Технологические методики повышения стабильности параметров тонкопленочных тензорезисторных датчиков давления

• Автор: Волохов, Игорь Валерианович
• Шифр специальности: 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Оглавление
Введение
ГЛАВА 1 ОБЩИЕ ВОПРОСЫ РАЗРАБОТКИ КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ТЕНЗОРЕЗИ-

СТОРНЫХ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ

Выводы
ГЛАВА 2 ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ТОНКОПЛЕНОЧНОМ ТЕНЗОРЕЗИСТОРНОМ ЧУВСТВИТЕЛЬНОМ ЭЛЕМЕНТЕ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ

2Л Анализ причин нестабильности параметров тонкопленочных тензоре-зисторов

2.2 Анализ толщины и состава реальной тонкопленочной гетероструктуры на чувствительном элементе тензорезисторного тонкопленочного

2.3 Процессы образования тонких резистивных пленок

2.4 Выбор физико-математической модели электропроводности и температурного коэффициента сопротивления тонкой пленки
2.5 Выбор физико-математической модели тензочувствительности тонкой пленки
2.6 Механизм образования дефекта в тонкопленочной гетероструктуре
Выводы
ГЛАВА 3 МЕТОДИКА ИМПУЛЬСНОЙ ТОКОВОЙ ОТБРАКОВКИ ПОТЕНЦИАЛЬНО НЕНАДЕЖНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ТЕНЗОРЕЗИ-СТОРОВ
3.1..Особенности применения импульсной токовой отбраковки для тонкопленочного тензорезисторного чувствительного элемента датчика давления
3.2 Модель воздействия импульсной токовой нагрузки на тонкопленочный тензорезистор и тензомост

3.3 Разработка методики применения импульсной токовой отбраковки для реальной тонкопленочной гетероструктуры на чувствительном элементе
тензорезисторного тонкопленочного датчика давления
Выводы
ГЛАВА 4 ВНЕДРЕНИЕ МЕТОДИКИ ПОВЫШЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ ПАРАМЕТРОВ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫХ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ
4.1 Внедрение методики импульсной токовой отбраковки в технологию изготовления реальных чувствительных элементов тензорезисторных
тонкопленочных датчиков давления
4.2 Результаты изготовления и эксплуатации тонкопленочных тензорезисторных датчиков давления с импульсной токовой отбраковкой тензосхе-

Выводы
Заключение
Перечень принятых сокращений
Литература
ПРИЛОЖЕНИЕ А Акт внедрения технологической инструкции № 81/600 от 11.12.2000 г.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акт об использовании результатов кандидатской диссертации (НИИФИ)
ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт об использовании результатов диссертационной работы (Роскосмос)

Введение
В последние десятилетия с развитием космонавтики, оборонной техники и ядерной энергетики появились насыщенные средствами автоматического контроля комплексы оборудования и объекты техники, при эксплуатации которых риск, связанный с метрологическим отказом, значителен. В определенные периоды, например, перед принятием ответственного решения, касающегося управления оборудованием или объектом техники, такой риск возрастает до крайней степени. Ошибочность информации, поступающей от датчиков на объекте, может повлечь крупные материальные потери, многочисленные человеческие жертвы. При этом доступ персонала для калибровки датчиков практически исключен на протяжении всего непрерывного технологического цикла (например, в ядерной энергетике) или вообще невозможен в случае пребывания объекта в космическом пространстве.
Особенностью работы датчиков на объектах техники с многолетним сроком эксплуатации является накопление последствий воздействия на них внешних факторов, например, проявление усталости металла в упругих чувствительных элементах, изменение свойств тонкопленочных гетероструктур под воздействием проникающего излучения и т. д. Эти последствия и скорость их нарастания зависят от места установки датчика и реального режима эксплуатации объекта техники. Как правило, эти последствия неконтролируемы и могут прогнозироваться лишь очень ориентировочно.
В настоящее время основную роль в системах контроля параметров энергетических установок изделий ракетно-космической техники (РКТ) играет датчиковая аппаратура в микроэлектронном исполнении. Одним из средств измерений (СИ) являются тонкопленочные тензорезисторные датчики давления (ДЦ), предназначенные для преобразования давления рабочих сред в энергетических установках изделий РКТ в электрический сигнал и выдачи информации в систему телеметрических измерений (СТИ) или систему

изменение структуры тонкой резистивной пленки как причину изменения номинала тензорезистора на конкретном ЧЭ невозможно.
Рассмотрим возможные причины возникновения изменения номинала . тонкопленочных тензорезисторов (таблица 2.1).
Таблица 2.1 - Генетика возможных причин возникновения изменения
номинала тонкопленочных тензорезисторов.
Составная часть ЧЭ датчика и процесса его изготовления Вид дефекта Причина дефекта и изменения параметра Методы исключения влияния дефекта на параметры датчика

Подложка. Воспринимающий элемент датчика, выполненный в виде мембраны или балки из специальных хромоникелевых сплавов, легированных титаном, ванадием, кобальтом и другими добавками. Дефекты, присущие материалу подложки Неметаллические включения (кар-бонитриды титана). Крупнозерни-стость сплава. Применение сферодвижного прессования при изготовлении заготовок воспринимающих элементов датчиков.
Дефекты, привнесенные при лезвийной обработке и электрохимикомеханической полировке Внутренние напряжения в сплаве. Разрушение поверхностной структуры сплава в результате химического воздействия электролита и механического воздействия абразива. Применение электроэрозион-ной обработки заготовок при формообразовании мембран и балок. Замена электрохимикомеханического полирования на полировку с помощью медных полировальников со специальной наноструктурой.
Загрязнения технологического характера. Остатки полировальной смеси (электролит и абразивные материалы), замурованные в поверхностные дефекты на полированной поверхности. Повышение твердости исходной заготовки, отладка технологического режима электрохимической полировки.
Загрязнения, полученные в результате хранения или контакта с персоналом, при нарушениях вакуумной гигиены Пылинки неорганического и органического происхождения, электростатически притянутые на полированную поверхность. Соблюдение правил вакуумной гигиены, регулярная очистка тары и оснастки.