экз. Изд. № 55. Заказ
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана.
105005, Москва, 2-я Бауманская, 5.
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009
СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ ММА – микромеханический акселерометр ММГ – микромеханический гироскоп МСТ – микросистемная техника МЭМС – микроэлектромеханическая система ОСиН – ориентация, стабилизация и навигация ТП – технологический процесс ХДП – химико-динамическая полировка ХМП – химико-механическая полировка
ЗАДАЧИ 1. В приборах ориентации, стабилизации и навигации применяют изделия, которые обозначают аббревиатурой МЭМС. Охарактеризуйте термин МЭМС, что это: а) модульная электромеханическая система; б) малогабаритная электромагнитная система; в) микроэлектромеханическая система? 2. В чем заключается принципиальное различие обычной электромеханической системы (гироскопа, акселерометра) и МЭМС: а) в ограниченных минимальными размерами элементах; б) в особенностях взаимосвязи между электрическими и механическими элементами; в) в единстве технологии изготовления и взаимосвязи между элементами? 3. В приборах ОСиН разного применения объединяются изделия МСТ, а также узлы и элементы, имеющие функциональное целевое назначение, изготовленные по различным технологиям. Эти изделия, узлы и детали имеют разные массогабаритные характеристики и разные принципы действия. В чем заключается различие между изделием МСТ и комплексированным изделием МСТ: а) в наличии большого количества входящих в состав прибора элементов; б) во взаимосвязи нескольких изделий МСТ внутри прибора или взаимосвязи изделия МСТ с микросистемой из обычных элементов? 4. Кварцевое стекло как материал, обладающий минимальными потерями на внутреннее трение и гистерезис, максимальной добротностью при высокой стабильности физико-механических характеристик, используют для изготовления ответственных деталей ММГ и ММА, в том числе маятника акселерометра. Кварцевое стекло в заготовках может быть получено несколькими технологическими способами: а) вакуумной плавкой минерального кристаллического сырья в печи с последующей осадкой расплава инертным газом; б) выращиванием «були» путем наплавки в пламени кислородно-водородной горелки на подвижную мишень расплава минерального кристаллического сырья;
Похожие