Теоретические исследования конструктивно-технологических способов создания ударного МЭМС акселерометра

В рамках первого этапа проведены следующие работы: теоретические исследования конструктивно-технологических способов создания ударного МЭМС акселерометра; проведены патентных исследований в соответствии с ГОСТ Р 15.011-2024; проведение математических расчетов и конечно-элементного моделирования конструктивных узлов ударного МЭМС акселерометра; исследование технологических микроциклов формирования элементов ударного МЭМС акселерометра. Результаты направлены на выбор конструктивно-технологического решения создания интегрального однокристального кремниевого ударного МЭМС акселерометра для измерения сверхвысокого ускорения в диапазоне ±60000 g. С помощью компьютерного моделирования в пакете ANSYS Mechanical двух вариантов конструкций кремниевого кристалла с чувствительными элементами тензорезистивного ударного МЭМС акселерометра проведен модальный, структурный и электростатический анализ, позволяющий определить геометрические размеры каждого из вариантов конструкции для достижения заданных технических характеристик: геометрические размеры кремниевого кристалла 3,3мм x 3,3мм х 0,7мм – вариант №1, 1,5мм x 1,0мм х 0,462мм – вариант №2 , при этом резонансная частота 117кГц – вариант №1, 369кГц – вариант №2; при напряжении питания 10 В чувствительность 0,0102 мВ/g – вариант №1 и 0,0113 мВ/g – вариант №2; поперечная чувствительность 0,002 % – вариант №1, 0,019 % – вариант №2. На основании проведённых расчётов выбраны габаритные размеры и геометрические формы микромеханической структуры каждого из вариантов, позволяющие создать топологические эскизы для изготовления экспериментальных образцов ударного МЭМС акселерометра с использованием технологии интегральных микросхем и объёмной микрообработки кремния.