Đang tải... (xem toàn văn)
KY YEU HTTQ CO HOC VA KHI CU BAY CO DK pdf
CAM BIẾN VẬN TỐC GĨC DRAPPER: CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ GIAO DIỆN ĐIỆN TỬ 'KS Nguyễn Thị Minh Hàng, Trung tâm Công nghé Vi dién tit va Tin hoc (IMET) PGS TS Vai Ngoc Hing, ThS Trinh Quang Thong, TS Định Văn Dũng, Đại học BKHN' GS TSKH Nguyễn Phú Thùy, Đại học Quốc gia Hà Nội Tóm tắc Con quay vi dược ứng đụng nhiều song việc nghiên cừu để hồn tiện cơng nghệ cao chất lượng mổ sấn rối nhi sở thé gin “quan âm Bài áo để cập đến số kế qu chế tạo cảm biến vận lóc góc cẩu rác "ấu Drappec Phương php dign dung vi soi sử lý tin hiệu công nghệ vỉ điền khiến sử đụng đê đánh giácác thông số cảm biển Giới thiệu 'Con quay hồi chuyển loại cảm biến học ding để đo vận tốc góc, cho phép xác định tốc độ góc tuyệt đối vật thể quay đặt khơng gian qn tính, dựa hiệu ứng Coriolis Đây loại cảm biến có ứng dụng quan trong kỹ thuật tự động (máy bay, tên lửa), sử đụng từ năm đầu kỷ 20 Tuy nhiên, cảm biến to lớn cổng kénh giá thành cao Đến năm 80 công nghệ vi điện tử phát triển ngày hồn thiện, cơng nghệ chế tạo đời cho phép tạo cảm biến vỉ tích hợp cảm biến với giao diện điện từ đế silc với kích thước (silicon micromachined gyroscope) Từ cảm biến vận tốc góc, cịn gọi quay vi gyroscope hay gyro- ngày hoàn thiện, chủng loại đa dạng, giá thành thấp, đáp ứng phát triển kỹ thuật đại Tại Viện Đảo tạo Quốc tế vẻ Khoa học Vật liệu (TTIMS) năm qua nghiên cứu chế tạo số linh kiện vi (MEMS- microelectronic ‘mechanical systems) trén co s8 cong nghé vi co khối (bulk miromachined technology) hit cảm biến áp suất, cảm biến gia tốc, cảm biến vận tốc góc (sảu day gọi CVG) Một vài trong, số bước đầu triển khai ứng dụng, CVG Tiếp theo đó, loại cảm biến vận tốc góc có cấu trúc kiểu lược thiết kế chế tạo, cảm biến, chế tạo sở công nghệ DRIE (Deep Reactive fon Etching) - an mon ion tương tắc sâu Cấu trúc cho phép tăng điện dung lên đáng kế, cách tăng số lượng ràng lược tận dụng tối đa chiều (Qui trình chế tạo cảm biến vận tốc góc theo hai cơng nghệ nghiên cứu chuẩn hố theo điều kiện công nghệ ITMS Bai báo giổi thiệu qui trình chế tạo CVG tụ kiểu Drapper theo phương pháp ăn mịn ướt khối Để hồn thiện tăng khả ứng dụng linh kiện, việc đánh giá thông số chúng đặc biệt quan trọng Do kích thước linh kiện vi nói chung CVG nói riêng nhỏ, từ vài chục milimet vài chục micromet, nhỏ nữa, nên việc đo đạc đánh giá xác tham số chúng tốn địi hỏi độ xác cao, tình tế, Với linh kiện MEMS nói chung CVG nói riêng, cấu trúc kiểu tụ cho phép linh kiên làm việc với độ ổn định nhiệt, độ nhạy cao Tuy nhiên, giao diện điện tử tương đối phức tap Bai báo giới thiệu phương pháp đo điện dung chế độ vòng mở, cho độ nhạy đến IpF nhỏ Phép đo chế độ vịng kín giới thiệu Công nghệ chế tạo Đổi với CVG kiểu Drapper, nguyên lý hoạt động dựa việc truyền lượng gắn toàn chế độ điều khiển chế độ cảm biến nhờ tính đàn hồi trục xoắn (thanh dim) higu tng Coriolis CVG dat he qui chiéu quay [1 3, ] (Hình 1) 192 Hình Nguyên lý hoạt động cảm biến vận tốc góc (a) mơ hình cảm biển vận tốc góc cấu trúc Drapper (b) E 'CVG chế tạo vật liệu silic Cấu trúc Drapper chế tạo sở công nghệ vi khối dựa đặc tính an mịn đị hướng vật liệu silic dom tinh thé dung địch kiểm potassium hydroxide (KOH) để tạo nên cấu trúc học dạng khối Đây công "nghệ truyền thống, điều kiện thực tương đối đễ dàng so với công nghệ vi co bé mat, Gh Hp lạo nàngjkhối có khối lưng tương lớn so vớ hanh dâm (banh đỡ) chế tạo cảm biến áp suất, cảm biến gia tốc, cảm biến vận tốc góc [3.4] Qui trình cơng nghệ chế tạo CVO kiểu Drapper trình bày Hình Ưu điểm công nghệ tương đối đơn giản, chi ding kết hợp kỹ thuật quang khắc với phương pháp an “mòn tới để tạo cấu trúc Song nhược điểm đặc điểm có khác vẻ tốc độ ăn mồn silic theo hướng tỉnh thể khác Chính vậy, cấu trúc khơng có thành thẳng đứng, khơng thể giảm kích thước đến giới hạn ngường đổi với chiều dày định (Hình 3) Hình Qui trình chế tạo CVG edu trúc Draper 193 Néu bé dày cấu trúc cần tạo h, với kích thước cửa sổ a,thì kích thước đáy b là: b=a-V2h Hình Hạn chế thu kich thước cấu trúc cơng nghệ ăn mịn ướt ~ TTTMS thành cơng việc chế tạo CVG kiểu Drapper Hình ảnh cia CVG chế tạo theo thiết kế Trung tâm KHKT-CNQS/Bộ Quốc phịng Một số thơng số cfu trúc nêu Bảng Với việc hoàn thiện thêm thiết kế chế tạo, CVG hứa hẹn đáp ứng yêu cầu cao Bảng Thơng số hình học CVG kiểu Draper Thơng số Giá tị ngồi hối ga trọng ‘DO day chung linh 200um' kien ‘DO dày đấm treo 120um Kích thước khung ngồi | 10000x5506um | Kích thước khối gia trọng | 6000x2000um Dim treo khung 1483x1584m ‘Dim treo khối gia trọng 1100x70um Khe cia tu 10m Chân điều lkdiễn cảm biển "Điện dung điều Khiển 23pF Điện dụng cảm biển 15pF Hình Một số đặc trưng quan CVO nêu Bảng Nếu số hãng thể giới Analog Devices via Murata, cfc thong số có số thấp điều kiện công nghệ Việt nam cịn có hạn chế cứu cho thấy rằng, nhiều thơng số cơng nghệ, từ đặc trưng thể cải thiện nhờ phần mạch điện tử Bảng Thông số đặc trưng CVG [Thong sé Đặc trưng | Biện áp vào Dang vào< Dãi hoạt động Đầu toàn đãi ee Do fobmls— 194 | 13† 5VDC+3% 50Hz e a t