RU2521678C1 - Vacuum microgyroscope manufacturing method - Google Patents

Vacuum microgyroscope manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
RU2521678C1
RU2521678C1 RU2012150514/28A RU2012150514A RU2521678C1 RU 2521678 C1 RU2521678 C1 RU 2521678C1 RU 2012150514/28 A RU2012150514/28 A RU 2012150514/28A RU 2012150514 A RU2012150514 A RU 2012150514A RU 2521678 C1 RU2521678 C1 RU 2521678C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
base
microgyroscope
degassing
vacuum chamber
welding
Prior art date
Application number
RU2012150514/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012150514A (en
Inventor
Вячеслав Александрович Гребенников
Юрий Анатольевич Минаев
Константин Сергеевич Аксенов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" filed Critical Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро"
Priority to RU2012150514/28A priority Critical patent/RU2521678C1/en
Publication of RU2012150514A publication Critical patent/RU2012150514A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2521678C1 publication Critical patent/RU2521678C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment, and namely to gyroscopy, and can be used in instrument-making industry, aerospace industry and machine-building industry. Degassing, vacuum treatment and pressurisation is performed in one operational cycle in a tight vacuum chamber with residual pressure of not more than 5·10-5 mmHg. A base with a magnetic system and a silicon resonator and a cover plate is arranged separately in a tight vacuum chamber without any contact to each other, and at the same time, they are degassed at the temperature of at least 150°C during at least 4 hours, and for the purpose of vacuum treatment and pressurisation the base is closed with the cover plate and pressurised; at the same time, vacuum treatment of a gyroscope is provided, thus supporting residual pressure inside the pressure-tight vacuum chamber of not more than 5·10-5 mmHg.
EFFECT: improving quality and providing manufacturability.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности гироскопии, и может быть использовано в приборостроении, авиакосмической отрасли, в машиностроении.The invention relates to the field of measuring equipment, in particular gyroscopy, and can be used in instrumentation, aerospace, in mechanical engineering.

Известен способ изготовления гибридных интегральных схем - А.с. №1700640, кл. H01L 21/48, заявка №4713636/21 от 04.07.89. БИ 1991, №47, с.211 [1].A known method of manufacturing hybrid integrated circuits - A.S. No. 1700640, class H01L 21/48, application No. 4713636/21 of 04/04/89. BI 1991, No. 47, p.211 [1].

Известный способ заключается в изготовлении входящих элементов конструкции (деталей, узлов, сборочных единиц) и формировании на деталях, подлежащих герметизации, специального профиля по всему периметру герметизации, сборке входящих элементов с креплением микросхемы через изолятор (керамическую подложку) и обеспечением электрической связи через гермовыводы. Герметизацию корпуса интегральной схемы осуществляли сваркой, при этом плотно прижимали профиль и нагревали, пропуская по периметру импульс электрического тока.The known method consists in the manufacture of incoming structural elements (parts, assemblies, assembly units) and the formation on the parts to be sealed, of a special profile around the entire perimeter of the seal, the assembly of the incoming elements with the microcircuit fastening through an insulator (ceramic substrate) and providing electrical communication through the cable glands. The integrated circuit case was sealed by welding, while the profile was pressed tightly and heated, passing an electric current pulse along the perimeter.

Основной недостаток известного способа состоит в том, что для нагрева под сварку использовали импульс электрического тока, что недопустимо для целого ряда приборов, у которых многие элементы конструкции электрически связаны со свариваемыми деталями, т.к. при пропускании импульса электрического тока происходит разрушение электрических соединений и проводников. Кроме того, в известном способе отсутствует операция по обезгаживанию деталей и корпуса микросхемы.The main disadvantage of this method is that an electric current pulse was used for heating under welding, which is unacceptable for a number of devices in which many structural elements are electrically connected to the parts being welded, because when a pulse of electric current is passed, the destruction of electrical connections and conductors occurs. In addition, in the known method there is no operation to degass the parts and the housing of the microcircuit.

Известен способ изготовления герметичного контейнера для радиоактивных отходов - А.с. №1235389, заявка №3790728/24-25 от 132.09.84 г. G21F 5/00, БИ №20, 1990, с.276 [2], заключающийся в изготовлении входящих элементов конструкции (деталей, сборочных единиц, узлов), сборке под пайку, пайку крышки и контейнера с одновременным заполнением внутренней полости контейнера гелием и повторным нагревом и охлаждением, и проверке на герметичность с помощью гелиевого течеискателя.A known method of manufacturing a sealed container for radioactive waste - A. with. No. 1235389, application No. 3790728 / 24-25 of 132.09.84, G21F 5/00, BI No. 20, 1990, p.276 [2], which consists in the manufacture of incoming structural elements (parts, assembly units, assemblies), assembly for soldering, soldering the lid and container while filling the inner cavity of the container with helium and reheating and cooling, and checking for leaks using a helium leak detector.

Основной недостаток известного способа состоит в том, что он не может быть использован при изготовлении прецизионных вакуумных приборов, т.к. во-первых, герметичные соединения элементов конструкции получают пайкой, а герметизация пайкой требует применения флюса, что недопустимо для внутренних полостей прецизионного прибора вследствие повышенного газовыделения, во-вторых, отсутствуют операции по обезгаживанию элементов конструкции и внутреннего объема контейнера перед окончательной герметизацией.The main disadvantage of this method is that it cannot be used in the manufacture of precision vacuum devices, because firstly, tight connections of structural elements are obtained by soldering, and sealing by soldering requires the use of flux, which is unacceptable for the internal cavities of a precision device due to increased gas evolution, secondly, there are no operations to degass the structural elements and the internal volume of the container before final sealing.

Известен способ изготовления микроэлектромеханических систем (МЭМС-изделия) - кварцевого микрогироскопа - Бритков О.М. Разработка конструкций и технологий изготовления микроэлектромеханических приборов в герметичном исполнении. Автореферат на соискание ученой степени к.т.н., М., МИЭМ, 2009 г. с.25-26, 34 с. [3], согласно которого выполняли изготовление деталей и сборочных единиц, включающее механические и физико-химические методы, затем выполняли сборку кремниевого резонатора (гироскопической системы) с помощью сварки (например, анодного сращивания) с прокладкой (из стекла или кремния), сборку магнитной системы и склеивание магнитопроводов, посадку (чипа) в корпус и разварку выводов, сборку корпуса и крышки и заварку лазером, вакуумирование и обезгаживание через отверстие в крышке, герметизацию (лазерной сваркой) и проверку на герметичность. Данный способ является наиболее близким по своей сущности к заявляемому способу.A known method of manufacturing microelectromechanical systems (MEMS products) - quartz microgyroscope - Britkov OM Development of designs and manufacturing techniques for microelectromechanical devices in a sealed design. Abstract for the degree of candidate of technical sciences, M., MIEM, 2009, pp. 25-26, 34 pp. [3], according to which the manufacture of parts and assembly units, including mechanical and physicochemical methods, was performed, then the silicon resonator (gyro system) was assembled by welding (for example, anode splicing) with a gasket (glass or silicon), magnetic assembly systems and bonding of magnetic cores, insertion (of a chip) into the casing and welding out the leads, assembly of the casing and cover and laser welding, evacuation and degassing through the hole in the cover, sealing (by laser welding) and leak testing. This method is the closest in essence to the claimed method.

Недостаток известного способа заключается в том, что для вакуумных приборов обезгаживание и вакуумирование через отверстие в крышке (после заварки корпуса лазером) не только требует больших затрат по времени процесса, но также не обеспечивает в полной мере качественного удаления адсорбированных на поверхностях гироскопических деталей летучих соединений органических веществ и окружающих газов, что ухудшает эксплуатационные характеристики и снижает ресурс работы микрогироскопа вследствие последующего (в процессе эксплуатации) внутреннего газовыделения с поверхностей находящихся в корпусе деталей и сборочных единиц.The disadvantage of this method is that for vacuum devices, degassing and evacuation through the hole in the lid (after welding the case with a laser) not only requires a large investment in process time, but also does not fully ensure the quality removal of volatile organic compounds adsorbed on the surfaces of gyroscopic parts substances and surrounding gases, which degrades performance and reduces the life of the microgyroscope due to the subsequent (during operation) internal nnego outgassing from the surfaces of parts and assembly units are in the housing.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение трудоемкости изготовления, повышение качества и обеспечение высоких технологических и эксплуатационных свойств вакуумного микрогироскопа.The technical result of the invention is to reduce the complexity of manufacturing, improving quality and ensuring high technological and operational properties of a vacuum microgyroscope.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления вакуумного микрогироскопа, включающем изготовление деталей и сборочных единиц, сборку на основании и сварку магнитной системы и кремниевого резонатора, балансировку, обезгаживание, вакуумирование и герметизацию лазерной сваркой, обезгаживание, вакуумирование и герметизацию выполняют в одном операционном цикле в герметичной вакуумной камере с остаточным давлением не более чем 5·10-5 мм рт.ст., при этом для обезгаживания основание с магнитной системой и кремниевым резонатором и крышку размещают в герметичной вакуумной камере, не соприкасаясь друг с другом, и обезгаживают одновременно при температуре не менее 150°С в течение не менее 4-х часов, а вакуумирование и герметизацию выполняют после обезгаживания, для чего основание накрывают крышкой до касания кромок основания отбортовкой крышки по всему периметру свариваемого стыка, выполняют позиционирование свариваемого стыка относительно фокальной плоскости лазерного луча и герметизируют, одновременно обеспечивая вакуумирование микрогироскопа, для чего в процессе герметизации поддерживают внутри герметичной вакуумной камеры остаточное давление не более чем 5·10-5 мм рт.ст.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a vacuum microgyroscope, including the manufacture of parts and assembly units, assembly on the base and welding of a magnetic system and a silicon resonator, balancing, degassing, evacuation and sealing by laser welding, degassing, evacuation and sealing are performed in one operational cycle in a sealed vacuum chamber with a residual pressure of not more than 5 · 10 -5 mm Hg, while for degassing the base with a magnetic system and silicon the resonator and the cover are placed in a sealed vacuum chamber without contacting each other, and degassed simultaneously at a temperature of at least 150 ° C for at least 4 hours, and evacuation and sealing is performed after degassing, for which the base is covered with a lid until it touches the edges of the base by flanging the lid around the entire perimeter of the welded joint, perform positioning of the welded joint relative to the focal plane of the laser beam and seal, while simultaneously providing evacuation of the microgyroscope, why, during the sealing process, a residual pressure of not more than 5 · 10 -5 mm Hg is maintained inside the sealed vacuum chamber.

На фиг.1 показан вакуумный микрогироскоп. Он содержит основание 1 с металлостеклянными гермовыводами 2 и кромкой под сварку 3, крышку 4 с отбортовкой под сварку 5, кремниевый резонатор 6, опору кремниевого резонатора 7, немагнитную подложку 8, магнит 9, нижний 10 и верхний 11 магнитопроводы, центрирующее кольцо 12. Коммутация выполнена соединительными проводниками 13.1 shows a vacuum microgyroscope. It contains a base 1 with metal-glass sealing leads 2 and an edge for welding 3, a cover 4 with a flanging for welding 5, a silicon resonator 6, a support for the silicon resonator 7, a non-magnetic substrate 8, a magnet 9, a lower 10 and an upper 11 magnetic cores, a centering ring 12. Switching made by connecting conductors 13.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Микрогироскоп - сложная конструкция, содержащая высокоточные детали и сборочные единицы, подвергающиеся воздействию загрязняющих веществ, при изготовлении в процессе механической и физико-химической обработки.A microgyroscope is a complex structure containing high-precision parts and assembly units exposed to pollutants during manufacture during mechanical and physico-chemical processing.

Поэтому предварительно проводят очистку деталей и сборочных единиц, составляющих конструкцию микрогироскопа. Промытые и высушенные детали и сборочные единицы необходимо в определенной последовательности собрать, сварить в блоки и системы (конкретный способ соединения блоков и систем в данной заявке не оговаривается, возможно применение диффузионной или анодной сварки, эвтектической пайки или склеивания, в зависимости от предъявляемых конструктивных требований), установить блоки и системы на основание (или в корпус) и сварить с основанием, провести обезгаживание, вакуумирование и загерметизировать, а затем проверить герметичность. Для герметизации применена лазерная сварка, позволяющая получить герметичные швы, а герметичность проверяется методом обдува на гелиевом течеискателе.Therefore, pre-cleaning parts and assembly units that make up the design of the microgyroscope. Washed and dried parts and assembly units must be assembled, welded into blocks and systems in a certain sequence (a specific method for connecting blocks and systems is not specified in this application, diffusion or anode welding, eutectic soldering or gluing may be used, depending on the design requirements) , install the blocks and systems on the base (or in the housing) and weld with the base, carry out degassing, evacuate and seal, and then check for leaks. For sealing, laser welding was used, which allows to obtain tight seams, and the tightness is checked by blowing on a helium leak detector.

Последовательность операций по сборке и сварке деталей и сборочных единиц, составляющих микрогироскоп, выглядит следующим образом.The sequence of operations for the assembly and welding of parts and assembly units constituting a microgyroscope is as follows.

Собирают основание 1 и немагнитную подложку 8 и сваривают, например, диффузионной сваркой.The base 1 and the non-magnetic substrate 8 are assembled and welded, for example, by diffusion welding.

Выполняют сборку и сварку кремниевого резонатора 6 и опоры резонатора 7.Assembly and welding of the silicon resonator 6 and the support of the resonator 7.

Собирают магнитную систему, для чего в приспособлении последовательно устанавливают нижний магнитопровод 10, магнит 9, центрирующее кольцо 12 и верхний магнитопровод 11 и сваривают блок.The magnetic system is assembled, for which purpose the lower magnetic circuit 10, the magnet 9, the centering ring 12 and the upper magnetic circuit 11 are successively installed in the device and the block is welded.

Магнитную систему устанавливают на немагнитную подложку 8 на основании 1 и сваривают. После чего на немагнитную подложку 8 устанавливают блок кремниевого резонатора 6 с опорой 7 и сваривают.The magnetic system is mounted on a non-magnetic substrate 8 on the base 1 and welded. Then on the non-magnetic substrate 8 install a block of silicon resonator 6 with a support 7 and weld.

Для обеспечения электрических связей выполняют разварку коммутирующих проводников 13 ультразвуковой или термокомпрессионной сваркой.To ensure electrical connections, the welding of the switching conductors 13 is performed by ultrasonic or thermocompression welding.

Для проверки электрических параметров блок основания 1 в составе магнитной системы, кремниевого резонатора 6 и опоры 7 устанавливают в вакуумную камеру контрольно-проверочного стенда, откачивают из камеры воздух до остаточного давления 5·10-5 мм рт.ст. и проверяют электрические параметры (например, добротность и разночастотность). Проводят балансировку кремниевого резонатора 6 и повторно проверяют электрические параметры на соответствие требованиям конструкторской документации.To check the electrical parameters, the base unit 1 as part of the magnetic system, silicon resonator 6 and support 7 is installed in the vacuum chamber of the test bench, the air is pumped out of the chamber to a residual pressure of 5 · 10 -5 mm Hg. and check the electrical parameters (for example, quality factor and different frequencies). The silicon resonator 6 is balanced and the electrical parameters are re-checked for compliance with the requirements of the design documentation.

Обезгаживание, вакуумирование и герметизацию выполняют по следующей схеме.Degassing, evacuation and sealing are performed according to the following scheme.

Блок основания 1 с установленными магнитной системой и отбалансированным кремниевым резонатором 6 и крышку 4 вставляют в отдельные гнезда специального приспособления и размещают на стойках манипулятора в герметичной вакуумной камере лазерной сварочной установки. Герметичная вакуумная камера подсоединена к откачному посту. Откачивают воздух до остаточного давления 5·10-5 мм рт.ст., включают нагрев и проводят обезгаживание при температуре 150°С в течение 4-х часов. Величина остаточного давления при обезгаживании зависит от требований по вакуумированию микрогироскопа, которые, в свою очередь, определяются заданной величиной добротности микрогироскопа. Температура нагрева и продолжительность обезгаживания подбирались опытным путем, в первую очередь, исходя из условия обеспечения прогрева деталей гироскопа и удаления из зазоров и микропор на поверхности деталей веществ, входящих в состав смазочно-охлаждающих и промывочных жидкостей и применявшихся при механической обработке (например, эмульсолы на основе мылоподобных поверхностно-активных веществ, вода и водяные пары, спирто-бензиновые растворы и др.), а также окружающих газов, адсорбированных на поверхностях деталей. По основным компонентам названных веществ температуры разложения и испарения укладываются в диапазон (90-135)°С. При меньших температурах наблюдается неполное удаление летучих компонентов и качество обезгаживания снижается. Увеличение продолжительности нагрева более 4-х часов нецелесообразно по экономическим соображениям - возрастает трудоемкость, а уменьшение продолжительности менее 4-х часов приводит к неполному обезгаживанию. После выдержки в течение 4-х часов нагрев отключают и с помощью рычагов манипулятора накрывают основание 1 крышкой 4 до касания отбортовкой 5 кромок 3 по всему периметру стыка, фиксируют в этом положении рычаги манипулятора и попеременным включением линейного привода, перемещают подлежащее сварке основание 1 микрогироскопа, ориентируя свариваемые кромки 3 относительно фокальной плоскости лазерного луча, введенного внутрь камеры через прозрачное окно. Включают лазерную установку и сваривают по периметру основание 1 микрогироскопа, перемещая и поворачивая приспособление с размещенным в нем основанием 1 микрогироскопа, одновременно поддерживая внутри герметичной вакуумной камеры вакуум с остаточным давлением не более чем 5·10-5 мм рт.ст., тем самым одновременно обеспечивается вакуумирование микрогироскопа. В рассматриваемом способе величина остаточного давления при обезгаживании и герметизации совпадает. В общем случае, условия обезгаживания и вакуумирования могут различаться, но при этом остаточное давление при обезгаживании должно быть равным или меньше остаточного давления при вакуумировании. После сварки герметичную вакуумную камеру заполняют воздухом, вынимают приспособление с микрогироскопом, разбирают и вынимают микрогироскоп.The base unit 1 with the installed magnetic system and balanced silicon resonator 6 and the cover 4 are inserted into separate sockets of the special device and placed on the manipulator racks in a sealed vacuum chamber of the laser welding unit. A sealed vacuum chamber is connected to the pumping station. Pump the air to a residual pressure of 5 · 10 -5 mm Hg, turn on heating and carry out degassing at a temperature of 150 ° C for 4 hours. The value of the residual pressure during degassing depends on the requirements for evacuation of the microgyroscope, which, in turn, are determined by the set value of the quality factor of the microgyroscope. The heating temperature and the duration of degassing were selected empirically, first of all, based on the conditions for ensuring the heating of the gyroscope parts and the removal from the gaps and micropores on the surface of the parts of the substances that are part of the lubricating coolants and flushing fluids and used during machining (for example, emulsols on based on soap-like surfactants, water and water vapor, alcohol-gasoline solutions, etc.), as well as surrounding gases adsorbed on the surfaces of parts. According to the main components of these substances, the decomposition and evaporation temperatures fall within the range of (90-135) ° С. At lower temperatures, incomplete removal of volatile components is observed and the degassing quality is reduced. An increase in the duration of heating for more than 4 hours is impractical for economic reasons - the complexity increases, and a decrease in the duration of less than 4 hours leads to incomplete degassing. After holding for 4 hours, the heating is turned off and, using the manipulator levers, cover the base 1 with a cover 4 until the flanges touch 5 edges 3 around the entire perimeter of the joint, fix the manipulator levers in this position and alternately turn on the linear actuator, move the base of the microgyroscope to be welded, orienting the welded edges 3 relative to the focal plane of the laser beam introduced into the camera through a transparent window. The laser unit is turned on and the base 1 of the microgyroscope is welded around the perimeter, moving and turning the device with the base of the microgyroscope placed in it, while simultaneously maintaining a vacuum inside the sealed vacuum chamber with a residual pressure of no more than 5 · 10 -5 mm Hg, thereby simultaneously provides evacuation of the microgyroscope. In the considered method, the value of the residual pressure during degassing and sealing is the same. In general, the conditions for degassing and evacuation may vary, but the residual pressure during degassing should be equal to or less than the residual pressure during evacuation. After welding, the sealed vacuum chamber is filled with air, the fixture with the microgyroscope is removed, the microgyroscope is disassembled and removed.

Далее проводили проверку на герметичность, она включала опрессовку микрогироскопа в гелиевой камере в течение 30-40 минут и проверку герметичности в вакуумной камере с помощью течеискателя (например, ПТИ-10, 14) при токе эмиссии Iэ≈5 мА и чувствительности uч≈0,3 мВ. Возможна проверка на герметичность по электрическим параметрам.Next, a leak test was carried out, it included pressure testing of a microgyroscope in a helium chamber for 30-40 minutes and a leak test in a vacuum chamber with a leak detector (for example, PTI-10, 14) at an emission current of I e ≈5 mA and sensitivity u h ≈ 0.3 mV. It is possible to check for leaks by electrical parameters.

Проверенный на герметичность микрогироскоп отправляется на контроль функциональных параметров, маркировку и консервацию.A micro-gyroscope checked for leaks is sent to control functional parameters, mark and preserve.

Пример выполнения способа.An example of the method.

Из пластины кремния КЭФ-4,5 физико-химическими методами изготавливали резонатор 6, опору резонатора 7 и немагнитную подложку 8 изготавливали из стекла ЛК-107, из прутка никелевого сплава 50Н вытачивали магнитопроводы 10 и 11, из сплава КСГЭ эрозионной обработкой и шлифовкой изготавливали магнит 9. Основание 1 и крышка 4 - покупные изделия. Детали и сборочные единицы подвергали очистке и промывке (в спирто-бензиновой смеси, кипятили в изопропиловом спирте с ультразвуком).The resonator 6 was made from the KEF-4,5 silicon wafer by physicochemical methods, the resonator support 7 and the non-magnetic substrate 8 were made of LK-107 glass, the magnetic cores 10 and 11 were made from a 50N nickel alloy rod, and a magnet was made from KSGE alloy by erosion and grinding 9. Base 1 and cover 4 are purchased items. Parts and assembly units were subjected to cleaning and washing (in an alcohol-gasoline mixture, boiled in isopropyl alcohol with ultrasound).

Собирали основание 1 и немагнитную подложку 8 и сваривали диффузионной сваркой.The base 1 and non-magnetic substrate 8 were assembled and welded by diffusion welding.

Выполняли сборку и сварку кремниевого резонатора 6 и опоры резонатора 7.The silicon resonator 6 and the resonator support 7 were assembled and welded.

Собирали блок магнитной системы, для чего последовательно в приспособлении устанавливали нижний магнитопровод 10, магнит 9 и верхний магнитопровод 11 и сваривали.The magnetic system unit was assembled, for which the lower magnetic circuit 10, the magnet 9 and the upper magnetic circuit 11 were successively installed in the device and welded.

Далее магнитную систему устанавливали на немагнитную подложку 8 на основании 1 и сваривали. После чего на немагнитную подложку 8 устанавливали блок кремниевого резонатора 6 с опорой 7 и сваривали с немагнитной подложкой 8.Next, the magnetic system was mounted on a non-magnetic substrate 8 on the base 1 and welded. After that, a silicon resonator block 6 with a support 7 was mounted on a non-magnetic substrate 8 and welded to a non-magnetic substrate 8.

Для обеспечения электрических связей выполняли разварку коммутирующих проводников 13 ультразвуковой (или термокомпрессионной) сваркой.To ensure electrical connections, welding of the switching conductors 13 was performed by ultrasonic (or thermocompression) welding.

Устанавливали собранный и сваренный на основании 1 блок в составе магнитной системы и кремниевого резонатора 6, опоры 7, немагнитной подложки 8 в вакуумную камеру контрольно-проверочного стенда, откачивали из вакуумной камеры воздух до остаточного давления 5-10-5 мм рт.ст. и проверяли электрические параметры (добротность и разночастотность). Проводили балансировку кремниевого резонатора 6 и повторно проверяли электрические параметры на соответствие требованиям конструкторской документации.The unit assembled and welded on the basis of 1 was installed as part of the magnetic system and silicon resonator 6, support 7, non-magnetic substrate 8 into the vacuum chamber of the test bench, air was pumped out of the vacuum chamber to a residual pressure of 5-10 -5 mm Hg. and checked the electrical parameters (quality factor and different frequencies). The silicon resonator 6 was balanced and the electrical parameters were re-checked for compliance with the requirements of the design documentation.

После балансировки основание 1 с магнитной системой и отбалансированным кремниевым резонатором 6 и крышку 4 вставляли в отдельные гнезда специального приспособления и размещали на стойках манипулятора в герметичной вакуумной камере лазерной сварочной установки. Герметичную вакуумную камеру подсоединяли к откачному посту. Откачивали воздух до остаточного давления 5·10-5 мм рт.ст., включали нагрев и проводили обезгаживание при 150°С в течение 4-х часов. После выдержки в течение 4-х часов нагрев отключали и с помощью рычагов манипулятора накрывали основание 1 крышкой 4 до касания отбортовкой 5 кромок 3 по всему периметру стыка, фиксировали в этом положении рычаги манипулятора и попеременным включением линейного привода, перемещали подлежащее сварке основание 1 микрогироскопа, ориентируя свариваемые кромки 3 относительно фокальной плоскости лазерного луча, введенного внутрь камеры через прозрачное окно. Включали лазерную установку и сваривали по периметру основание 1 микрогироскопа, перемещая и поворачивая приспособление с размещенным в нем основанием 1 микрогироскопа, одновременно поддерживая внутри герметичной вакуумной камеры вакуум с остаточным давлением не более чем 5·10-5 мм рт.ст. После сварки герметичную вакуумную камеру заполняли воздухом, вынимали приспособление с микрогироскопом, разбирали и вынимали микрогироскоп.After balancing, the base 1 with a magnetic system and a balanced silicon resonator 6 and a cover 4 were inserted into separate sockets of a special device and placed on the posts of the manipulator in a sealed vacuum chamber of a laser welding machine. A sealed vacuum chamber was connected to a pumping station. The air was evacuated to a residual pressure of 5 · 10 -5 mm Hg, the heating was turned on and degassing was carried out at 150 ° C for 4 hours. After holding for 4 hours, the heating was turned off and, using the manipulator levers, the base 1 was covered with a cover 4 until the flanges touched 5 edges 3 around the entire perimeter of the joint, the manipulator levers were fixed in this position and the linear actuator was switched on alternately, the microgyroscope base 1 to be welded was moved orienting the welded edges 3 relative to the focal plane of the laser beam introduced into the camera through a transparent window. The laser unit was turned on and the base 1 of the microgyroscope was welded around the perimeter, moving and rotating the device with the base of the microgyroscope placed in it, while simultaneously maintaining a vacuum with a residual pressure of not more than 5 · 10 -5 mm Hg inside the sealed vacuum chamber. After welding, the sealed vacuum chamber was filled with air, the fixture with the microgyroscope was removed, the microgyroscope was disassembled and removed.

Далее проводили проверку на герметичность, она включала опрессовку микрогироскопа в гелиевой камере в течение 30-40 минут и проверку герметичности в вакуумной камере с помощью течеискателя (ПТИ-10, 14) при токе эмиссии Iэ≈5 мА и чувствительности uч≈0,3 мВ.Next, a leak test was performed, it included pressure testing of a microgyroscope in a helium chamber for 30-40 minutes and a leak test in a vacuum chamber using a leak detector (PTI-10, 14) at an emission current of I e ≈5 mA and sensitivity u h ≈ 0, 3 mV.

Дополнительно проводили проверку на герметичность на специальном стенде по величине добротности резонатора 6.Additionally, a leak test was performed on a special stand by the value of the Q factor of the resonator 6.

Проверенный на герметичность микрогироскоп отправляли на контроль функциональных параметров, маркировку и консервацию.The microgyroscope checked for leaks was sent for monitoring of functional parameters, labeling and preservation.

Разработанный способ изготовления вакуумного микрогироскопа снижает трудоемкость изготовления микрогироскопа и обеспечивает необходимые качественные и эксплуатационные требования, предъявляемые к прецизионным гироскопическим приборам.The developed method for manufacturing a vacuum microgyroscope reduces the complexity of manufacturing a microgyroscope and provides the necessary quality and operational requirements for precision gyroscopic devices.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. №1700640, H01L 21/48, заявка №4713636/21 от 04.07.89. БИ 1991, №47, с.211.1. A.S. No. 1700640, H01L 21/48, application No. 4713636/21 dated 04.07.89. BI 1991, No. 47, p. 211.

2. А.с. №1235389, заявка №3790728/24-25 от 13.09.84 г., G21F 5/00, БИ №20, 1990, с.276.2. A.S. No. 1235389, application No. 3790728 / 24-25 of 09/13/84, G21F 5/00, BI No. 20, 1990, p.276.

3. Бритков О.М. Разработка конструкций и технологий изготовления микроэлектромеханических приборов в герметичном исполнении. Автореферат на соискание ученой степени к.т.н., М., МИЭМ, 2009 г. с.25-26, 34 с.3. Britkov O.M. Development of designs and manufacturing techniques for microelectromechanical devices in a sealed design. Abstract for the degree of candidate of technical sciences, M., MIEM, 2009, pp. 25-26, 34 pp.

Claims (1)

Способ изготовления вакуумного микрогироскопа, включающий изготовление деталей и сборочных единиц, сборку на основании и сварку магнитной системы и кремниевого резонатора, балансировку, обезгаживание, вакуумирование и герметизацию лазерной сваркой, отличающийся тем, что обезгаживание, вакуумирование и герметизацию выполняют в одном операционном цикле в герметичной вакуумной камере с остаточным давлением не более чем 5·10-5 мм рт.ст, при этом для обезгаживания основание с магнитной системой и кремниевым резонатором и крышку размещают в герметичной вакуумной камере, не соприкасая друг с другом, и обезгаживают одновременно при температуре не менее 150°С в течение не менее 4-х часов, а вакуумирование и герметизацию выполняют после обезгаживания, для чего основание накрывают крышкой до касания кромок основания отбортовкой крышки по всему периметру свариваемого стыка, выполняют позиционирование свариваемого стыка относительно фокальной плоскости лазерного луча и герметизируют, одновременно обеспечивая вакуумирование микрогироскопа, для чего при герметизации поддерживают внутри герметичной вакуумной камеры остаточное давление не более чем 5·10-5 мм рт.ст. A method of manufacturing a vacuum microgyroscope, including the manufacture of parts and assembly units, assembly on the base and welding of a magnetic system and a silicon resonator, balancing, degassing, evacuating and sealing by laser welding, characterized in that the degassing, evacuation and sealing is performed in one operation cycle in a sealed vacuum a chamber with a residual pressure of not more than 5 · 10 -5 mm RT.article, while for degassing the base with a magnetic system and a silicon resonator and a cover are placed in sealed vacuum chamber, not in contact with each other, and degassed simultaneously at a temperature of at least 150 ° C for at least 4 hours, and evacuation and sealing is performed after degassing, for which the base is covered with a lid until the edges of the base are touched by flanging the lid throughout the perimeter of the welded joint, perform the positioning of the welded joint relative to the focal plane of the laser beam and seal, while simultaneously providing evacuation of the microgyroscope, for which t within a sealed vacuum chamber residual pressure of not more than 5 × 10 -5 Torr
RU2012150514/28A 2012-11-26 2012-11-26 Vacuum microgyroscope manufacturing method RU2521678C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012150514/28A RU2521678C1 (en) 2012-11-26 2012-11-26 Vacuum microgyroscope manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012150514/28A RU2521678C1 (en) 2012-11-26 2012-11-26 Vacuum microgyroscope manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012150514A RU2012150514A (en) 2014-06-10
RU2521678C1 true RU2521678C1 (en) 2014-07-10

Family

ID=51213852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012150514/28A RU2521678C1 (en) 2012-11-26 2012-11-26 Vacuum microgyroscope manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2521678C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2638566C2 (en) * 2016-02-16 2017-12-14 Публичное Акционерное Общество "Тамбовский завод "Электроприбор" Method of increasing reliability of ring laser gyroscopes
RU2712927C1 (en) * 2019-06-25 2020-02-03 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Microgyroscope manufacturing method
RU2784820C1 (en) * 2022-04-12 2022-11-29 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method for manufacturing a microgyroscope

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1700640A1 (en) * 1989-07-04 1991-12-23 Предприятие П/Я М-5864 Method of manufacture of packages of hybrid integrated circuits
RU2076391C1 (en) * 1993-11-11 1997-03-27 Станислав Степанович Волков Method for manufacturing cases of hybrid integrated circuits
RU2138140C1 (en) * 1998-11-30 1999-09-20 Самарцев Николай Борисович Method for manufacturing hybrid integrated circuits and printed-circuit boards on polymeric substrate
RU2266521C1 (en) * 2004-06-07 2005-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Таганрогский государственный радиотехнический университет" (ТРТУ) Integrating micromechanical gyro

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1700640A1 (en) * 1989-07-04 1991-12-23 Предприятие П/Я М-5864 Method of manufacture of packages of hybrid integrated circuits
RU2076391C1 (en) * 1993-11-11 1997-03-27 Станислав Степанович Волков Method for manufacturing cases of hybrid integrated circuits
RU2138140C1 (en) * 1998-11-30 1999-09-20 Самарцев Николай Борисович Method for manufacturing hybrid integrated circuits and printed-circuit boards on polymeric substrate
RU2266521C1 (en) * 2004-06-07 2005-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Таганрогский государственный радиотехнический университет" (ТРТУ) Integrating micromechanical gyro

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БРИТКОВ О.М. Разработка конструкций и технологий изготовления микроэлектромеханических приборов в герметичном исполнении. Автореф. дис.. канд. техн. наук, М., МИЭМ, 2009г. с.25-26. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2638566C2 (en) * 2016-02-16 2017-12-14 Публичное Акционерное Общество "Тамбовский завод "Электроприбор" Method of increasing reliability of ring laser gyroscopes
RU2712927C1 (en) * 2019-06-25 2020-02-03 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Microgyroscope manufacturing method
RU2784820C1 (en) * 2022-04-12 2022-11-29 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method for manufacturing a microgyroscope

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012150514A (en) 2014-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8546748B2 (en) Helium barrier atom chamber
BRPI0905197A2 (en) method of introducing a reactive material into a vacuum chamber
EP1733414B1 (en) Cold atom system with atom chip wall
TW201351517A (en) Plating method and plating device
RU2521678C1 (en) Vacuum microgyroscope manufacturing method
CN106370365B (en) The leak hunting method of liquid packaging device
JP6337293B2 (en) Gas permeability measuring device
US20160217971A1 (en) Charged Particle Beam Device and Sample Holder for Charged Particle Beam Device
TW201518704A (en) Airtight detection device
JP5479321B2 (en) Transport pod interface and analyzer
Jin et al. MEMS vacuum packaging technology and applications
Nizamani et al. Versatile ultra high vacuum system for ion trap experiments: Design and implementation
KR102150637B1 (en) Atomic vapor cell manufacturing by optical contact and method therof
KR100532174B1 (en) A Method for Testing an Electronic Component Using Hydrofluoroethers as Test Liquid
JP3870939B2 (en) Airtight test method and apparatus
RU2712927C1 (en) Microgyroscope manufacturing method
CN103676619A (en) Hermetic sealing of atomic sensor using sol-gel technique
Greenberg Vacuum and optical designs for an open-access trapped ion quantum processor
RU2599409C1 (en) Method of controlling tightness of article housing elements
US3767283A (en) Improvements in or relating to electron discharge devices
JP4002148B2 (en) Heat pipe leak inspection method and inspection apparatus therefor
RU2638566C2 (en) Method of increasing reliability of ring laser gyroscopes
JPH08330286A (en) Plasma treatment device
RU2709096C1 (en) Method of micropack sealing
US3143594A (en) Demountable multiple stage ultra-high vacuum system