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