priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2025-68-9-799-808pribor-412Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРИБОРОВDESIGN AND PRODUCTION TECHNOLOGY OF INSTRUMENTSТехнологические аспекты формирования тонкопленочных функциональных структур на поверхностях узлов акселерометровTechnological Aspects of Forming Thin-film Functional Structures on the Surfaces of Accelerometer UnitsТитМ. А.TitM. A.

Маргарита Алексеевна Тит —  отдел научно-технологический и подготовки производства; мл. научный сотрудник

Margarita A. Tit — Department of Technological Preparation of Production; Junior Researcher

St. Petersburg

rita93.07.93.07@gmail.comЮльметоваО. С.YulmetovaО. S.

Ольга Сергеевна Юльметова — д-р техн. наук; отдел научно-технологический и подготовки производства; начальник сектора

Olga S. Yulmetova — Dr. Sci.; Department of Technological Preparation of Production; Head of Laboratory; Head of Sector

St. Petersburg

olga@yulmetova.ruБеляевС. Н.BelyaevS. N.

Сергей Николаевич Беляев — канд. техн. наук; отдел научно-технологический и подготовки производства; ст. научный сотрудник

Sergey N. Belyaev — PhD;  Department of Technological Preparation of Production; Senior Researcher

St. Petersburg

serenible@mail.ruЩербакС. А.ShcherbakS. A.

Сергей Александрович Щербак — канд. физ.-мат. наук; лаборатория оптики гетерогенных структур и оптических материалов; ст. научный сотрудник

Sergey A. Shcherbak — PhD; Alferov University, Laboratory of Optics of Heterogeneous Structures and Optical Materials; Senior Researcher

St. Petersburg

sergeygtn@yandex.ruЩербакА. Г.ShcherbakA. G.

Александр Григорьевич Щербак — д-р техн. наук; отдел научно-технологический и подготовки производства; начальник сектора

Alexander G. Shcherbak — Dr. Sci; Department of Technological Preparation of Production; Head of Sector

St. Petersburg

ascherbak1946@gmail.comКонцерн «ЦНИИ „Электроприбор“»Concern CSRI Elektropribor JSCСанкт-Петербургский национальный исследовательский академический университет им. Ж. И. Алферова Российской академии наукAlferov University202529102025689799808Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20252025Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/412

Рассматривается технология формирования тонкопленочных функциональных покрытий на плоских поверхностях прецизионных акселерометров методом магнетронного напыления на примерах нанесения алюминия при изготовлении пластины-основания чувствительного элемента микромеханического акселерометра. Представлена математическая модель формирования покрытия равномерной толщины на плоской поверхности, определены основные значимые параметры процесса напыления. Оптимизируемым параметром выбран угол ориентации подложки относительно мишени магнетрона, а критерием оптимизации служит минимальное значение среднеквадратического отклонения толщины покрытия. Эффективность предложенной модели подтверждается практическими результатами исследований характеристик полученных покрытий.

The technology of forming thin-film functional coatings on flat surfaces of precision accelerometers by magnetron sputtering is considered using examples of aluminum deposition in the manufacture of a base plate for a sensitive element of a micromechanical accelerometer. A mathematical model of uniform thickness coating formation on a flat surface is presented, and the main significant parameters of the spraying process are determined. The optimized parameter is the orientation angle of the substrate relative to the magnetron target, and the optimization criterion is the minimum value of the standard deviation of the coating thickness. The effectiveness of the proposed model is confirmed by the practical results of studies of the characteristics of the coatings obtained.

тонкопленочное покрытиемагнетронное напылениеравномерность толщиныакселерометрthin film coatingmagnetron sputteringthickness uniformityaccelerometerРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, госзадание № FSRM-2023-0009.The work was carried out with the financial support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, state assignment No. FSRM-2023-0009.ReferencesЮльметова О. С. Ионно-плазменные и лазерные технологии в гироскопическом приборостроении: Автореф. … д-ра техн. наук СПб: ЦНИИ „Электроприбор“, 2019.Yulmetova O.S. Ionno-plazmennyye i lazernyye tekhnologii v giroskopicheskom priborostroyenii (Ion-plasma and Laser Technologies in Gyroscopic Instrumentation), Doctor’s thesis, St. Petersburg, 2019, 244 р. (in Russ.)Беляев С. Н., Щербак А. Г. Технологические аспекты формирования тонкопленочных электродов подвеса на узлах электростатического градиентометра // Материалы XXXIII конф. памяти Н. Н. Острякова. СПб: ЦНИИ „Электроприбор“, 2022.Belyaev S.N., Shcherbak A.G. Materialy XXXIII konferentsii pamyati N.N. Ostryakova (Proceedings of the XXXIII Conference in Memory of N.N. Ostryakov), October 4-6, 2022. (in Russ.)Распопов В. Я. Микромеханические приборы. Тула: Тульский госуниверситет, 2002. с. 7–95.Raspopov V.Ya. Mikromekhanicheskiye pribory (Micromechanical Devices), Tula, 2002, рр. 7–95. (in Russ.)Петропавловский Ю. Инерциальные приборы и МЭМС микросхемы компании Analog Devices для систем автоматики, навигации и автомобильной электроники. Часть 1 // Радиолоцман. 2015. Ноябрь.Electronics: Science, Technology, Business, 2009, no. 7. (in Russ.)Бойко А. Н., Заводян А. Р., Симонов Б. М. Микромеханические акселерометры. Моделирование элементов конструкции и изготовление // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2009. № 8. С. 100–103.Petropavlovsky Yu. Radio pilot, 2015, November. (in Russ.)Божков В. Г. Контакты металл-полупроводник: физика и модели. Томск: Изд. дом Томск. гос. ун-та, 2016. 528 с.Boyko A., Zavodin O.A., Simonov B. Electronics: Science, Technology, Business, 2009, no. 8, pp. 100–103. (in Russ.)Данилин Б. С., Сырчин В. К. Магнетронные распылительные системы. М.:, Радио и связь, 1982. 72 с.Bozhkov V.G. Kontakty metall–poluprovodnik: fizika i modeli (Metal-Semiconductor Contacts: Physics and Models), Tomsk, 2016, 528 р. (in Russ.)Данилин Б. С. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок. М.: Энергоатомиздат, 1989. 328 с.Danilin B.S., Syrchin V.K. Magnetronnyye raspylitel'nyye sistemy (Magnetron Sputtering Systems), Moscow, 1982, 72 р. (in Russ.)Черниговский В. В., Марцынюков С. А., Лисенков А. А., Кострин Д. К. Исследование распределения толщины покрытий, наносимых методом магнетронного распыления // Изв. СПбГЭТУ „ЛЭТИ“. 2018. № 4. С. 5–12.Danilin B.S. Primeneniye nizkotemperaturnoy plazmy dlya naneseniya tonkikh plenok (Application of Low-Temperature Plasma for Thin Film Deposition), Moscow, 1989, 328 р. (in Russ.)Сагателян Г. Р., Шишлов А. В. Анализ распределения толщины тонкопленочного покрытия при магнетронном напылении на установках с планетарным перемещением подложки // Наука и образование. МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2014. № 11. С. 458–481.Chernigovsky V.V., Martynyukov S.A., Lisenkov A.A., Kostrin D.K. Proceedings of Saint Petersburg Electrotechnical University, 2018, no. 4, pp. 5–12. (in Russ.)Черкунов В. И. Оптимизация неравномерности магнетронного напыления пленок алюминия и оксида алюминия при взаимном перемещении подложки и магнетрона // Изв. СПбГЭТУ „ЛЭТИ“. 2025. Т. 18, № 1. С. 1421. DOI: 10.32603/2071-8985-2025-18-1-14-21.Saghatelyan G.R., Shishlov A.V. Science and Education. Bauman Moscow State Technical University. Electronic journal, 2014, no. 11, pp. 458–481. (in Russ.)Морачевский А. Г. и др. Прикладная химическая термодинамика. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2008. 254 с.Morachevsky A.G. et al. Prikladnaya khimicheskaya termodinamika (Applied Chemical Thermodynamics), St. Petersburg, 2008, 254 р. (in Russ.)Диаграммы состояния двойных металлических систем. Т. 1 / Под ред. Н. П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1996. 992 с.Lyakishev N.P., ed., Diagrammy sostoyaniya dvoynykh metallicheskikh sistem (Phase Diagrams of Binary Metallic Systems), Moscow, 1996, vol. 1, 992 р. (in Russ.)Усольцева Д. С. Электронная, атомная структура и фазовый состав композитных Al–Si: Автореф. … канд. физ.-мат. наук. Воронеж: Воронеж. гос. ун-т, 2018.Usoltseva D.S. Elektronnaya, atomnaya struktura i fazovyy sostav kompozitnykh Al-Si (Electronic, Atomic Structure and Phase Composition of Composite Al-Si), Candidate’s thesis, Voronezh, 2018. (in Russ.)Cherkunov V.I. Proceedings of Saint Petersburg Electrotechnical University, 2025, no. 1(18), pp. 1421, DOI: 10.32603/2071-8985-2025-18-1-14-21. (in Russ.)Cherkunov V.I. Proceedings of Saint Petersburg Electrotechnical University, 2025, no. 1(18), pp. 1421, DOI: 10.32603/2071-8985-2025-18-1-14-21. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.