Алмазный датчик давления

Предлагаемая полезная модель относится к области электроники и может быть использовано для измерения давления. Технический результат, на достижение которого направлено создание полезной модели является повышение точности измерений при сохранении широкого диапазона измерений. Алмазный датчик давления содержит нижнюю кремниевую пластину со слоем металлизизации, на которой расположены термоусадочне полиуретановые столбики, и пластину с чувствительным элементом в виде мембраны из пленки поликристаллического CVD (Chemical Vapor Deposition) алмаза. 1 н.п. ф-лы, 13 илл.

Полезная модель относится к конструкции алмазного датчика давления в области электроники и может быть использована в различных видах промышленности для измерения давления при воздействии повышенной температуры, ионизирующего излучения, химических агрессивных сред.

Известны конструкции датчиков давления емкостного типа. Принцип работы этих датчиков основан на изменении емкости конденсатора от приложенной нагрузки на одну из обкладок конденсатора (1).

Известна конструкция емкостного датчика давления (2). Датчик давления содержит нижний электрод конденсатора, состоящий из кремниевой подложки, в которой сформирована мембрана с последовательно расположенным эпитаксиальным слоем фторида кальция, над которым через воздушный зазор расположен слой металлизации, который является верхним электродом конденсатора, нанесенным на пластину кремния, приваренную к эпитаксиальному слою кремния.

Датчик работает следующим образом.

При воздействии давления на мембрану, сформированную в подложке сильно легированного кремния и являющуюся нижним электродом конденсатора, она прогибается, меняя расстояние между нижним электродом и верхним, которым является слой металлизации второй пластины кремния, и меняет, таким образом, емкость. При этом пропорционально изменению емкости меняется выходной сигнал в специальной измерительной схеме, в которую датчик включен. Изменение выходного электрического сигнала пропорционально перемещению мембраны, которое, в свою очередь, пропорционально давлению, вызывающее это перемещение.

Недостатками известной конструкции (2) являются:

- сравнительно ограниченный температурный диапазон работоспособности;

- невысокая радиационная стойкость;

- не значительная химическая стойкость.

Расширение диапазонов измерений датчика давления может быть достигнута выполнением мембраны в виде алмазной пленки.

Использование алмазных пленок со специально введенными примесями в качестве полупроводниковых материалов описано в (3).

Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является алмазный датчик давления, содержащий первую кремниевую пластину, на которой расположены термоусадочные элементы, и чувствительный элемент из поликристаллического CVD алмаза, скрепленный с упомянутыми термоусадочными элементами (4).

Поликристаллический CVD (Chemical Vapor Deposition) алмаз широко известен (см., например, (4).

Указанный алмазный датчик имеет широкий диапазон измерений, он является универсальным. Однако широта диапазона и универсальность указанного алмазного датчика давления отрицательно влияет на точность измерений. При этом в ряде случаев требуется проводить точные измерения какого-либо одного параметра.

Технический результат, на достижение которого направлено создание полезной модели, является повышение точности измерений при сохранении широкого диапазона измерений.

Технический результат достигается тем, что в алмазном датчике давления, содержащем первую кремниевую пластину, на которой расположены термоусадочные элементы, и чувствительный элемент из поликристаллического CVD алмаза, скрепленный с упомянутыми термоусадочными элементами, согласно полезной модели, термоусадочные элементы выполнены из полиуретана, а обращенные друг к другу стороны первой кремниевой пластины и чувствительного элемента покрыты слоем металлизации, при этом чувствительный элемент выполнен путем нанесения пленки поликристаллического CVD алмаза на поверхность второй кремниевой пластины и выполнения отверстия в последней травлением ее с противоположной стороны.

Полезная модель поясняется чертежом.

На фиг.1 изображен алмазный датчик давления в разобранном виде, общий вид, аксонометрия;

На фиг.2 изображена в процессе изготовления алмазного датчика давления первая кремниевая пластина до нанесения слоя металлизации, вид сбоку;

На фиг.3 изображена в процессе изготовления алмазного датчика давления первая кремниевая пластина после нанесения слоя металлизации (алюминия), вид сбоку;

На фиг.4 изображена в процессе изготовления алмазного датчика давления первая кремниевая пластина после нанесения слоя металлизации (алюминия) и приварки алюминиевого электрода, вид сбоку;

На фиг.5 изображена в процессе изготовления алмазного датчика давления вторая кремниевая пластина до нанесения слоя металлизации (алюминия), вид сбоку;

На фиг.6 изображена в процессе изготовления алмазного датчика давления вторая кремниевая пластина после нанесения с одной его стороны слоя из поликристаллического CVD алмаза толщиной 12 мкм, а с другой его стороны слоя из поликристаллического CVD алмаза толщиной 3 мкм (маска для травления), вид сбоку;

На фиг.7 изображена в процессе изготовления алмазного датчика давления вторая кремниевая пластина после формирования лазерным лучом чувствительного элемента в виде консоли из поликристаллического CVD алмаза и проведения по маске травления кремния, вид сверху;

На фиг.8 - то же, сечение А-А фиг.7;

На фиг.9 - то же сечение А-А после формирования лазерным лучом чувствительного элемента в виде консоли из поликристаллического CVD алмаза, проведения по маске травления кремния и нанесения слоя металлизации (алюминий) на консоль из поликристаллического CVD алмаза, толщиной 12 мкм;

На фиг.10 - то же сечение А-А после приварки алюминиевого электрода;

На фиг.11 изображен изготовленный алмазный датчик давления, части которого соединены термоусадочными полиуретановыми элементами (столбиками) (поперечное сечение).

На фиг.12 изображена сборка алмазного датчика давления, аксонометрия;

На фиг.13 изображена структурная схема системы регистрации параметоров алмазного датчика давления.

Алмазный датчик давления 1 содержит первую кремниевую пластину 2, слой металлизации 3 первой кремниевой пластины 2, например, из алюминия, с электродом 4, в частности, также изготовленным из алюминия, термоусадочные элементы (столбики) 5, выполненные из полиуретана (фиг.1). Кроме того, алмазный датчик давления содержит вторую кремниевую пластину 6 с отверстием 7 в ней, чувствительный элемент 8 из поликристаллического CVD алмаза в виде пленки поликристаллического CVD алмаза. Чувствительный элемент 8 в виде пленки поликристаллического CVD алмаза покрыт слоем металлизации 9 чувствительного элемента, например, алюминием. К слою металлизации 9 чувствительного элемента присоединен электрод 10, в частности, также изготовленный из алюминия (фиг.1). Все вышеперечисленные элементы соединяются между собой в процессе изготовления, который осуществляется в следующем порядке.

Сначала берут первую кремниевую пластину 2 (фиг.2) и наносят на нее слой металлизации 3 (алюминия) (фиг.3).

После этого на вторую кремниевую пластину 6 (фиг.5) наносят чувствительный элемент 8 из поликристаллического CVD алмаза в виде пленки поликристаллического CVD алмаза толщиной 12 мкм, а с другой стороны второй кремниевой пластины 6 наносят пленку 11 (или слой) (маску) из поликристаллического CVD алмаза толщиной 3 мкм (фиг.6). Далее формируют лазерным лучом чувствительный элемент 8 и по пленке 11 (маске) из поликристаллического CVD алмаза толщиной 3 мкм) проводят травление кремния второй кремниевой пластины 6 с обратной ее стороны. После этого наносят слой металлизации 9 (алюминий) на чувствительный элемент 8, представляющий собой пленку из поликристаллического CVD алмаза толщиной 12 мкм (фиг.9).

Для окончательной сборки алмазного датчика давления сначала приваривают электрод 4 к слою металлизации 3 (фиг.4), а электрод 10 к слою металлизации 9 (фиг.10), а затем скрепляют между собой при помощи термоусадочных элементов 5 из полиуретана (более подробно процесс изготовления алмазного датчика давления описан ниже).

На фиг.12 показана сборка алмазного датчика давления в аксонометрии. Текучую среду, давление которой необходимо измерить подводится к отверстию 7 с помощью трубки 12 с выходным отверстием 13. Алмазный датчик давления имеет крышку 14.

На указанной фиг.12 показана первая кремниевая пластина 2, на которой расположены слой металлизации 3, являющийся проводящей обкладкой конденсатора, и термоусадочные элементы 5 (столбики), предназначенные для разделения обкладок конденсатора термоусадочной полиуретановой пленкой). Эта часть алмазного датчика играет роль основания (иначе эту часть можно назвать «нижним основанием», «нижней частью алмазного датчика давлениям). На второй кремниевой пластине 6 расположен активный чувствительный элемент 8 в виде мембраны со слоем металлизации 9, являющийся второй обкладкой конденсатора (иначе эту часть можно назвать «верхней пластиной», «верхней частью алмазного датчика давлениям).

Принцип работы алмазного датчика давления основан на изменении емкости конденсатора образованного слоем металлизации 3, неподвижно располагающимся на первой кремниевой пластине 2, и подвижным слоем металлизации 9, располагающимся на чувствительном элементе 8 при изменении давления текучей среды, например, газа или жидкости, которая через отверстие 7 воздействует на чувствительный элемент 8, прогибая его. Слои металлизации 3 и 9 образуют обкладки конденсатора.

При отсутствии давления текучей среды на чувствительный элемент 8 слой металлизации 9, располагающийся на нем, располагается параллельно неподвижному слою металлизации 3. При подаче текучей среды по трубке 12 от действия давления текучей среды на чувствительный элемент 8 он прогнется. Вместе с ним прогнется и слой металлизации 9, располагающийся на чувствительном элементе 8. Расстояние между ним и неподвижным слоем металлизации 3 изменится, что ведет к изменению емкости между подвижным слоем металлизации 9 и неподвижным слоем металлизации 3.

Данное изменение будет зафиксировано и преобразовано в код в преобразователе емкость-код 15 (фиг.13). После этого код будет направлен в устройство 16 управления и сбора информации, а оттуда - в персональный компьютер 17.

Пленка поликристаллического CVD алмаза является основным упругим элементом в алмазном датчике давления, из которой изготовлен чувствительный элемент 8. Благодаря таким ее уникальным свойствам, как чрезвычайно высокая твердость, высокая теплопроводность, прозрачность в широком оптическом диапазоне, большое удельное сопротивление, достигается повышение точности измерений при сохранении широкого диапазона измерений.

Заявитель считает необходимым обратить внимание на следующую особенность заявленного устройства.

Использование упругого чувствительного элемента 8 из поликристаллической пленки CVD алмаза, нанесенной на кремниевую пластину, позволило при разработке технологии изготовления применить стандартное технологическое оборудование для изготовления изделий микроэлектроники.

Для изготовления чувствительного элемента 8 из поликристаллической пленки CVD алмаза был разработан процесс глубокого анизотропного травления кремния. Уникальность свойств пленки синтетического алмаза, а именно, высокая химическая стойкость к любым кислотам и щелочам, позволила использовать ее и в качестве упругого элемента, и в качестве стопора глубокого травления, и в качестве маски глубокого травления кремния.

Далее заявитель считает необходимым несколько подробнее остановиться на технологии изготовления алмазного датчика давления, в частности, на установке газофазного осаждения алмазных пленок.

Источником СВЧ мощности является магнетрон 1, генерирующий на частоте 2,45 ГГц. Энергия по волноводу поступает в реактор, где зажигается разряд в области над подложкой 5, на которую осаждается алмазная пленка. Контроль процесса осаждения осуществляется с применением оптической электронной микроскопии 6 и другого оборудования. Ориентировочная продолжительность процесса составляет 4 часа.

Данная информация выходит за рамки полезной модели, не является ее предметом и поэтому подробно не раскрывается

Важный шаг в получении и использовании алмазных материалов был сделан с развитием технологии роста алмазных материалов из газовой фазы, не требующей высокого давления. Именно плазменные "тонкопленочные" технологии позволяют получать пленки высокого качества. В этом процессе атомы углерода, образующиеся в объеме плазмы при диссоциации молекул углеводородов, чаще всего метана СН4, при определенных условиях, конденсируются на поверхности подложки в кристаллическую решетку алмаза. Среда с высоким содержанием химически активных радикалов и ионов создастся с помощью возбуждения в газовой смеси какого-либо типа разряда - тлеющего, микроволнового, дугового или других. Важную роль в этом методе играет также взаимодействие создаваемой газоразрядной плазмы с поверхностью, на которой происходит осаждение материала.

В задачах создания микроэлектронных устройств на основе алмаза наибольший интерес представляют алмазные пленки достаточно высокого качества, получаемые в СВЧ плазме. Осаждение алмазной пленки осуществляется в ходе химической реакции на подложках из полированного кремния в плазме разряда постоянного тока, инициированной в смеси водорода и метана. Давление газовой смеси составляет 10 кПа, напряжение разряда - 700 В, температура подложки определяется током разряда и составляет от 700 до 1100°С.

Пленка поликристаллического CVD алмаза, использованная для изготовления алмазного датчика давления, получена аналогичным способом.

Конкретный пример.

На лицевую сторону кремниевой пластины КЭФ (4, 5) диаметром 76 мм была нанесена пленка CVD алмаза толщиной 12-14 мкм. Эта пленка является достаточно прочной для изготовления круглой мембраны для алмазного датчика давления.

На обратную сторону кремниевой пластины была нанесена пленка поликристаллического CVD алмаза толщиной 2-3 мкм. Эта пленка использовалась в качестве маски при проведении процесса глубокого анизотропного травления кремния.

Нанесение синтетической алмазной пленки проводили на установке синтеза алмаза при низких давлениях. Процесс синтеза основан на разложении метана в смеси водорода и последующем осаждении алмаза на нагретую подложку. Скорость нанесения поликристаллической алмазной пленки составляла 2-3 мкм/час.

Как отмечалось ранее, принцип работы алмазного датчика давления основан на изменении емкости конденсатора образованного неподвижной пластиной (неподвижным слоем металлизации) и «подвижными слоем металлизации на чувствительном элементе алмазного датчика, при изменении давления текучей среды.

Датчик может быть изготовлен в результате выполнения следующих основных технологических операций:

- химическая обработка полупроводниковых и алмазных пластин;

- нанесение синтетической алмазной пленки на кремниевую пластину;

- формирование топологии на поверхности алмазной пленки лазерным методом;

- глубокое травление кремния;

- нанесение слоев металлизации;

- сборка элементов алмазного датчика давления.

При изготовлении ЧЭ (чувствительного элемента) алмазного датчика давления из алмазной пленки, нанесенной на кремниевую пластину, использовалось сочетание планарной технологии с другими технологиями, состоящее в применении глубокого травления кремния, для получения основного чувствительного элемента алмазного датчика: чувствительного элемента 8 (мембраны).

Как отмечалось ранее, использование упругого ЧЭ из поликристаллической пленки CVD алмаза, нанесенной на кремниевую пластину, позволило при разработке технологии изготовления применить стандартное технологическое оборудование для изготовления изделий микроэлектроники.

Для получения мембраны из пленки CVD алмаза был разработан процесс глубокого анизотропного травления кремния. Уникальность свойств пленки синтетического алмаза, а именно, высокая химическая стойкость к любым кислотам и щелочам, позволила использовать ее и в качестве упругого элемента, и в качестве стопора глубокого травления, и в качестве маски глубокого травления кремния.

При разработке технологического маршрута изготовления алмазных датчиков давления учитывались такие физические и химические свойства алмаза как:

- высокая твердость и химическая стойкость (учитывались при проведении операций формирования топологии и химическом травлении);

- графитизация алмаза при высокотемпературных обработках (использовалось при разработке химической обработки);

- низкая адгезия к алмазу различных материалов (учитывалось при разработке технологии напыления металлов и изолирующих материалов на поверхность алмазных пластин).

Элементы алмазного датчика давления создавались на изготовленной структуре: алмазная пленка-кремний-алмазная пленка.

Формирование рисунка лазерным лучом проводилось с двух сторон структуры, проблема совмещения топологии верхней и нижней сторон пластины решалась методом расчетов и привязки к нулевой точке.

Поскольку синтетическая алмазная пленка обладает уникальными свойствами, а именно, она химически стойкая практически во всех кислотах и щелочах, то формирование топологии возможно только с помощью процессов ионного травления или лазерного «рисования» элементов алмазных датчиков.

Как неоднократно отмечалось ранее, чувствительным элементом алмазного датчика давления является оснащенная слоем металлизации алмазная пленка толщиной порядка 12 мкм, расположенная на неподвижном основании монолитного кремния.

Вторая часть чувствительного элемента, исполняющая роль второй обкладки конденсатора, представляет собой кремниевое основание со слоем металлизации в виде алюминиевой пленки, напыленной по поверхности с выведенным за его пределы проволочным контактом.

Таким образом, схема алмазного датчика давления в сборе представляет собой сэндвич из двух обкладок, сочлененных посредством полиуретановых прокладок, полимеризованных в условиях повышенной температуры и давления.

Очевидно, что номинальные значения емкости в подобных конструкциях зависят от габаритных размеров составляющих деталей, перекрываемых металлизированных площадей и физико-механических свойств, примененных диэлектрических материалов.

В данном случае верхняя пластина имеет размеры 7,0×7,0×0,4 мм, а нижняя 7,0×8,0×0,4 мм.

Формирование нижних пластин начинается с нанесения металлизированных покрытий на рабочие поверхности стандартных кремниевых пластин, изготовление топологических рисунков на лицевых сторонах будущих кристаллов и реперных знаков для разделения. Далее следует разделение пластин на кристаллы на алмазном скрайбере «Алмаз-М» с последующим разделением пластины на отдельные кристаллы ломкой. После присоединения внешних выводов приваркой, посредством ультразвуковой микросварки, отрезков золотой проволоки ø25 мкм к алюминиевой пленке толщиной порядка 0,8 мкм с дальнейшим усилением токопроводной композицией серебросодержащего контактола К-12Б, нижние обкладки готовы.

Изготовление верхних частей чувствительных элементов начинается с раскроя кремниевых пластин на исходные заготовки. Например, 18 кристаллов размером 7×7 мм размещаются на заготовке 21×42 мм в три ряда по шесть штук в каждом. Это важно, поскольку в процессе изготовления присутствует операция двухстороннего совмещения без сквозных знаков совмещения. Т.е. привязка должна быть осуществлена к одному углу симметричного прямоугольника. Таким образом, кремниевая пластина с нанесенными на ее поверхности «толстым» и «тонким» слоями алмазной пленки, поступает на операцию лазерной резки в виде прямоугольника. Она закрепляется на предметном столике лазерной технологической установки в строго фиксированном положении. К источнику лазерного излучения, т.е. к выходному объективу должна быть обращена сторона с тонким слоем алмазного покрытия. КПУ (координатно-перемещающее устройство) установки обеспечивает точность перемещений по двум горизонтальным осям посредством шаговых двигателей с дискретностью 2 мкм, а по вертикали с дискретностью 1 мкм. В данном случае вертикальная подача отслеживает глубину и скорость внедрения, сфокусированного в точку ø50 мкм, лазерного излучения вглубь обрабатываемого материала. Точка отсчета или нулевой пункт активируется одиночным лазерным импульсом и в дальнейшем отслеживается автоматически КПУ. Очертания контура задаются программными методами и воспроизводятся лазерным излучением, начиная от точки нулевого пункта. Далее, используя привязку к точке отсчета, концентрическими окружностями с максимальным диаметром 2,0 мм, разрушается маскирующее покрытие всех 18 элементов в местах последующего травления кремниевого основания. Следующим переходом пластина оконтуривается по всему периметру и прорезается лазером насквозь за требуемое количество проходов. Если перевернуть пластину вверх толстым слоем алмазного покрытия и совместить нулевую точку, используя привязку, то можно произвести разделение пластины на кристаллы в едином цикле. Пластины поступают на операцию глубокого травления в смеси плавиковой и азотной кислот с добавлением серной кислоты и с подогревом раствора, если это потребуется, и, затем, после полного очищения алмазной диафрагмы от остатков кремния, они передаются на операцию вакуумного осаждения металлических слоев и формирования контактных площадок. На операции присоединения проволочных выводов методами ультразвуковой микросварки и токопроводным клеем заканчивается процесс формирования основного элемента алмазного датчика давления.

Глубоким химическим травлением кремния получили упругий чувствительный элемент алмазного датчика давления. Травление проводили на всю толщину кремниевой пластины, в нашем случае это 380450 мкм. Маской служила тонкая (23 мкм) пленка поликристаллического CVD алмаза, нанесенного на оборотную сторону кремниевой пластины. Травление вели через круглые отверстия в тонкой пленке, изготовленные с помощью лазера. Алмазная пленка на лицевой стороне пластины играла роль «стопора» глубокого травления.

По окончании формирования и изготовления деталей чувствительных элементов алмазных датчиков давления, включая процессы вакуумной металлизации поверхностей, следует операция сборки узлов алмазных датчиков давления. Первой подготовительной операцией является оснащение компонентов узлов алмазных датчиков давления внешними проволочными выводами. Учитывая то обстоятельство, что верхний слой металлизации, на кремниевых основаниях с алмазной пленкой, состоит из алюминия и имеет общую толщину около 0,8 мкм, наиболее надежным способом соединения в местах контактов видится ультразвуковая микросварка хорошо свариваемых металлов. В данном случае это алюминиевая проволока по алюминиевой пленке или золотая проволока по алюминиевой пленке. Для сборки первых образцов макетов в качестве проводников была выбрана золотая отожженная проволока Зл 999,9 ø25 мкм по ГОСТ 7222-75. Сварка производилась на предметном двухкоординатном микростоле с устройством поворота, установленном на пантографе полуавтомата УЗСМ 2,5 ультразвуковой микросварки. Пластинка размещается на микростоле и фиксируется зажимом в положении удобном для проведения работ. Специальным прижимом на столе, крепится отрезок золотой проволоки необходимой длины, и, посредством перемещающего механизма столика, ориентируется с иглой-инструментом закрепленным в концентраторе магнитостриктера. Режимы сварки устанавливаются в пределах: уровень мощности (на блоке УЗГ 2,5) 6-8 делений в положении тумблера «больше», что соответствует 1,6 Вт; длительность сварки 45-55 мс (набрать на клавиатуре УЗГ 2,5); нагружение на электрод порядка 120-150 г (контроль по граммометру ГС 0-150); макс. ток в импульсе 7-8×10 мкА (микроамперметр «контр. импульс» при нажатии на кнопку). Манипулируя пантографом, стола полуавтомата УЗСМ 2,5, предметным столиком и механизмом совмещения и наблюдая все это в бинокулярный микроскоп, совмещается с контактной площадкой на кристалле рабочий торец инструмента и присоединяемый конец проволочного вывода. Затем производится сварка, для чего зажимается кнопка на рукоятке управления пантографом (при этом концентратор с иглой - инструментом опускается в положение совмещения), производится точное совмещение, и, при отпускании кнопки происходит автоматическое опускание инструмента и осуществляется ультразвуковая сварка. Таким же образом происходит приварка проволочных проводников ко всем пластинам алмазных датчиков давления предназначаемым к сборке. С целью улучшения контакта, и, в первую очередь, его механической прочности, место контакта со сварной точкой закрывается каплей токопроводного клея типа «Контактол» К-12Б на основе дисперсионного серебра. Для этого деревянной технологической иглой в места контактирования наносится навеска, тщательно размешанного многокомпонентного клея, после чего он полимеризуется в термостатированном шкафе типа СНОЛ 3,5×3,5×3,5 при температуре порядка 80°С в течение 4 часов. На следующем этапе сборки, поочередно, нижние обкладки укладываются на основание приспособления для монтажа чувствительных элементов в количестве удобном для работы. На периферийные области пластин, свободные от металлизации, размещаются навески полиуретановых прокладок прямоугольной формы с примерными размерами 1*b*h=2.0×1,0×0,3 мм. Сверху, в соответствии со схемой соединения, укладывается вторая пластина с чувствительной зоной и через общую платформу создается постоянное прижимное усилие. Приспособление с нагруженными элементами размещается в термостате и при температуре 120-135°С осаживается в течение 3,5-4 часов. После извлечения из термостата, остывания и визуального контроля, в том числе и прочности присоединения выводов узлов алмазных датчиков передаются на аттестацию и измерение номинальных емкостей.

Чувствительный элемент в сборе устанавливается на столик приклеиванием на клей «супер ЭПОКСИ» или аквасинт, обеспечивающий надежное крепление, как столика в корпусе, так и алмазного датчика на столике.

После полного высыхания клеевой композиции свободные концы проволочных выводов следует совместить с соответствующими внешними выводами корпуса и произвести контактирование. Эту операцию можно проводить на полуавтомате термокомпрессионной микросварки типа ЭМ-429М. Разработаны режимы приварки золотых проволочных выводов на никелевые золоченые контакты расщепленными электродами с параметрами: нагружение на электрод 250-300 г, время спада и нарастания импульса 5 мс, сварка 20 мс, выходное напряжение 1,3 в. Сварку можно осуществлять без подогрева предметного стола.

Для выполнения сварки необходимо закрепить корпус с расположенным в нем чувствительным элементом на предметном столе полуавтомата, так чтобы было наиболее комфортно наблюдать за ходом процесса по каналу визуализации. Используя механизм перемещения пантографа и рычаг механизма подсовмещения, выставляется нужный порядок расположения сочленяемых деталей. В соответствии с установленной предварительно циклограммой, при нажатии кнопки, расположенной на ручке пантографа, инструмент опускается на исходную позицию, а затем, после проведения подсовмещения и отпускания кнопки происходит микросварка по одному из двух каналов сварки по указанным выше режимам. По окончании процесса присоединения, визуального контроля и маркировки следует проверить выходные параметры алмазных датчиков измерением емкости, но при контактировании с выводными ножками корпуса. Далее корпуса передаются на герметизацию.

В качестве базовой конструкции для алмазных датчиков давления выбраны металлостеклянные корпуса 3301.8 по КЮЯЛ 431433.023-02 ТУ (ТО-8) производства завода «МАРС» (г.Торжок). Массогабаритные характеристики корпусов: вес 13,6 г и наружный ø12,75 при общей высоте (вместе с баллоном КЮЯЛ433684.001-05) 15 мм, представляются оптимальными. При этом понадобилась доработка корпусов введением столика для наиболее рационального использования внутреннего объема.

В конструкции выбранного типа ТО-8 предусмотрены две выходные воздушные трубки, одна из них - откачной штенгель, посредством которых при подаче избыточного давления проводится аттестация детекторов. Герметичность в объеме корпуса обеспечивается посадкой баллона на основание корпуса и приклеиванием эпоксидным клеем или клеем типа К-400. Проверка герметичности осуществляется откачкой через штенгель на гелиевом течеискателе типа ПТИ-10. Штенгель после использования механизма холодного отпая должен быть пропаян и закрыт защитным колпачком.

Изготовленные алмазные датчики давления по результатам измерения на измерителе цифровом L.C.R. E7-8 имеют емкость конденсатора без нагрузки 12 пФ.

В предложенной конструкции алмазного датчика чувствительный элемент в виде мембраны изготовлен из пленки поликристаллического CVD алмаза. У алмаза коэффициент термического расширения в 4-6 раз ниже, чем у кремния, радиационная стойкость в 100 раз выше, а химическая стойкость является наивысшей, что позволяет расширить диапазон измерений алмазного датчика давления, повысить точность измерений при сохранении широкого диапазона измерений.

Источники информации, принятые во внимание при подготовке заявки:

1. Ж.Аш и другие. Датчики измерительных систем, перевод под ред. А.С.Обухова, т.1, М., Мир, 1992, с.383;

2. Патент Российской Федерации 2251087, класс G01L 9/12, опублик. 27.04.2005;

3. Ральченко В., Конов В., CVD-алмазы. Применение в электронике. Электроника. Выпуск 4/2007;

4. Патент США 6613601, кл. 438/50, опублик. 02.09.2003 (прототип).

Алмазный датчик давления, содержащий первую кремниевую пластину, на которой расположены термоусадочные столбики, и чувствительный элемент из поликристаллического CVD алмаза, скрепленный с упомянутыми столбиками, отличающийся тем, что термоусадочные столбики выполнены из полиуретана, а обращенные друг к другу стороны первой кремниевой пластины и чувствительного элемента покрыты слоем металлизации, при этом чувствительный элемент выполнен путем нанесения пленки поликристаллического CVD алмаза на поверхность второй кремниевой пластины и выполнения отверстия в последней травлением ее с противоположной стороны.