" Н а у к а м о л о д ы х " , 2 6 н о я б р я 2 0 1 9 г . , А р з а м а с
П о с в я щ а е т с я 8 5 - л е т и ю в ы с ш е г о п е д а г о г и ч е с к о г о о б р а з о в а н и я в А р з а м а с е и
8 0 - л е т и ю п р о ф е с с о р а В я ч е с л а в а П а в л о в и ч а П у ч к о в а
304
На данный момент в рамках уже освоенного производства исполнение
электронных
преобразователей
микроэлектромеханических
приборов
базируется на ГИС-технологии. Как правило, это реализация одностороннего
или двухстороннего варианта платы на ситалловой подложке. ГИС-технология
представляет собой сочетание пленочных и навесных элементов, присутствие
которых снижает качество измерительного прибора.
Перспективным решением данной проблемы является переход на базу
аналого-цифрового матричного кристалла (БМК). Базовый матричный кристалл
формируется на полупроводниковой подложке и представляет собой сочетание
ячеек, каждая из которых содержит необходимый набор элементов. Вариант
аналого-цифрового кристалла представляет собой набор не только
транзисторов, резисторов, но и операционных усилителей, аналоговых ключей
и компараторов. Такие структуры позволяют создать необходимую схему для
микромеханического акселерометра. Для реализации аналого-цифрового БМК
применяют биполярную технологию (БиКМОП). Использование такого
кристалла упростит процесс проектирования, т.к. оно сведется к выбору
необходимых элементов и обеспечение их соответствующими связями, т.е.
трассировкой. Электрические связи реализуют в виде поверхностной маски с
алюминиевыми проводниками. Схема соединений определяется с учетом
электрической принципиальной схемы микромеханического акселерометра.
В рамках технического задания на компенсационный акселерометр
определяется уровень собственной частоты (от 0 до 600 Гц), по которому
можно оценить избирательность свойств. На уровень собственной частоты
влияет большое число факторов, но прежде всего это конструктивное
исполнение, как механических узлов, так и элементов схемы. Анализ
элементного решения микромеханического акселерометра с УП в виде ГИС
показывает, что присутствие навесных элементов изменяет порог собственной
частоты преобразователя, т.к. каждый из них имеет собственную частоту.
Переход на БМК позволит снизить количество элементов, которые влияют на
данный параметр, и может повысить избирательность свойств.
В рамках исследований проводилась оценка частотных характеристик
микромеханического компенсационного акселерометра с элементами по ГИС-
технологии и планарной технологии в виде БМК. Для испытаний
использовалась вибрационная электродинамическая установка типа ВЭДС. На
вибростенде задавались синусоидальные колебания с частотой 40 Гц и
виброускорения в рамках 5g. При этом измерялась амплитуда выходного
напряжения акселерометра. Частота колебаний увеличивалась до тех пор, пока
выходной сигнал не отличался от выходного сигнала, измеренного на частоте
40 Гц.
В таблице 1 представлены результаты исследований конструкции
микромеханического акселерометра с элементами ГИС-технологии, а на рис.
1,2,3 – графики АЧХ исследуемых образцов.
