RU2746763C1

RU2746763C1 - Micromechanical accelerometer

Info

Publication number: RU2746763C1
Application number: RU2020130331A
Authority: RU
Inventors: Андрей Николаевич Косторной; Сергей Геннадьевич Миронов; Константин Сергеевич Аксенов; Сергей Сергеевич Брыкало; Александр Вячеславович Ткачев; Александр Александрович Кашаев; Сергей Владимирович Малыгин; Марина Юрьевна Комарова; Виктор Алексеевич Радаев
Original assignee: Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ")
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2021-04-20

Abstract

FIELD: instrumentation.SUBSTANCE: invention relates to the field of instrumentation and can be used in the manufacture of micromechanical accelerometers, microgyroscopes, integral pressure sensors. The micromechanical accelerometer contains a base, a sensing element consisting of upper and lower covers, an inertial mass, a separating layer, and an adhesive sealant. The separating layer consists of a decoupling plane, a glass substrate, glass microspheres. On the one hand, microwells or grooves or depressions are formed in the decoupling plane, on the other hand, attachment pads to the lower cover of the sensitive element are formed, made along the periphery of the decoupling plane, glass microspheres are installed in microwells or grooves or grooves, adhesive sealant is applied between the decoupling plane - glass microspheres - a glass substrate.EFFECT: improved accuracy of the micromechanical accelerometer.3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при изготовлении микромеханических акселерометров, микрогироскопов, интегральных датчиков давления.The invention relates to the field of instrumentation and can be used in the manufacture of micromechanical accelerometers, microgyroscopes, integral pressure sensors.

Известно устройство, где чувствительный элемент (ЧЭ) микромеханического акселерометра, изготовлен из монокристаллического кремния и стеклянной подложки из боросиликатного стекла. Причем инерционная масса - маятник, рамка, упругие торсионы, площадки крепления к стеклянной подложки сформированы, заодно методом жидкостного травления и соединены через площадки крепления методом анодной посадки с подложкой из боросиликатного стекла [1].A device is known where the sensitive element (SE) of a micromechanical accelerometer is made of monocrystalline silicon and a glass substrate made of borosilicate glass. Moreover, the inertial mass - a pendulum, a frame, elastic torsion bars, areas of attachment to the glass substrate are formed, at the same time by the method of liquid etching and connected through the attachment areas by the method of anodic fit with a substrate made of borosilicate glass [1].

Недостатком данного устройства является то, что при производстве микромеханических акселерометров, а именно ЧЭ возникают механические напряжение в ЧЭ. Эти напряжения приводят к значительным погрешностям микромеханического акселерометра. При изготовлении датчиков чувствительный элемент монтируется в корпусе простым приклеиванием поверхности ЧЭ к основанию. Боросиликатное стекло, применяемое для анодной сварки, при изготовлении ЧЭ имеет, низкую теплопроводность по сравнению с кремнием. Так при воздействии положительных и отрицательных температур в стеклянной подложке возникают большое напряжение, которое происходит во время переходного теплового режима. Такое относительно большое механическое напряжение приводит к погрешностям акселерометра, которое не могут быть компенсированы алгоритмически из-за временной зависимости переходного процесса. Другим недостатком является наличие клея-герметика на стеклянной подложке. Клей - герметик, нанесенный на основание микромеханического акселерометра и соответственно на одну из сторон стеклянной подложки также является источником напряжений. Эти напряжения зависят от температуры и влияют на чувствительность датчика и на смещение нулевого сигнала. Чтобы обеспечить прочность соединения от вибраций, ударов область клеевого соединения должна быть достаточно большой, а увеличение площади клеевого соединения повышает воздействие напряжений на чувствительный элемент датчика. Таким образом, напряжения, вызванные разницей между коэффициентами теплового расширения монокристаллического кремния, боросиликатного стекла из которых изготовлен чувствительный элемент датчика, а также основания корпуса микромеханического акселерометра и клея- герметика увеличивают смещение нулевого сигнала акселерометра, а это уменьшает точность микромеханического акселерометра.The disadvantage of this device is that during the production of micromechanical accelerometers, namely SE, mechanical stress occurs in the SE. These stresses lead to significant errors in the micromechanical accelerometer. In the manufacture of sensors, the sensitive element is mounted in the housing by simply gluing the SE surface to the base. Borosilicate glass, used for anodic welding, in the manufacture of CE has a low thermal conductivity in comparison with silicon. Thus, when exposed to positive and negative temperatures, a large voltage arises in the glass substrate, which occurs during a transient thermal regime. Such a relatively high mechanical stress leads to errors in the accelerometer, which cannot be compensated algorithmically due to the time dependence of the transient. Another disadvantage is the presence of an adhesive sealant on the glass substrate. Glue - a sealant applied to the base of the micromechanical accelerometer and, accordingly, to one of the sides of the glass substrate is also a source of stress. These voltages are temperature dependent and affect sensor sensitivity and zero offset. In order to ensure the strength of the bond against vibrations, the impact area must be large enough, and the increase in the area of the adhesive bond increases the stress on the sensor element. Thus, the stresses caused by the difference between the coefficients of thermal expansion of monocrystalline silicon, borosilicate glass from which the sensitive element of the sensor is made, as well as the base of the housing of the micromechanical accelerometer and adhesive sealant, increase the displacement of the zero signal of the accelerometer, and this reduces the accuracy of the micromechanical accelerometer.

Известна конструкция, содержащая опоры, крепежные элементы, гибкие балки. Гибкие балки предназначены фильтровать деформации основания, тем самым минимизировать передачу термомеханических напряжений от основания к ЧЭ микромеханического акселерометра [2].Known structure containing supports, fasteners, flexible beams. Flexible beams are designed to filter the deformations of the base, thereby minimizing the transfer of thermomechanical stresses from the base to the SE of the micromechanical accelerometer [2].

Это решение позволяет улучшить характеристики статической развязки термомеханических напряжений между ЧЭ микромеханического акселерометра и его основанием. Однако, это решение полностью не устраняет влияние термомеханических напряжений на ЧЭ потому, что крепежная конструкция является гиперстатической, то есть имеется больше точек крепления, чем строго необходимо для подавления всех степеней свободы. Несмотря на статическую развязку, обеспечиваемую гибкими балками, некоторая деформация основания все равно будет передаваться ЧЭ микромеханического акселерометра.This solution improves the characteristics of the static isolation of thermomechanical stresses between the SE of the micromechanical accelerometer and its base. However, this solution does not completely eliminate the effect of thermomechanical stresses on the SE, because the fastening structure is hyperstatic, that is, there are more attachment points than is strictly necessary to suppress all degrees of freedom. Despite the static decoupling provided by flexible beams, some deformation of the base will still be transmitted to the SE of the micromechanical accelerometer.

Известно устройство, где чувствительный элемент механически отсоединен от основания микромеханического датчика через разделительный слой. Одной из форм такого разделительного слоя является каркас вокруг внешней рамки чувствительного элемента [3]. Такая конструкция является высокоэффективной, но ее недостаток заключается в том, что каркас вокруг внешней рамки значительно увеличивает размер устройства. Кроме того, сборку, то есть собранный чувствительный элемент перед сращиванием или анодным соединением необходимо точно позиционировать. Погрешность позиционирования приведет к дисбалансу всей колебательной системы и соответственно к возникновению напряжений и, следовательно, к значительному увеличению передающихся деформаций.A device is known where the sensitive element is mechanically disconnected from the base of the micromechanical sensor through a separating layer. One of the forms of such a separating layer is a frame around the outer frame of the sensitive element [3]. This design is highly efficient, but the disadvantage is that the frame around the outer frame greatly increases the size of the device. In addition, the assembly, i.e. the assembled sensing element, must be precisely positioned prior to splice or anode connection. A positioning error will lead to an imbalance of the entire oscillatory system and, accordingly, to the occurrence of stresses and, therefore, to a significant increase in the transmitted deformations.

Следовательно, такая конструкция не устраняет полностью пластичные деформации, передающиеся от основания к ЧЭ датчика. А это вызывает смещение выходного сигнала в отсутствии измеряемого параметра и, следовательно, снижает точность микромеханического акселерометра.Consequently, this design does not completely eliminate the plastic deformations transmitted from the base to the SE of the sensor. This causes a shift in the output signal in the absence of a measurable parameter and, therefore, reduces the accuracy of the micromechanical accelerometer.

Таким образом, разделительный слой должен обладать достаточной упругостью и достаточной жесткостью, не должен быть абсолютно жестким. Разделительный слой должен быть достаточно упругим, чтобы погасить, снизить до минимума деформацию, создаваемую механическими напряжениями, возникающими при воздействии вредных факторов на микромеханический акселерометр и далее на основание и затем на ЧЭ микромеханического акселерометра.Thus, the separating layer must have sufficient elasticity and sufficient rigidity, it must not be absolutely rigid. The separating layer should be elastic enough to damp, reduce to a minimum the deformation created by mechanical stresses arising from the impact of harmful factors on the micromechanical accelerometer and then on the base and then on the SE of the micromechanical accelerometer.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышения точности микромеханического акселерометра.The problem to be solved by the invention is to improve the accuracy of the micromechanical accelerometer.

1. Для достижения этого в микромеханическом акселерометре, содержащем основание, чувствительный элемент, состоящий из верхней и нижней крышек, инерционной массы, соединенной через упругий подвес с внешней рамкой, разделительный слой и клей - герметик, согласно изобретению, разделительный слой состоит из развязывающей плоскости, стеклянной подложки, стеклянных микрошариков размером не более 500 мкм, с одной стороны в развязывающей плоскости сформированы микролунки или канавки или углубления, с другой стороны сформированы площадки крепления к нижней крышки чувствительного элемента, выполненные по периферии развязывающей плоскости, стеклянные микрошарики установлении в микролунки или канавки или углубления, причем стеклянные микрошарики размещены в микролунки или канавки или углубления на не менее 1/3, клей - герметик нанесен между развязывающей плоскостью - стеклянными микрошариками - стеклянной подложкой.1. To achieve this, in a micromechanical accelerometer containing a base, a sensitive element consisting of upper and lower covers, an inertial mass connected through an elastic suspension to an outer frame, a separating layer and a sealant adhesive, according to the invention, the separating layer consists of a decoupling plane, glass substrate, glass microspheres with a size of not more than 500 microns, on the one hand, microwells or grooves or recesses are formed in the decoupling plane, on the other hand, areas of attachment to the bottom cover of the sensitive element are formed, made along the periphery of the decoupling plane, glass microspheres are installed in microwells or grooves, or recesses, and glass microspheres are placed in microwells or grooves or recesses for at least 1/3, glue - sealant is applied between the decoupling plane - glass microspheres - glass substrate.

2. Микромеханический акселерометр по п. 1, согласно изобретению, в развязывающей плоскости, с одной стороны сформированы площадки крепления к стеклянной подложки, выполненные по периметру развязывающей плоскости, а с другой сформированы микролунки или канавки или углубления для установки стеклянных микрошариков, клей -герметик нанесен между развязывающей плоскостью - стеклянными микрошариками - нижней крышкой чувствительного элемента.2. The micromechanical accelerometer according to claim 1, according to the invention, in the decoupling plane, on one side there are formed pads for attachment to the glass substrate, made along the perimeter of the decoupling plane, and on the other, microwells or grooves or recesses are formed for installing glass microspheres, an adhesive sealant is applied between the decoupling plane - glass microspheres - the lower cover of the sensitive element.

3. Микромеханический акселерометр по п. 1, согласно изобретению, в развязывающей плоскости с обеих сторон сформированы микролунки или канавки или углубления для установки стеклянных микрошариков, клей -герметик нанесен между развязывающей плоскостью - стеклянными микрошариками - нижней крышкой чувствительного элемента и между развязывающей плоскостью - стеклянными микрошариками - стеклянной подложкой.3. Micromechanical accelerometer according to claim 1, according to the invention, microwells or grooves or recesses are formed on both sides in the decoupling plane for installing glass microspheres, an adhesive sealant is applied between the decoupling plane - glass microspheres - the bottom cover of the sensitive element and between the decoupling plane - glass microspheres - a glass substrate.

Отличительными признаками заявленного устройства является то, что разделительный слой состоит из развязывающей плоскости, стеклянной подложки, стеклянных микрошариков размером не более 500 мкм, с одной стороны в развязывающей плоскости сформированы микролунки или канавки или углубления, с другой стороны сформированы площадки крепления к нижней крышки чувствительного элемента, выполненные по периферии развязывающей плоскости, стеклянные микрошарики установленны в микролунки или канавки или углубления, причем стеклянные микрошарики углублены в микролунки или канавки или углубления на не менее 1/3, клей - герметик нанесен между развязывающей плоскостью - стеклянными микрошариками - стеклянной подложкой.Distinctive features of the claimed device are that the separating layer consists of a decoupling plane, a glass substrate, glass microspheres with a size of not more than 500 microns, on the one hand, microwells or grooves or recesses are formed in the decoupling plane, on the other hand, there are areas for attachment to the lower cover of the sensitive element , made along the periphery of the decoupling plane, glass microspheres are installed in microwells or grooves or recesses, and the glass microspheres are deepened into microwells or grooves or recesses by at least 1/3, glue - sealant is applied between the decoupling plane - glass microspheres - glass substrate.

Допустимо, что, в развязывающей плоскости, с одной стороны сформированы площадки крепления к стеклянной подложки, выполненные по периметру развязывающей плоскости, а с другой сформированы микролунки или канавки или углубления для установки стеклянных микрошариков., клей - герметик нанесен между развязывающей плоскостью - стеклянными микрошариками - нижней крышкой чувствительного элемента.It is possible that, in the decoupling plane, on the one hand, there are formed pads for attachment to the glass substrate, made along the perimeter of the decoupling plane, and on the other, microwells or grooves or recesses for installing glass microspheres are formed., Glue - sealant is applied between the decoupling plane - glass microspheres - bottom cover of the sensing element.

Допустимо, что в развязывающей плоскости с обеих сторон сформированы микролунки или канавки или углубления для установки стеклянных микрошариков, клей - герметик нанесен между развязывающей плоскостью - стеклянными микрошариками - нижней крышкой чувствительного элемента и между развязывающей плоскостью - стеклянными микрошариками - стеклянной подложкой.It is possible that microwells or grooves or recesses are formed in the decoupling plane on both sides for installing glass microspheres, glue - sealant is applied between the decoupling plane - glass microspheres - the lower cover of the sensitive element and between the decoupling plane - glass microspheres - a glass substrate.

Применение стеклянных микрошариков, а именно их укладка в микролунки или канавки или углубления и укладка клея - герметика при воздействии температур в широком диапазоне препятствуют деформациям, передающимся от основания к ЧЭ. Тем самым, уменьшается смещение нулевого сигнала от воздействия положительных и отрицательных температуры. Размещение калиброванных стеклянных микрошариков в развязывающей плоскости с одной или с другой стороны или с обеих сторон, а также использование стеклянной подложки как дополнительный фильтр -барьер, препятствуют передающийся деформации от основания, обеспечивая высокую надежность при вибрациях, ударах (улучшают ударную вязкость) и термоциклах. Размещение стеклянных микрошариков диаметром не более 500 мкм в микролунки или канавки или углубления и укладка клея - герметика эффективно обеспечивает такое свойство разделительного слоя. Стеклянные микрошарики, установленные в микролунки или канавки или углубления взаимно соединяются в клее-герметике, обеспечивая сопротивление разным силам, прикладываемым к поверхности ЧЭ, таким как растяжение, сжатие или изгиб, и улучшают структурную целостность. Условием выполнения положительного эффекта заявляемого устройства является применение стеклянных микрошариков и их размещение в специально сформированных микролунках или канавках или углублениях. Кроме микролунок, вмещающих 1-5 стеклянных микрошариков, могут быть канавки, сформированные вдоль развязывающей плоскости или углубления, размещенные на развязывающей плоскости. Таким образом, обеспечивается надежная фиксация между развязывающей плоскостью и стеклянной подложкой или между развязывающей плоскостью и нижней крышкой ЧЭ или между развязывающей плоскостью и стеклянной подложкой и нижней крышкой ЧЭ.The use of glass microspheres, namely, their placement in microwells or grooves or recesses and the placement of glue-sealant when exposed to temperatures in a wide range, prevent deformations transmitted from the base to the SE. Thus, the offset of the zero signal from the influence of positive and negative temperatures is reduced. The placement of calibrated glass microspheres in the decoupling plane on one or the other side or on both sides, as well as the use of a glass substrate as an additional filter-barrier, prevents the transmitted deformation from the base, providing high reliability during vibration, shock (improve toughness) and thermal cycles. Placement of glass microspheres with a diameter of not more than 500 microns in microwells or grooves or depressions and placement of glue - the sealant effectively ensures this property of the separating layer. Glass microspheres installed in microwells or grooves or depressions are mutually connected in the adhesive sealant, providing resistance to various forces applied to the SE surface, such as tension, compression or bending, and improve structural integrity. The condition for the positive effect of the claimed device is the use of glass microspheres and their placement in specially formed microwells or grooves or recesses. In addition to microwells containing 1-5 glass microspheres, there may be grooves formed along the decoupling plane or recesses located on the decoupling plane. Thus, a reliable fixation is provided between the decoupling plane and the glass substrate or between the decoupling plane and the SE lower cover or between the decoupling plane and the glass substrate and the SE lower cover.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами фиг. 1а, 1б, 1в; фиг. 2а, 2б, 2в, фиг. 3, фиг. 4а, 4б.The invention is illustrated by the drawings: FIG. 1a, 1b, 1c; fig. 2a, 2b, 2c, fig. 3, fig. 4a, 4b.

На фиг. 1а, 1б, 1в изображен микромеханический акселерометр с разными вариантами размещения микрошариков на развязывающей плоскости. На фиг. 2а, 2б, 2в, 2г изображен пример реализации развязывающей плоскости с различными сформированными вытравленными структурами. Например на фиг. 2а с сформированными микролунками. На фиг. 2б сформированные канавки, вытравленные в кремниевой монокристаллической пластине, например на глубину 1/3 диаметра, применяемых стеклянных микрошариков. На фиг. 2в. 2г сформированные углубления, которые по линейным размерам больше микролунок и канавок. На фиг. 3а, 3б, изображены варианты размещения стеклянных микрошариков с обеих сторон развязывающей плоскости. Так на фиг. 3а стеклянные микрошарики смещены относительно друг друга с обеих сторон. На фиг. 3в изображена развязывающая плоскость с размещением стеклянных микрошариков в углубление с одной стороны и площадок крепления к нижней крышке ЧЭ или к стеклянной подложки с другой стороны. На фиг. 4а, 4б изображена сторона развязывающей плоскости с вариантами размещения площадок крепления к нижней крышки ЧЭ и площадок крепления к стеклянной подложки, где:FIG. 1a, 1b, 1c depicts a micromechanical accelerometer with different options for placing microspheres on the decoupling plane. FIG. 2a, 2b, 2c, 2d show an example of the implementation of a decoupling plane with various formed etched structures. For example, in FIG. 2a with formed microwells. FIG. 2b, formed grooves etched into a silicon monocrystalline wafer, for example, to a depth of 1/3 of the diameter, of glass microspheres used. FIG. 2c. 2d formed depressions, which are larger in linear dimensions than microwells and grooves. FIG. 3a, 3b show options for placing glass microspheres on both sides of the decoupling plane. Thus, in FIG. 3a, the glass microspheres are offset from each other on both sides. FIG. 3c shows a decoupling plane with the placement of glass microspheres in a recess on one side and attachment pads to the bottom cover of the SE or to a glass substrate on the other side. FIG. 4a, 4b show the side of the decoupling plane with options for placing the pads for attachment to the bottom cover of the SE and sites for attachment to the glass substrate, where:

1 - инерционная масса;1 - inertial mass;

2 - верхняя крышка;2 - top cover;

3 - нижняя крышка;3 - bottom cover;

4 - упругий подвес;4 - elastic suspension;

5 - микролунки;5 - microwells;

6 - стеклянные микрошарики;6 - glass microspheres;

7 - внешняя рамка ЧЭ;7 - outer frame of the SE;

8 - развязывающая плоскость;8 - decoupling plane;

9 - площадки крепления к нижней крышки ЧЭ;9 - platforms for attachment to the bottom cover of the SE;

10 - площадки крепления к стеклянной подложки;10 - areas of attachment to the glass substrate;

11 - стеклянная подложка;11 - glass substrate;

12 - основание.12 - base.

Микромеханический акселерометр содержит чувствительный элемент, состоящий из инерционной массы 1, заключенной между верхней 2 и нижней крышками 3. Инерционная масса 1 соединена с внешней рамкой ЧЭ 7 через упругий подвес 4. Внешняя рамка ЧЭ 7 соединена с верхней крышкой 2 и нижней крышкой 3 методом анодной сварки или прямого сращивания. Между чувствительным элементом, его нижней крышкой 3 и основанием 12 расположен разделительный слой, состоящий из развязывающей плоскости 8, с размещенными на ней в микролунках 5 стеклянных микрошариков 6 и стеклянные подложки 11, а также клея-герметика. В одном варианте площадки крепления нижней крышки ЧЭ 9 фиксируют развязывающую плоскость 8 к нижней крышке 3 чувствительного элемента. Во втором варианте площадки крепления стеклянной подложке 10 фиксируют развязывающую плоскость 8 к стеклянной подложки 11. В третьем варианте в развязывающей плоскости 8 с обеих сторон сформированы микролунки 5 и размещенными в них стеклянными микрошариками 6 с клеем - герметиком фиксируют нижнюю крышку ЧЭ 3 и стеклянную подложку 11 к развязывающей плоскости 8 с обеих сторон. Стеклянная подложка 11 через эластичный клей размещена на основании 12.The micromechanical accelerometer contains a sensitive element consisting of an inertial mass 1 enclosed between the upper 2 and lower covers 3. The inertial mass 1 is connected to the external frame of the SE 7 through an elastic suspension 4. The outer frame of the SE 7 is connected to the upper cover 2 and the lower cover 3 by the anode method welding or direct splicing. Between the sensing element, its lower cover 3 and the base 12, there is a separating layer consisting of a decoupling plane 8, with glass microspheres 6 and glass substrates 11 placed on it in microwells 5 and glass substrates 11, as well as an adhesive sealant. In one version of the mounting platform for the lower cover of the SE 9, the decoupling plane 8 is fixed to the lower cover 3 of the sensitive element. In the second version of the attachment area to the glass substrate 10, the decoupling plane 8 is fixed to the glass substrate 11. In the third version, in the decoupling plane 8, microwells 5 are formed on both sides and the glass microspheres 6 with glue - sealant are placed in them, the bottom cover of the SE 3 and the glass substrate 11 are fixed to the decoupling plane 8 on both sides. Glass substrate 11 is placed on base 12 through elastic glue.

Микромеханический акселерометр работает следующим образом. При действии ускорения инерционная масса 1 поворачивается на угол, определяемый свойствами упругих подвесов 4 и величиной измеряемого ускорения и, измеряя отклонение инерционной массы 1, например емкостным способом, можно судить о величине воздействующего ускорения.The micromechanical accelerometer works as follows. Under the action of acceleration, the inertial mass 1 rotates through an angle determined by the properties of elastic suspensions 4 and the magnitude of the measured acceleration, and by measuring the deviation of the inertial mass 1, for example by a capacitive method, one can judge the magnitude of the acting acceleration.

Стеклянные микрошарики 6 при воздействии внешних вредных факторов, в том числе положительных и отрицательных температур препятствуют деформациям, передающимся от основания 12 к ЧЭ. Минимизируют смещение нулевого сигнала от действия температуры. Установленные в микролунки 5 например как изображены на фиг.2а или канавки например как изображены на фиг.26 или углубления например как изображены на фиг.2в, 2 г с клеем - герметиком стеклянные микрошарики 6 препятствуют передаваемой деформации от основания 12, обеспечивая высокую надежность при вибрациях, ударах (улучшают ударную вязкость) и термоциклах, причем по всем направлениям. Именно размещение стеклянных микрошариков 6 диаметром не более 500 мкм в микролунки 5 или канавки или углубления с клеем - герметиком эффективно обеспечивает такое свойство разделительного слоя. Стеклянные микрошарики 6, установленные в микролунки 5(вместо микролунок могут использоваться или канавки или углубления) взаимно соединяются в клее-герметике, обеспечивая сопротивление разным силам, прикладываемым к поверхности ЧЭ, таким как растяжение, сжатие или изгиб, и улучшают структурную целостность. Обязательным условием является применение стеклянных микрошариков 6 и их размещение в сформированных микролунках 5 или канавках или углублениях. Причем кроме микролунок 5, вмещающих 1-5 стеклянных микрошариков, например как изображено на фиг. 2а могут быть канавки, сформированные вдоль развязывающей плоскости 8, например как изображено на фиг. 2б или углубления, размещенные на развязывающей плоскости 8, например как изображено на фиг. 2в. Тем самым, обеспечивается надежная фиксация между развязывающей плоскостью 8 и стеклянной подложкой 11 или между развязывающей плоскостью 8 и нижней крышкой ЧЭ 3 или между развязывающей плоскостью 8 и стеклянной подложкой 11 и нижней крышкой ЧЭ 3. Кроме того стеклянные микрошарики 6, размещенные в разделительном слое обеспечивают высокоточную параллельность установки ЧЭ на основание 12 и стабильность этой параллельности при воздействии температур, а также временную стабильность параллельности. Клей-герметик проникает минимальными слоями в межшариковое пространство. Обеспечивает вязкость слоя необходимую для максимального гашения различных деформаций, передающихся от основания 12 на чувствительный элемент. Эффективность применения схемы установки стеклянных микрошариков в микролунки или канавки или углубления еще и в том, что заявленная конструкция помимо повышения точности измеряемого параметра то есть линейного ускорения повышает устойчивость ЧЭ микромеханического акселерометра к боковым вибрациям и ударам.Glass microspheres 6, when exposed to external harmful factors, including positive and negative temperatures, prevent deformations transmitted from the base 12 to the SE. Minimize the offset of the zero signal from the effect of temperature. Installed in microwells 5, for example, as shown in Fig. 2a, or grooves, for example, as shown in Fig. 26, or recesses, for example, as shown in Fig. 2c, 2 g with glue-sealant glass microspheres 6 prevent the transmitted deformation from the base 12, providing high reliability when vibrations, shocks (improve toughness) and thermal cycles, and in all directions. It is the placement of glass microspheres 6 with a diameter of not more than 500 microns into microwells 5 or grooves or recesses with an adhesive-sealant that effectively ensures this property of the separating layer. Glass microspheres 6 installed in microwells 5 (instead of microwells, either grooves or depressions can be used) are mutually connected in the adhesive sealant, providing resistance to various forces applied to the SE surface, such as tension, compression or bending, and improve structural integrity. A prerequisite is the use of glass microspheres 6 and their placement in the formed microwells 5 or grooves or recesses. Moreover, in addition to microwells 5 containing 1-5 glass microspheres, for example, as shown in FIG. 2a may be grooves formed along the decoupling plane 8, for example as shown in FIG. 2b or recesses located on the decoupling plane 8, for example as shown in FIG. 2c. This ensures reliable fixation between the decoupling plane 8 and the glass substrate 11 or between the decoupling plane 8 and the lower cover of the SE 3 or between the decoupling plane 8 and the glass substrate 11 and the lower cover of the SE 3. In addition, the glass microspheres 6 placed in the separating layer provide high-precision parallelism of the SE installation on the base 12 and the stability of this parallelism when exposed to temperatures, as well as the temporal stability of the parallelism. The adhesive sealant penetrates in minimal layers into the inter-ball space. Provides the viscosity of the layer necessary for maximum damping of various deformations transmitted from the base 12 to the sensing element. The efficiency of using the scheme for installing glass microspheres in microwells or grooves or recesses is also that the declared design, in addition to increasing the accuracy of the measured parameter, that is, linear acceleration, increases the resistance of the SE of the micromechanical accelerometer to lateral vibrations and impacts.

Таким образом, обеспечивается приемлемая жесткость и упругость, обеспечивающая высокую эффективность разделительного слоя, состоящего из развязывающей плоскости 8 со сформированными микролунками 5, стеклянной подложки 11 и стеклянных микрошариков 6, размещенными в микролунках 5, тем самым повышается точность и качество микромеханического акселерометра.Thus, acceptable rigidity and elasticity are provided, ensuring high efficiency of the separation layer, consisting of a decoupling plane 8 with formed microwells 5, glass substrate 11 and glass microspheres 6 placed in microwells 5, thereby increasing the accuracy and quality of the micromechanical accelerometer.

Проведенные макетные испытания показали положительный эффект данного микромеханического акселерометра, по технологичности, и по точности, то есть уменьшению смещения нулевого сигнала.The prototype tests have shown a positive effect of this micromechanical accelerometer, in terms of manufacturability, and in accuracy, that is, a decrease in the offset of the zero signal.

Источники информации:Information sources:

1. Паршин В.А., Харитонов В.И. Особенности технологии мультисенсорных датчиков с не легированными упругими подвесами //Датчики и системы. 2002. №2. С. 22-24.1. Parshin V.A., Kharitonov V.I. Features of the technology of multisensor sensors with non-alloyed elastic suspensions // Sensors and Systems. 2002. No. 2. S. 22-24.

2. Патент ЕР 24472092. Patent EP 2447209

3. Патент ЕР 1847509 - прототип.3. Patent EP 1847509 - prototype.

Claims

1. A micromechanical accelerometer containing a base, a sensitive element consisting of an upper and a lower cover, an inertial mass connected through an elastic suspension to an outer frame, a separating layer and an adhesive sealant, characterized in that the separating layer consists of a decoupling plane, a glass substrate, glass microspheres with a size of not more than 500 microns, on the one hand, microwells or grooves or depressions are formed in the decoupling plane, on the other hand, attachment areas to the lower cover of the sensitive element are formed, made along the periphery of the decoupling plane, glass microspheres are installed in microwells or grooves or depressions, and glass microspheres are deepened into holes or grooves or depressions by at least 1/3, glue-sealant is applied between the decoupling plane - glass microspheres - glass substrate.

2. The micromechanical accelerometer according to claim 1, characterized in that in the decoupling plane, on the one hand, there are formed pads for attachment to the glass substrate, made along the perimeter of the decoupling plane, and on the other, microwells or grooves or recesses are formed for installing glass microspheres, adhesive sealant applied between the decoupling plane - glass microspheres - the bottom cover of the sensitive element.

3. Micromechanical accelerometer according to claim 1, characterized in that microwells or grooves or recesses are formed in the decoupling plane on both sides for installing glass microspheres, adhesive sealant is applied between the decoupling plane - glass microspheres - the lower cover of the sensitive element and between the decoupling plane - glass microspheres - a glass substrate.