Micromechanical accelerometers have wide range of applications in industry and robotechnics due to the main advantages such like low power consumption, small dimensions and weight, low cost in serial production. Therefore, micromechanical accelerometers research and development received priority. In this work, finite element analysis software was used for modeling the sensitive element, for this method allows providing static and modal analysis. The results of preliminary calculations of the scale factor of the accelerometer that can be assembled based on the developed sensor and sigma-delta transducer, are provided. The article describes the technological process of manufacturing sensitive elements of micromechanical accelerometers. In this case, anisotropic liquid chemical etching of silicon was used, which makes it possible to obtain different profiles of the corresponding crystallographic planes. The results of a study of the influence of technological errors on the geometric dimensions of sensitive elements are provided: the dependence of the value of the lateral undercut of silicon on the accuracy of the angular alignment of the mask with the crystallographic axis of the plate (100) was revealed. The design of the sensitive element of the micromechanical accelerometer has been developed. The performed simulations have proved out the performance of the structure, the calculations have shown the change in the scale factor in the temperature range from -60 to +125 °C, the value of the nominal capacity and capacity with a change in linear acceleration in the range of ± 60 g . In the manufacture of a sensitive element on the basis of the studies carried out, it is possible to obtain a lateral undercut of no more than 5 microns at a depth of anisotropic liquid chemical etching of 250 microns for KDB-0,01 plates with an orientation tolerance of ± 30 arc minutes or with a misorientation of the same magnitude allowed during exposure.
Микромеханические акселерометры (ММА) широко применяются в промышленности, а также в робототехнике, так как характеризуются низким энергопотреблением, малыми габаритами и массой, невысокой стоимостью при серийном производстве. Поэтому разработка и исследование ММА является актуальной задачей. В работе при моделировании чувствительного элемента (ЧЭ) ММА использована программная система конечно-элементного анализа, позволяющая провести статический и модальный анализ. Приведены результаты предварительных расчетов масштабного коэффициента ММА, который может быть собран на основе разработанного ЧЭ и сигма-дельта-преобразователя. Описан технологический процесс изготовления ЧЭ ММА с использованием анизотропного жидкостного химического травления кремния для получения различных профилей соответствующих кристаллографических плоскостей. Представлены результаты исследования влияния технологических погрешностей на геометрические размеры ЧЭ: выявлена зависимость величины бокового подтрава кремния от точности углового совмещения маски с кристаллографической осью пластины (100). Проведенное моделирование подтвердило работоспособность конструкции, расчеты показали изменение масштабного коэффициента в диапазоне температур от -60 до +125 °C, номинальной емкости и емкости при изменении линейного ускорения в диапазоне ±60 g . При изготовлении ЧЭ на основе проведенных исследований можно получить боковой подтрав не более 5 мкм при глубине анизотропного жидкостного химического травления 250 мкм для пластин КДБ-0,01 с допуском на ориентацию ±30' или с разориентацией такой же величины, допущенной во время экспонирования.