Вопросы применения высокоустойчивых материалов в изделиях приборостроения
Аннотация
Статья посвящена актуальным вопросам современной науки и промышленности — увеличению функциональных возможностей в направлении расширения температурного диапазона, повышению радиационной устойчивости и метрологической надежности. Рассмотрены и проанализированы различные конструктивные и функциональные материалы, используемые в микроэлектромеханических системах (МЭМС) и электронных компонентах (ЭК) изделий приборостроения, в том числе датчиков физических величин (ДФВ). Особое внимание уделено группе широкозонных полупроводниковых материалов, двойных и тройных полупроводниковых соединений, которые, в отличие от традиционного микроэлектронного материала — монокристаллического кремния (МК), позволяют существенным образом повысить рабочую температуру и ресурс
МЭМС и ЭК. В качестве примеров использования высокотемпературных материалов приведены конструкции реальных МЭМС и ЭК: чувствительных элементов (ЧЭ) ДФВ, микроконденсаторов, индуктивностей, струн, двигателей.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Соколов Л. В. Основы исследования и разработки в области сенсорных МЭМС-устройств // Датчики и системы. 1999 № 3. Sokolov L. V. Fundamentals of research and development in the field of sensor MEMS devices. Sensors and Systems, 1999, № 3. (In Russian)
Михайлов П. Г., Богонин М. Б., Михайлов А. П. Материалы микроэлектронных датчиков // Новые промышленные технологии. 2003. № 3. Mikhailov P. G., Bogonin M.B, Mikhailov A. P. Materials of microelectronic sensors. New industrial technologies, 2003, № 3. (In Russian)
Нано- и микросистемная техника. От исследований к разработкам / под ред. П. П. Мальцева. М. : Техносфера, 2005. 592 с. Nano‑ i mikrosistemnaya tehnika. Ot issledovanii k razrabotkam [Nano- and microsystem technology. From research to development]. Edited by P. P. Maltsev. Moscow, Technosphere, 2005, 592 p. (In Russian)
Варадан В., Виной К., Джозе К.. ВЧ МЭМС и их применение.
М. : Техносфера, 2004. 528 с. Varadan V., Vina K., joseph K. VCh I ih primenenie [HF MEMS and their application]. Moscow, Tehnosfera, 2004, 528 p. (In Russian)
Михайлов П. Г., Омаров А. Д., Султангазинов С. К. Применение высокотемпературных датчиков физических величин на основе широкозонных полупроводников // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016. № 2–4. С. 471–474. Mikhailov P. G., Omarov A. D., Sultangazinov S. K. Primenenie vysokotemperaturnyh datchikov fizicheskih velichin na osnove shirokozonnyh poluprovodnikov [Application of high-temperature sensors of physical quantities based on wide-gap semiconductors]. Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental’nyh issledovanij [International journal of Applied and Fundamental Research], 2016, No. 2–4, pp. 471–474. (In Russian)
Лысенко И. Е. Проектирование сенсорных и актюаторных элементов микросистемной техники. Таганрог : Изд-во ТРТУ, 2005. 103 с. Lysenko I. E. Proektirovanie sensornyh i aktjuatornyh jelementov mikro‑ sistemnoj tehniki [Designing sensory and actuating elements of microsystem technology. Taganrog: Publishing House TRSTU], 2005, 103 pp.
NEXUS Market Analysis for MEMS and Microsystems III, 2005– 2009 [Электронный ресурс]. URL: http://www.nexus–mems.com (дата обращения: 05.07.2018). NEXUS Market Analysis for MEMS and Microsystems III, 2005–2009. Available at: http://www.nexus-mems.com (accessed 05.07.18).
Advanced micro & nanosystems. Vol. 2 CMOS-MEMS. Edited by H. Baltes, O. Brand, G. K. Fedder, C. Hierold, j. Korvink, O. Tabata. WILLEY-VCH Verlag GmbH & Co. KG. KGaA, Weinheim.
Васильев А. Г., Колковкий Ю. В., Концевой Ю. А. СВЧ-приборы и устройства на широкозонных полупроводниках. М. : Техносфера. 2011. С. 53–65; 186–199. Vasiliev A. G., Kolkovky Yu. V., Kontsevoy Yu. A. SVCh pribory i ustro‑ jstva na shirokozonnyh poluprovodnikah [Microwave devices and devices on wide-gap semiconductors]. Moscow, Technosphere, 2011, pp. 53–65; 186– 199. (In Russian)
Хмельницкий Р. А., Талипов Н. Х., Чучева Г. В. Синтетический алмаз для электроники и оптики. М. : Издательство ИКАР, 2017. 228 с. Khmelnitsky R.A, Talipov N.Kh., Chucheva G. V. Sinteticheskij almaz dlja jelektroniki i optiki [Synthetic diamond for electronics and optics]. Moscow, IKAR, 2017, 228 p. (In Russian)
Ральченко В., Конов В. CVD-алмазы. Применение в электронике // Электроника: наука, технология, бизнес (4/2007). С. 58–67. Ralchenko V., Konov V. CVD-almazy. Primenenie v jelektronike [CVD diamonds. Application in electronics]. Jelektronika: Nauka, Tehnologija, Bi‑ znes [Electronics: Science, Technology, Business], 2007, no. 4, pp. 58–67. (In Russian)
Achard j., Tallaire A., et al. Evaluation of freestanding boron-doped diamond grown by chemical vapour deposition as substrates for vertical power electronic devices. Appl. Phys. Lett., 2012, vol. 100, pp. 122109.
Optical engineering of diamond. Ed. Mildren R. P., Rabeau j. R. WileyVCH Verlag & Co. Weinheim. Germany, 2013.
Баринов И. Н. Высокотемпературные тензорезистивные датчики давлений на основе карбида кремния. Состояние разработок и тенденции развития // Журнал «Компоненты и технологии». 2010. № 8. С. 64–71. Barinov I. N. Vysokotemperaturnye tenzorezistivnye datchiki davlenij na osnove karbida kremnija. Sostojanie razrabotok i tendencii razvitija [Hightemperature strain gage pressure sensors based on silicon carbide. State of development and trends of development] // Zhurnal Komponenty i tehnologii[journal of Components and Technologies], no. 8, 2010, pp. 64–71. (In Russian)
Ned A. A., Kurtz A. D., Beheim G., Masheeb F., Stefanescu S. Im‑ proved SiC Leadless Pressure Sensors for High Temperature, Low and High Pressure Applications. Twenty-First Transducer Workshop Lexington, Maryland, 2004.
Модификация и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными потоками / под ред. Дж. Поути. М. : Машиностроение, 1987. Modifikacija i legirovanie poverhnosti lazernymi, ionnymi i jelektronnymi potokami [Modification and doping of the surface by laser, ion and electron fluxes]. Ed. j. Pouty. Moscow, Mashinostroenie, 1987. (In Russian)
Михайлов П. Г. Модификация материалов микроэлектронных датчиков // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2003. № 5. Mikhailov P. G. Modifikacija materialov mikrojelektronnyh datchikov [Modification of materials of microelectronic sensors]. Pribory i Sistemy. Upravlenie, Kontrol’, Diagnostika [Instruments and Systems. Management, Control, Diagnostics], 2003, № 5. (In Russian)
Баринов И. Н. Полупроводниковые тензорезистивные датчики давления на основе КНД-структуры // Компоненты и технологии. 2009. № 5. С. 12–15. Barinov I. N. Poluprovodnikovye tenzorezistivnye datchiki davlenija na osnove KND-struktury [Semiconductor strain gage pressure sensors based on the CCD structure]. Komponenty i tehnologii [Components and Technologies], 2009, no. 5, pp. 12–15. (In Russian)
Стучебников В. М. Измерение давления высокотемпературных сред // Тезисы докладов IX Международного научно-технического семинара. СПб. : ВНИИМ, 2004. С. 54–56. Stuchebnikov V. M. Izmerenie davlenija vysokotemperaturnyh sred [Measurement of high-temperature media pressure]. Tezisy dokladov IX Mezhdunarodnogo nauchno‑tehnicheskogo seminara [Abstracts of the IX International Scientific and Technical Seminar]. Saint Petersburg, VNIIM, 2004, pp. 54–56. (In Russian)
Микроэлектронные датчики давления и устройства. Разработка и производство : сайт фирмы ПГ МИДА [Электронный ресурс]. URL: http://midaus.com/rus/transmitters.htm (дата обращения: 05.07.2018). Mikrojelektronnye datchiki davlenija i ustrojstva. Razrabotka i proizvodstvo [Microelectronic pressure sensors and devices. Development and production]. Available at: http://midaus.com/rus/transmitters.htm (accessed 05.07.18). (In Russian)
Поликристаллические полупроводники. Физические свойства и применение / под ред. Г. Харбеке. М. : Мир, 1989.
Polikristallicheskie poluprovodniki. Fizicheskie svojstva i primenenie [Polycrystalline semiconductors. Physical properties and application]. Ed. G. Harbeke. Moscow, Mir, 1989. (In Russian)
Годовицын И. В., Шелепин Н. А., Лыженкова Г. А. Формирование поверхностных микромеханических структур из пленок поликремния // Известия вузов. Электроника. 1997. № 2. С. 49–54. Godovitsyn I. V., Shelepin N. A., Lizhenkova G. A. Formirovanie poverhnostnyh mikromehanicheskih struktur iz plenok polikremnija [The formation of surface micromechanical structures from polysilicon films]. Izvesti‑ ya Vuzov. Electronics, 1997, № 2, pp. 49–54. (In Russian)
Mikhailov P. G., Slesarev Yu. N., Chulkov V. A. Mathematical Modeling of Combined Sensor Information — Measuring Systems // Internation‑ al Journal of Applied Engineering Research, 2016, vol. 11, no. 20, pp. 10332– 10337.
Михайлов П. Г., Сергеев Д. А., Соколов А. В. Управление свойствами функциональных материалов высокотемпературных датчи- ков // Сб. тр. МНПК «Инновационные технологии в машиностроительном комплексе». Пенза : Изд-во ПГУ3, 2012. С. 292–294. Mikhailov P. G., Sergeev D. A., Sokolov A. V. Upravlenie svojstvami funkcional’nyh materialov vysokotemperaturnyh datchikov [Control of the properties of functional materials of high-temperature sensors]. Innovacion‑ nye tehnologii v mashinostroitel’nom komplekse [Innovative technologies in the machine-building complex], Penza, 2012, pp. 292–294. (In Russian)
Вопросы создания высокотемпературных датчиков механических величин. Материалы. Конструкции. Технологии // П. Г. Михайлов, Е. А. Мокров [и др.] // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2013. № 4. С. 61–70. Mikhailov P. G., Mokrov E. A., et al. Voprosy sozdanija vysokotemperaturnyh datchikov mehanicheskih velichin [The problems of creating hightemperature sensors of mechanical quantities. Materials. Constructions. Technologies]. Izmerenie. Monitoring. Upravlenie. Kontrol’ [Measure. Monitoring. Control. Мanagement], 2013, no. 4, pp. 61–70. (In Russian)
DOI: https://doi.org/10.15826/urej.2018.2.2.001