ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ СПАЯ САПФИР – СТЕКЛОВИДНЫЙ ДИЭЛЕКТРИК – КЕРАМИКА
Аннотация
Высокие требования, предъявляемые к тензометрическим преобразователям давления, а именно: надёжность, качество, точность измерения, возможность работы в экстремальных условиях и устойчивость к агрессивной среде, создают сегодня ряд проблем, решение которых является объектом исследования данной статьи. Основными проблемами при достижении целевых показателей являются: высокая стоимость исходных изделий, трудоёмкость техноло- гического процесса в серийном производстве, а также ограничения, влияющие на точность и надёжность показателей исходных устройств, в зависимости от условий эксплуатации. Для решения данных проблем и улучшения физико-механических показателей чувствительных элементов датчиков давления в статье рассмотрены следующие задачи: разработка конст- рукции тензочувствительного элемента на основе структуры «кремний на сапфире» (КНС), исследование способа его соединения с керамическим корпусным элементом и отработка тех- нологического маршрута изготовления структуры спая сапфир – стекловидный диэлектрик – керамика. Датчик давления, выполненный на основе структуры КНС обладает высокой чувст- вительностью, стабильностью, практически не имеет механического гистерезиса и может работать в широком диапазоне температур от –60 до +350°С при воздействии радиации. В свою очередь, использование керамического основания позволяет уменьшить температурную погрешность датчика ввиду лучшего согласования коэффициента линейного термического расширения (КЛТР) керамики (85–100×10-7 К-1) и сапфировой подложки (60–75×10-7 К-1), а также уменьшить стоимость технологического процесса из-за использования керамики вме- сто дорогостоящих титановых сплавов и сложной металлообработки. Таким образом, струк- тура «сапфир – стекловидный диэлектрик – керамика» показывает возможность повышения чувствительности датчика и снижения погрешности при расширении его функциональных возможностей, упрощении конструкции и повышении технологичности изготовления
