[发明专利]一种耐高温石英挠性加速度计伺服电路及其加工方法

说明书

本发明提供了一种耐高温石英挠性加速度计伺服电路及其加工方法，包括电容电压转换器、跨导/补偿放大器和反馈网络，所述电容电压转换器包括差动电容检测器和积分网络，差动电容检测器与加速度计表头的差动电容传感器连接，差动电容检测器、积分网络和跨导/补偿放大器依次连接，跨导/补偿放大器与加速度计表头的力矩器连接；反馈网络与跨导/补偿放大器连接；所述的伺服电路全部元器件采用耐150℃高温元器件，全部元器件采用厚膜混合集成工艺封装在厚膜陶瓷基板上。通过与耐高温加速度传感器匹配，可提升加速度系统模块器件的耐高温能力，完成极端环境下对加速度的测量。

技术领域

本发明涉及半导体混合集成电路设计技术，具体涉及一种耐高温石英挠性加速度计伺服电路及其加工方法。

背景技术

加速度是表征物体运动本质的基本物理量，可以通过加速度计测量运动物体的加速度来确认物体的运动状态，包括物体的速度、位置、距离、振动、摇摆及倾斜状态等。石英挠性加速度计是高精度定位定向系统的关键器件之一，可广泛应用于航天航空、武器制导、石油勘探、地质勘探等领域。全球表面资源的枯竭，使得发展勘探技术已经成为解决资源短缺的重要手段，随着勘探深度的增加与钻头工作时间的增强，随钻加速度计的工作环境温度也越来越高。耐高温加速度传感器已经是勘探领域的攻关方向，目前在技术方面已有所突破。由于传统石英挠性加速度计伺服电路在高温环境下电性能不理想，与耐高温加速度传感器相匹配后无法长时间在极端环境下的使用，故研制耐高温石英挠性加速度计伺服电路对提升加速度计系统在高温作业时的性能和可靠性具有重要意义。

传统石英挠性加速度计伺服电路的实现方式存在以下缺点：

1、电路组装工艺在高温环境下可靠性低。

传统石英挠性加速度计伺服电路采用厚膜混合集成组装工艺，工作温度范围为：-40℃～85℃。电路中芯片采用绝缘胶粘接在厚膜陶瓷基板上，厚膜基板同样采用绝缘胶粘接在外壳上，组装过程中使用的绝缘胶的极限温度为150℃。若电路长期处于150℃的高温工作环境温度时，电路中绝缘胶材料性能会退化，使电路在长期临界高温使用过程中可靠性降低，影响加速度计测量稳定性。

2、电路元器件耐高温能力无法满足环境要求。

传统石英挠性加速度计伺服电路中所使用的电子元器件参数均会随温度的升高而变化，高温环境下，传统石英挠性加速度计伺服电路中对电性能参数影响最大的电子元器件为片式瓷介电容器。电路中使用的电容均采用非耐高温材质的常规电容，该材质电容的工作温度范围为：-55℃～125℃。在超过125℃环境下电容容值偏差不可控，耐压能力下降,严重影响伺服电路工作状态。

3、传统石英挠性加速度计伺服电路其引出端中未预留温度传感器端口，故不能实现对加速度计温度的测量，使得惯导系统无法实时监控加速度计的温度，不能对加速度计进行温度补偿，影响加速度的测量精度。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题，提供了一种耐高温石英挠性加速度计伺服电路及其加工方法，该方法针对150℃高温工作环境，石英挠性加速度计伺服电路采用耐高温元器件，以增强电路在高温工作环境下的可靠性。电路采用厚膜混合集成工艺，组装工艺经过耐高温能力改进，该组装工艺生产的耐高温石英挠性加速度计伺服电路工作温度可达150℃，可实现伺服电路在高温环境下对加速度传感器信号的正常处理。

为了达到以上目的，本发明采取如下技术方案予以实现：

一种耐高温石英挠性加速度计伺服电路，包括电容电压转换器、跨导/补偿放大器和反馈网络，所述电容电压转换器包括基准三角波发生器、差动电容检测器和积分网络，差动电容检测器与加速度计表头的差动电容传感器连接，差动电容检测器、积分网络和跨导/补偿放大器依次连接，跨导/补偿放大器与加速度计表头的力矩器连接；反馈网络与跨导/补偿放大器连接；所述的伺服电路全部元器件采用耐150℃以上高温元器件，全部元器件采用厚膜混合集成工艺封装在厚膜陶瓷基板上。