Н. Э. Баумана Москва | 2007 Производственные наукоемкие технологии Ответы на экзаменационные билеты

Вид материала

Экзаменационные билеты

Содержание LIGA- технология (от англ., литография, гальваника, прессование) Монтаж кремниевых компонентов методом сплавления. Типы механических датчиков Пьезорезистивные датчики Механические датчики

Подобный материал:

• Ответы на экзаменационные билеты по истории России (9 класс), 1163.56kb.
• Н. Г. Сычев Производственные технологии Ответы на экзаменационные вопросы, 2529.05kb.
• Ответы на экзаменационные вопросы по истории России 11 класс, 4049.18kb.
• Экзаменационные билеты по электробезопасности ОАО «xxx», 729.81kb.
• Экзаменационные билеты и ответы по черчению 9 класс Билет, 428.54kb.
• Шпаргалки к билетам, 1203.69kb.
• Н. Э. Баумана (мгту им. Н. Э. Баумана) Военное обучение в мгту им. Н. Э. Баумана, 3073.69kb.
• Москва, 9-11 сентября 2009 г. Московский государственный технический университет им., 94.15kb.
• Экзаменационные билеты по курсу дифференциальных уравнений фхф мгу им. М. В. Ломоносова, 29.28kb.
• Учебник, модели, On-line тесты, учителю, 138.95kb.

2 вопрос

^ LIGA- технология (от англ., литография, гальваника, прессование)

Технология разработана в Германии примерно 30 лет назад. Сущность процесса заключается в использовании рентгеновского излучения от синхротрона для получения глубоких, с отвесными стенками топологических картин в полимерном материале. Излучение синхротрона имеет сверхмалый угол расходимости пучка. Источником излучения являются высокоэнергетические электроны (энергия Е>1ГэВ) движущиеся с релятивистскими скоростями. Глубина проникновения излучения достигает единиц миллиметров. Это обуславливает высокую эффективность экспонирования при малых временных затратах.


Экспонирование производится через золотую маску. Используют, например, sv-8 – негативный фоторезист, с облученных участков он будет удален.

Точность около 0,1 мкм, высота неровности 50 нм.

Возможно получить структуры с высоким форматным отношением.

Недостаток: дорого, возможно получить рельеф только с вертикальными стенками.

Для получения сложных объемных трехмерных структур сейчас используют микростерео литографию (МСЛ), там используется остросфокусированный лазер.



Этапы:





Билет 21

1. Монтаж кремниевых компонентов методом сплавления
   
2. Типы механических датчиков
   

Вопрос 1

^ Монтаж кремниевых компонентов методом сплавления.

В микросистемной технике (МСТ) последние годы наблюдается тенденция создания приборов с использованием многослойных структур из нескольких подложек, соединенных каким-нибудь способом. Это обеспечивает повышение функциональных возможностей и степени интеграции (сейчас объединяют до шести подложек).

Для соединения подложек используют три основных метода:

1. Анодное соединение
   
2. Соединение с помощью вспомогательного слоя
   
3. Метод сплавления
   

Рассмотрим метод сплавления. Он проводится при достаточно высоких температурах, но обеспечивает наивысшую вакуумную плотность и прочность соединения.

При комнатной температуре происходит «склеивание» подложек при помощи образования перекрестных связей между атомами водорода, входящих в состав хемосорбированных молекул воды. Далее, на стадии отжига происходит образование связей между атомами O и Si (Si-O-Si). Очевидно, что этот метод требует очень тщательной подготовки подложек (плоскостность менее 5мкм, шероховатость менее 5 нм):

- химико-механическое полирование

- жидкостная очистка

- сухое (полное) полирование

- планаризация

- гидрофильная очистка (для обеспечения плотного контакта между ними).

Процесс сплавления должен осуществляться в чистых комнатах.

После очистки подложки совмещаются и сдавливаются, причем, во избежание микропустот сдавливают сначала в центре, с плавным перераспределением давления от центра к периферии.

После обеспечения плотного контакта между кремниевыми пластинами при комнатной температуре проводят операцию высокотемпературного отжига, Т= 800-1100 °С, и образуется соединение, прочность которого практически равна прочности основного материала.

Вопрос 2

^ Типы механических датчиков

Существует большое количество разнообразных механических датчиков, в т.ч. прямого действия, в зависимости от чувствительного механизма они подразделяются

1. ^ Пьезорезистивные датчики
   

Такие датчики основаны на пьезорезистивном эффекте (т.е. изменение удельного сопротивления материала в зависимости от напряжений), таким образом, изменение форы приводит к изменению сопротивления. Такой эффект сильно выражен у полупроводников (например, кремния). МЭМС пьезорезисторы легко изготавливаются легированием кремния примесями n или p типа.

2. Пьезоэлектрические
   

В них используется пьезоэлектрический эффект, при котором деформации приводят к изменению разности потенциалов, соответственно, если на кристалл подать разность потенциалов, то создается деформация, хотя такая деформация очень мала, даже при больших напряжениях.

В МЭМС обычно используют кварц, окись цинка, поливенил и др. Кремний использовать нельзя, поэтому для создания таких устройств приходиться осаждать тонкопленочные покрытия на кремневые подложки.

3. Емкостные
   

Имеют одну или несколько закрепленный пластин и одну или несколько подвижных проводящих пластин. Основаны на зависимости _.

4. Резонансные
   

МЭМС резонансные датчики состоят из струн, мостов, консолей и т.д. изготовленных методами микрообработки. Эти элементы имеют присущую им частоту колебаний. Элементы могут размещаться, например, на мембранах, при деформации мембраны резонансная частота системы изменяется. МЭУ регистрируют эти изменения и выдают сигнал о соответствующем измеряемом параметре. Характерные резонансные частоты – 70-120 кГц.


^ Механические датчики:

1. Датчик деформации
   

Это проводник или полупроводник, который непосредственно прикрепляется или имплантируется в поверхность кремниевой подложки. Например, имплантируемый пьезорезистивный датчик информации для измерения сил, действующих на сердце или мозговую ткань.

2. Акселерометр
   

1. Подвижные пластины
   
2. Масса
   
3. Пружина
   
4. Опора
   

Д етектирует ускорение путем использования подвешенной массы, которая может ускоряться. Сила приводит к смещению, которое регистрируется емкостным или пьезорезистивным методом. Пример емкостного:

3. Гироскоп
   

Это устройство для измерения скорости вращения и детектирования углового инерциального перемещения. Используется в транспортных средствах, в системах наведения и т.д.

Гироскоп основан на измерении сил Кориолиса, действующих на тело, помещенное во вращающуюся раму. В МЭМС используют крутильные колебания.

4. Датчик давления
   

1.Si

2. Стеклянное основание

3.Контактные площадки

4. Пьезорезистор


В МЭМС обычно используют тонкие мембраны с герметичными газонаполненными или вакуумными полостями на одной стороне мембраны, а давление измеряется с помощью пьезорезистивных или емкостных устройств, расположенных с другой стороны. Может изготавливаться как объемной так и поверхностной микрообработкой.


Билет 20

1. Осаждение диоксида и нитрида кремния
   
2. Термокомпрессионная микросварка