ЛОКАЛЬНОЕ ЛАЗЕРНОЕ ИСПАРЕНИЕ ПЛЕНОК СЛОЖНЫХ ТОПОЛОГИЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА МИКРОГИРОСКОПА НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Разработан метод локального лазерного испарения пленки чувствительного элемента твердотельного микрогироскопа на поверхностных акустических волнах. Осуществлен выбор конструкции чувствительного элемента микрогироскопа с использованием схемы с двойным преобразованием. Показано, что при лазерном испарении исключается минимум три технологические операции по сравнению с методом фотолитографии. Представлены результаты исследований формирования топологий с использованием лазерной обработки. Определены параметры процесса лазерной обработки для конфигурирования топологии чувствительного элемента путем испарения тонкопленочного покрытия толщиной 400 нм, который включает в себя 350 нм алюминия и 50 нм адгезионного слоя ванадия, которые нанесены на подложку из пьезокварца. Получена амплитудно-частотная характеристика изготовленного образца. Выявлено, что экспериментальный образец обладает высокой величиной потерь, обусловленных погрешностями технологии его изготовления. Выработаны рекомендации по минимизации источников погрешностей технологии изготовления чувствительного элемента микрогироскопа на поверхностных акустических волнах при использовании метода лазерного конфигурирования.

1. Лукьянов Д.П., Тихонов А.А., Филатов Ю.В., Поваляев А.Г., Шевченко С.Ю. и др. Разработка и оптимизация схемы построения микроакселерометра на поверхностных акустических волнах // Гироскопия и навигация. 2005. № 2. С. 79–94.
2. Lao B.Y. Gyroscopic effect in surface acoustic waves // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. Boston, 1980. V. 2. P. 687–691.
3. Kurosawa M., Fukuda Y., Takasaki M. Highuchi T. A surface acoustic wave gyro sensor // Proc. Int. Solid State Sensors and Actuators Conference. Chicago, 1997. P. 863–866. doi: 10.1109/sensor.1997.635238
4. Varadan V.K., Suh W.D., Xavier P.B., Jose K.A., Varadan V.V. Design and development of a MEMS-IDT gyroscope // Smart Materials and Structures. 2000. V. 9. N 6. P. 898–905. doi: 10.1088/0964-1726/9/6/322
5. Woods R.C., Kalami H., Johnson B. Evaluation of a novel surface acoustic wave gyroscope // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 2002. V. 49. N 1. P. 136–141. doi: 10.1109/58.981391
6. Lee S.W., Rhim J.W., Park S.W., Yang S.S. A micro rate gyroscope based on the SAW gyroscopic effect // Journal of Micromechanics and Microengineering. 2007. V. 17. N 11. P. 2272–2279. doi: 10.1088/0960-1317/17/11/014
7. Lee S.W., Rhim J.W., Park S.W., Yang S.S. A novel micro rate sensor using a surface-acoustic-wave (SAW) delay-line oscillator // Proc. of IEEE Sensors. Atlanta, USA, 2007. P. 1156–1159. doi: 10.1109/ICSENS.2007.4388612
8. Wang W., Oh H., Lee K., Yoon S., Yang S. Enhanced sensitivity of novel surface acoustic wave microelectromechanical system-interdigital transducer gyroscope // Japanese Journal of Applied Physics. 2009. V. 48. N 6. P. 06FK091-06FK098. doi: 10.1143/JJAP.48.06FK09
9. Wang W., He S., Li H. Theoretical sensitivity evaluation of a shear-horizontal SAW based micro rate sensor // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. Rome, Italy, 2009. P. 1684–1687. doi: 10.1109/ULTSYM.2009.5441914
10. Wang W., Xu F., He S., Li S., Lee K. A new micro-rate sensor based on shear horizontal surface acoustic wave gyroscopic effect // Japanese Journal of Applied Physics. 2010. V. 49. N 9. doi: 10.1143/JJAP.49.096602
11. Oh H., Wang W., Yang S., Lee K. Development of SAW based gyroscope with high shock and thermal stability // Sensors and Actuators A: Physical. 2011. V. 165. N 1. P. 8–15. doi: 10.1016/j.sna.2010.02.013
12. Oh H., Lee K., Yang S., Wang W. Enhanced sensitivity of a surface acoustic wave gyroscope using a progressive wave // Journal of Micromechanics and Microengineering. 2011. V. 21. N 7. Art. 075015. doi: 10.1088/0960-1317/21/7/075015
13. Wang W., Liu J., Xie X., Liu M., He S. Development of a new surface acoustic wave based gyroscope on a X-112°Y LiTaO₃ substrate // Sensors. 2011. V. 11. N 11. P. 10894–10906. doi: 10.3390/s111110894
14. Лукьянов Д.П., Филатов Ю.В., Шевченко С.Ю. и др. Современное состояние и перспективы развития твердотельных микрогироскопов на поверхностных акустических волнах // Гироскопия и навигация. 2011. № 3. С. 75–87.
15. Волков С.Ю. Новая лазерная технология GF AgieСharmilles [Электронный ресурс]. URL: http://galika.ru/news/novaya-lazernaya-tehnologiya-gf-agiesharmilles(дата обращения 25.01.2018).
16. Вейко В.П. Лазерная обработка пленочных элементов. Л.: Машиностроение, 1986. 260 с.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License