Детекторное приборостроение

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ КООРДИНАТНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ В ФИЗИКЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

В последние десятилетия в ядерную электронику интенсивно внедряется микроэлектроника, что позволяет обеспечить соответствие возрастающим к ядерной электронике требованиям. В экспериментальных исследованиях в области физики высоких и сверхвысоких энергий широко используются многоканальные кремниевые детекторы заряженных частиц и ассоциированная с ними электроника считывания и обработки информации на основе современных полупроводниковых приборов, которые конструктивно выполнены в виде типовых модулей.
Применение типовых детекторных модулей позволяет решить задачи минимизации массы материала в объеме детектирования, упрощения и повышения производительности процессов сборки при сохранении высокой плотности и высокой степени надежности монтажа при создании нового поколения гибридных микросборок и соединительных кабелей. В том числе на основе новых более совершенных конструкций и технологий их изготовления с применением многослойных гибко-жестких плат и гибких соединительных шлейфов.
Компания ООО «НПП «ЛТУ» активно проводит разработку и верификацию эффективных подходов к созданию современных инновационных конструктивно-технологических решений и технологий изготовления усовершенствованных микростриповых, дрейфовых и матричных пиксельных детекторных модулей на гибких безадгезивных алюминий — полиимидных коммутационных платах и шлейфах с применением автоматизированных процессов ультразвуковой сварки и COF-технологии сборки.
Наши не имеющие аналогов инновационные решения пиксельных матричных детекторных модулей, базирующиеся на новом поколении кремниевых пиксельных сенсоров, используются для создания новых и модернизации существующих детекторных систем для экспериментов в физике высоких энергий.

РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТЕКТОРНЫХ МОДУЛЕЙ

1. 2009 г. – 2015 г. – НИОКР «Исследование конструктивно-технологических решений, разработка, изготовление и поставка макетов компонентов и детекторных модулей для эксперимента СВМ».
2. 2016 г. – НИОКР «Изготовление и поставка демонстраторов СВМ и компонентов для демонстраторов».
3. 2017 г. – 2019 г. – НИОКР «Разработка, исследование и поставка многослойных гибких печатных плат силовых кабелей для проекта ALICE ITS2».
4. 2018 г. – 2019 г. – НИОКР «Разработка, исследование и поставка многослойных гибких печатных плат кабелей совмещения для проекта ALICE ITS2».
5. 2018 г. – 2021 г. – НИОКР «Разработка, изготовление и поставка гибких печатных плат и демонстраторов для эксперимента Mu3e».
6. 2019 г. – 2021 г. – ОКР «Разработка и исследование чувствительных слоев для проекта FoCal».
7. 2020 г. – ОКР «Разработка и исследование чувствительных слоев на основе изогнутых сенсоров и SрTAB техники соединения для проекта ALICE ITS3».
8. 2021 г. – ОКР «Разработка, изготовление и поставка гибких печатных плат и демонстраторов для проекта STRASSE».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТОК:

2 МАКЕТЫ И ПРОТОТИПЫ КОМПОНЕНТОВ ДЕТЕКТОРНЫХ МОДУЛЕЙ

3 МАКЕТЫ И ДЕМОНСТРАТОРЫ КОМПОНЕНТОВ ДЕТЕКТОРНЫХ МОДУЛЕЙ

4 ДЕТЕКТОРНЫЕ МОДУЛИ ДЛЯ ФИЗИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Предложенные и разработанные ООО «НПП «ЛТУ» инновационные технические решения позволяют создать такие способы изготовления безадгезивных гибких лакофольговых алюминий – полиимидных слоистых материалов, которые обеспечивают использование более простых, мало затратных и воспроизводимых технологий изготовления слоистых материалов с необходимыми геометрическими размерами широкой номенклатуры применяемых алюминиевых фольг и полиимидных слоев (толщина полиимидных слоев от 10 мкм до 50 мкм, толщина алюминиевых слоев от 15 мкм до 100 мкм) и работающих в диапазоне температур от минус 200°С до плюс 250°С (Патент Украины на полезную модель  № 119126 от 11.09.2017 «Способ изготовления гибкого слоистого материала для изделий на основе фольги»).

Предложенные и разработанные ООО «НПП «ЛТУ» инновационные технические решения алюминий — полиимидных гибких многослойных печатных кабелей электропитания (Патент Украины на полезную модель №142206 от 25.05.2020 г. «Гибкий многслойный печатный кабель электропитания») позволяют повысить стойкость кабелей питания к механическим воздействиям, уменьшить деформации, вызываемые изменениями температуры. Повысить радиационную стойкость и радиационную длину кабеля. Исключить коррозию сварных соединений, снизить деградацию электрических характеристик, повысить надежность в эксплуатации. Упростить технологию монтажа многослойных печатных кабелей за счет исключения межсоединений проволокой или металлизации сквозных отверстий в слоях. Минимизировать помехоэмиссию и падение напряжения печатного кабеля электропитания по всей его длине. Обеспечить минимальные значения активных и индуктивных сопротивлений кабелей, а также уменьшить их объемно-габаритные параметры. Снизить вес и, соответственно, удельную стоимость, а также обеспечить возможность его надежного электрического соединения с несколькими электронными узлами по всей длине кабеля, а не только за счет его концевых участков.

Предложенные и разработанные ООО «НПП «ЛТУ» инновационные технические решения многосенсорных модулей на гибких коммутационных платах (Патент Украины на изобретение полезную модель №123123 от 17.02.2021 г. «Многосенсорный модуль на гибких коммутационных платах») позволяют улучшить электрические параметры модуля, уменьшить его влияние на траекторию и энергию проходящих частиц. Повысить стойкости модуля к механическим воздействиям и уменьшить деформации, вызываемые изменениями температуры. Повысить радиационную стойкость и радиационую длину модуля, исключить коррозию сварных соединений, снизить деградацию электрических характеристик. Повысить надежность в эксплуатации и упростить технологию монтажа многослойных гибких печатных плат за счет исключения межсоединений проволокой или металлизации сквозных отверстий в плате. Минимизировать помехоэмиссию модуля по всей его площади и, соответственно, уменьшить шумы сенсоров. Снизить объемно-габаритные параметры, вес и удельную стоимость многосенсорных модулей.

В ООО «Научно-производственное предприятие «ЛТУ» впервые в Украине разработано, внедрено и освоено производство новых типов слоистых материалов для гибких и гибко-жестких алюминий-полиимидных безадгезивных многослойных печатных плат с уменьшенной стоимостью по сравнению с мировыми аналогами. На базе этих материалов разработаны и внедрены в производство технологии изготовления гибких многослойных печатных кабелей электропитания и многосенсорных модулей на монолитных активных пиксельных сенсорах (MAPS) и гибких многослойных платах на алюминиевой фольге. Инновационные многосенсорные на алюминиевой фольге пиксельные детекторные модули разработки ООО «Научно-производственное предприятие «ЛТУ» на сверхсовременных тонких (50 мкм) кремниевых сенсорах ALPIDE 4 позволяют обеспечить рекордные показатели полупроводниковых калориметров для физических экспериментов. В том числе обеспечить относительную радиационную длину модулей не более 0,1-0,2 %X₀, пространственное разрешение до 5-10 мкм при минимально возможной массе и энергопотреблении модулей, а также при существенном снижении трудоемкости процесса их изготовления.