Введение к работе
Актуальность теш. гаооты по создании толстопленочных сенсорных структур начались в нашей стране в ш-е года, и к настоящему времени созданы термочувствительные толстопленочные элементы и лаоораторные образцы тензо- и газочувствительннх толстопленочных элементов. В тс же время мировой опыт свидетельствует о широком и разнообразном производстве и применении толстопленочных элементов, чувствительных к воздействиям температуры, силы, ионов химических элементов И сложных компонентов в хидких и газовых средах, светового и магнитного потоков. Собственно чувствительные слои таких элементоЕ изготавливаются из паст специальных составов ("зепзог pasts"), обеспечивавших чувствительность слоя после его.вхигания, а остальные элементы сенсорной структуры сформированы, как правило, из традиционных паст,- используемых для изготовления толстопленочных радиокомпонентов (проводников, резисторов, конденсаторов и т.п.;. голстоплэночные чувствительные элементы а'ЧЭ) отличаются меньшей стоимостью по сравнению с тонкопленочными и полупроводниковыми и возможностью быстрого изменения номенклатуры выпускаемых элементов, независимо от требуемого ооъема партии, одним из главных вопросоЕ ийляется технологическое управление характеристиками ТЧЗ. Данная работа посвящена актуальным вопросам ' разработки ТЧУ на основе системы совместимых материалов, . взаимосвязанных технологическік процессов, включающих криотармотехнологию и радиационно-термичвские воздействия, объединенных необходимостью создания ТЧЭ технологически регулируемыми свойствами и с учетом возможности дальнейшего широкого их освоения.
г последнее десятилетие отмечается активное использование Т4с М рубежом и отсутствие таковых в u«Jf к началу уи-х годов і за исключением толстопленочных терморезисторов і :1,1/. а таол.і приведены характеристики зарубежных тчэ, отражающие уровень зарубежных разработок и исследований.
основание для работа.- исследования я разраоотки выполнены в ник. "ііентр микроэлектроники и автоматизации в машиностроении" ;г. ./дь^овск) с проведением части работ в лаборатории гриохшическоп технологии лимического факультета московского госуниверситета, лаборатории плазмохкмии тугоплавких соединений института новых химических проблем гдн ;г.Москва і, в лабораториях импульсных веяных y.;KcpnTSJis2 :ї мкроэлектрсники .ікститута ядерной физик::
*
і'аолшіа і
!измеряемая :величина, ;радиоэлемент
;температура, ітерморетстср :терморезистор :гермистор ;термопара
конденсатор
;давление ; .деформация) ;':ен2орезисторі
концентрация'
;ИОНОВ,
[Проводники
датчик количества растворенного кислорода крови
і /.злучение,
;резистор . ;резистор
мчгнитнып по-
;ТОК. реЗИСТОр
', лсшентрация ;газов, резис-
' TOD
горючих газов
платигз рутенат висмута типа шпинели золото и золото/платина титанати оария .; стронция
оксид рутения
стекло Corning платана/золото
-лектродная система из драгметаллов
электродная сис-j тема из драгметаллов
сульфид и теллу-рид кадмия
никель
платина или палладия
Аарактеричтикаj интервал
. і (уровень)
I воздействия
гко=іи ж/град |от -іи до -.ио^
тяо=и,и %/град і от -ти до 150-0
p=t>0OO К jor -100 до 150,;0
к=ги ма/град |от -2Ш до бои-с
о=ьа*
K=ti. . .^JUO
ОТ & ДО iUO'L!
относительная деформация до «-iL^
40 mV/pH
от з до iv рн
ippm/mJcA
от а до 4U ррт
l.&mV/W/cm-no тепловому потоку
СФ=іи
г ио
соответствует оитовым помещеди-ям WOlux
0R=0,6%
0,15-10,U мол.*
калориметрический датчик,коэффициент корреляции концентрации и напряжения от
:г.ароз води ,vpo сетка игосутака .«ткнула :водорода .'-К'.-ИЛЭ углэ-
V...-J . ГТ .
Sn-Al-2i-rO
сксидз железа оксид слова
оксид олова
w'R.
,.,-,=1.00
"J 0R=*0,4 СР. до.и.у OR до 0,3
OR до -11
о-1.сод отн.злак. luu ррт Ю.оа-злО ррл 'о.иб-чЯЮ ррт '.О»05— «з 110 лгїії 'llVJb-dUO.ppn:
- з -'и РАН (г..НоЕос;:с;фск) и в учрежденной Еипопаззскіші.-аі участнике;,?-.! лоораторші еоеіІх физико-химических процессов "Экстремум" г. Ульяновск), facora велись в тем чнслэ я в рампах 'осудзретвенных прогр!.?і ІІШТ ("Пленка". "Материалы со свойствами ысокотемпзратурней СЕерхпрозодп:.!остн").
Цель р^Оотії. Иелыэ данной работы являете* выявление условий и снов управлення свойствами ТЧЭ, опираясь на -связи мглду этими пойствемп и тохголопїчоскйми приемами Сорбирования исходных сшонентоз и-ТЧЭ, п'практачоская реализация регулирования свойств 'ЧЭ з разработке как технологических процэссов, материалов, таге и
ВНСТруКТЙЕОВ, ОООСПОЧЗЗЗЩйХ ЕфОКОО Пр:2'.ЭН9Ш!9 ТЧЭ.
Зздгчз гхслэдозсеяя.. Для ДОСТІЕКЗНПЯ поставленной цели .эооходймэ сіно г,'Огпть следуйте задачи:
;їахо::-д8іінз :;слґієстбєпео оцениваемой технологической .аракг глстики, язлягдепся кязгрпантнеп п для слоев в ТЧЭ, и для гд-орлалов, ооразукзих слои;
исследование связей мезду свойствами ТЧЭ и характерис-ппсамн атэрпадоз, определение и исследование системы технологических етодоз, оозспечпва'лдих управление найденными связями;
рззраооткз и исследование моделей ко:шозшл".онных порспжов для зет;
рззраооткз концепции конструирования ТЧЭ и коче жуирование яда ТЧЭ, каздып последующи элемент которого слоянее предадущего,
татс:е экспериментальное- получеше и исследование свойств первых ленов ряда;
- создание ТЧЭ для конкретных . задач контроля п измерений.
Методы исследований. При проведении расчетно-тоорэтических
сслодований конструкций, составе и структуры ТЧЭ ' использованы исленные методы имитационного моделирования и математическая тзтистнкз. ііри проведении экспериу.эктздъшгх исследований процессов, атериалов и структури ТЧЭ использованы оптіпеская и электронная «отоскопия, рентгянсфазевый я димереншалъно-тер'лическия анализ.
При исследовании сесйств ТЧЭ как элементов измерительных систем спользовзны методы электро- и радиотехнических измерений в. очетанки с термо- и газеметриеи. '
Научная нови жа.-основные новые научные результзты, полученные
в процессе исследований, состоят в следующем:
предложена оооощенная геометрическая характеристика материалов и выявлена ее связь со свойствами толстопленочных элементов;
на основе оооощенной характеристики предложена концепция геометрического моделирования композиционных материалов и пленочных элементов, разраооташ научные основы методов получения композиционных порошков для паст;
. - разработаны технологические методы управления свойствами ТЧЭ; ' - разработаны технологические схемы и метода их реализации для управления свойствами ТЧЭ;
- разраооташ и реализованы специальные исследовательские
методики получения ооразцов и оценки их свопств, исследовашг
зависимости свойств ТЧЭ от их структуры, предыстории и внешних
воздействий.
Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждается расчетами, результатами экспериментов и практикой- -применения разработанных методов формирования ТЧЭ и самих ТЧЭ.
Практическая ценность. Результатом работы является создание серийноспосооных ТЧЭ с заданными свойствами на основе их регулируемого формировавшая. Результаты работы позволяют при разработке и освоенш ТЧЭ ускоренно переходить от одного вида ТЧЭ у другим видам ТЧЭ, более сложным как по структуре, так и по составу.
Реализация п внедренпо результатов. Результаты исследований реализованы в подготовке производства ТЧЭ (ИЯФ СО РАН совместно с МП "Искитимский коммерческий це.ггр"; МП "Экстремум"), в проведении ОКР [іШ технологии машиностроения совместно с МП "Гермотест") и НИР '.Химический факультет МГУ им.Ломоносова и КПК SV4 совместно с МГПП "Ыида" и МП "Экстремум"). Методы создания ТЧЭ реализованы в действующих государственных программах по исследованию и созданию сенсоров и новых материалов для них (Материалы ВТСП).
Способы получения ТЧЭ и материалы для них, способы подготовки образцов чТЧЭ и материалов) и способы их исследования защищены авторскими свидйтельствами, а автор награжден знаком "Изобретатель СССР".
Апробация работы. Результаты и основные положения настоящей работы докладывались и обсуждались на ні Всесоюзной конференции
"Неорганические стекловидные материалы и пленки на пх осноеэ в кпкиээлэктронико" г.Коскза, 1983 г.; II Всесоюзной конфзрепшп! "Актуальные проблема получения сегнето- п~ пьвзсхэраяческкх материалов" г.Москва, 1984 г.; Всесовзной научпо-тохнкчоскоп коптярепцпп , ."Измерительные шгьоріапгташіао системі" г.Ульяпозс:с,І939 г.; Всесоюзних научно-технических конференциях "?.їпсрозлектропика з мгаипостроешш" г.Ульяновск, 1989, 1990, 199? года; XII научно-техническом ' С023П2КШІ кодсзкцил "Копне затерпали для микроэлектроника. Применение традиционных п разработка новых пленочных материалов в сзнсоэлектроппко"' КацпЕэлз, IS9I г..
ГїуСлгпиіг^:. По результата?! выполненных исследования опубликовано 30. работ, в том числе получено 17 авторских свидетельств СССР па изобретения.
На затяту ешюсятся:
концепция и принципи созданпя ТЧЭ с технологически регулируемыми свойствами на основе кошозиционных поропкоп;
способы получения ТЧЭ и материалов для нпх;
методы исследований ТЧЭ п их компонентов;
результаты исследования взаимосвязи свойств ТЧЭ с. их составом, структурой и предысторией;
'- результаты освоения лабораторного^ Еыпуска ТЧЭ.
