Специалисты Центра микроэлектроники холдинга «Российские космические системы» (РКС, входит в госкорпорацию Роскосмос) разработали технологию групповой обработки кварцевых и кремниевых микрокомпонентов для акселерометров и гироскопов — приборов для навигации и управления космической и авиационной техникой.

Технологии производства микромеханических гироскопов схожи с технологиями производства электрорадиоизделий, мировые топологические нормы достигли уровня в 0,35 микрометров. При высоком спросе существуют трудности при разработке новых технологий изготовления и дефицит серийных производителей чувствительных элементов. Ряд российских предприятий индивидуально производит микрокомпоненты, однако каждое изделие имеет свои геометрические размеры, их надо дорабатывать и доводить до необходимых в космосе стандартов.

В РКС разработали групповые технологии, когда на одной пластине изготавливают чувствительные элементы с одинаковой геометрией. Серийное производство позволит отойти от практики поштучного «ручного» изготовления. Особенность разработанных методов заключается в повышении точности и повторяемости геометрических размеров объемных микроструктур. Для создания чувствительных элементов используют материалы, изготовленные в России, отметили в компании.

Запуск производства показал, что выход микрокомпонентов, соответствующих конструкторской документации, достигает 70%. При других методах эти показатели не превышают 30%. Точность кремниевых элементов микроэлектромеханической системы акселерометров и гироскопов дошла до 1 микрометра, а точность микрообработки кварцевых чувствительных элементов увеличилась в пять раз по сравнению с традиционными технологиями.

Новые акселерометры и гироскопы будут высокоточными и малогабаритными: снизятся вес и энергопотребление спутников. Эти устройства будут применять в системах управления и автономной навигации ракет-носителей, на орбитальных аппаратах, межпланетных и спускаемых модулях. В будущем они станут основой гироскопов и акселерометров перспективных космических аппаратов: от кубсатов до межпланетных станций.

«В РКС развивают и совершенствуют эту технологию с 2007 года. Мы применяем процессы микроэлектронного производства: формирование тонкопленочных диэлектрических и проводящих слоев, фотолитографию, жидкостное и плазмохимическое селективное травление и другие. Для создания высокотехнологичных чувствительных элементов используются материалы, изготовленные в России».

Заместитель руководителя отдела разработки микромеханических систем РКС Андрей Корпухин:

Микрокомпоненты также получили широкое распространение в некосмических сферах. Например, их применяют при бурении нефтяных скважин, в транспорте, авиации, воздушных, наземных беспилотных системах, промышленной технике и различных портативных устройствах.

«Это не предел совершенствования миниатюрных инерциальных навигационных систем. Разработка комплексированных навигационных систем, объединяющих информацию датчиков, функционирующих на разных физических принципах, основана на совместной обработке первичной информации для повышения надежности и точности навигационного решения».

Заместитель генерального конструктора РКС Николай Рябогин:

 Математическая обработка информации микромеханических гироскопов, приемника сигналов систем спутниковой навигации и звездных датчиков позволяет определять навигационные параметры с высокой точностью, которая необходима для работы системы управления движением космических аппаратов. Решение РКС объединяет вычислительную систему на кристалле, совмещенную с навигационным приемником, микромеханическими гироскопами и информацией от звездных датчиков — такая миниатюрная система с совместной обработкой первичной информации и методами фильтрации обеспечит комплексное решение навигационной задачи.