ДЕТЕКТОРНЕ ПРИЛАДОБУДУВАННЯ

НАПІВПРОВІДНИКОВІ КООРДИНАТНІ ДЕТЕКТОРИ У ФІЗИЦІ ЕЛЕМЕНТАРНИХ ЧАСТИНОК

В останні десятиліття в ядерну електроніку інтенсивно впроваджується мікроелектроніка, що дозволяє забезпечити відповідність вимогам, що зростають до ядерної електроніки. В експериментальних дослідженнях у галузі фізики високих та надвисоких енергій широко використовуються багатоканальні кремнієві детектори заряджених частинок та асоційована з ними електроніка зчитування та обробки інформації на основі сучасних напівпровідникових приладів, які конструктивно виконані у вигляді типових модулів.
Застосування типових детекторних модулів дозволяє вирішити завдання мінімізації маси матеріалу в обсязі детектування, спрощення та підвищення продуктивності процесів збирання за збереження високої щільності та високого ступеня надійності монтажу при створенні нового покоління гібридних мікроскладань та з’єднувальних кабелів. У тому числі на основі нових більш досконалих конструкцій та технологій їх виготовлення із застосуванням багатошарових гнучко-жорстких плат та гнучких з’єднувальних шлейфів.
Компанія ТОВ «НВП «ЛТУ» активно проводить розробку та верифікацію ефективних підходів до створення сучасних інноваційних конструктивно-технологічних рішень та технологій виготовлення удосконалених мікрострипових, дрейфових та матричних піксельних детекторних модулів на гнучких безадгезивних алюміній – поліімідних комутаційних платах та шлейфах із застосуванням автоматизованих процесів ультразвукового зварювання та COF-технології складання.
Наші інноваційні рішення піксельних матричних детекторних модулів, що не мають аналогів, базуються на новому поколінні кремнієвих піксельних сенсорів, використовуються для створення нових і модернізації існуючих детекторних систем для експериментів у фізиці високих енергій.

РОЗРОБКА І ВИГОТОВЛЕННЯ ДЕТЕКТОРНИХ МОДУЛІВ

1. 2009 р. – 2015 р. – НДДКР «Дослідження конструктивно-технологічних рішень, розробка, виготовлення та постачання макетів компонентів і детекторних модулів для експерименту СВМ»
2. 2016 р. – НДДКР «Виготовлення та постачання демонстраторів СВМ та компонентів для демонстраторів»
3. 2017 р. – 2019 р. – НДДКР «Розробка, дослідження та постачання багатошарових гнучких друкованих плат силових кабелів для проекту ALICE ITS2»
4. 2018 р. – 2019 р. – НДДКР «Розробка, дослідження та постачання багатошарових гнучких друкованих плат кабелів суміщення для проекту ALICE ITS2»
5. 2018 р. – 2021 р. – НДДКР «Розробка, виготовлення та постачання гнучких друкованих плат та демонстраторів для експерименту Mu3e»
6. 2019 р. – 2021 р. – ДКР «Розробка та дослідження чутливих шарів для проекту FoCal»
7. 2020 р. – ДКР «Розробка та дослідження чутливих шарів на основі вигнутих сенсорів та SрTAB техніки з’єднання для проекту ALICE ITS3»
8. 2021 р. – ДКР «Розробка, виготовлення та постачання гнучких друкованих плат та демонстраторів для проекта STRASSE»

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОЗРОБОК:

2 МАКЕТИ І ПРОТОТИПИ КОМПОНЕНТІВ ДЕТЕКТОРНИХ МОДУЛІВ

3 МАКЕТИ І ДЕМОНСТРАТОРИ КОМПОНЕНТІВ ДЕТЕКТОРНИХ МОДУЛІВ

4 ДЕТЕКТОРНІ МОДУЛІ ДЛЯ ФІЗИЧНИХ ЕКСПЕРИМЕНТІВ

Запропоновані та розроблені ТОВ «НВП «ЛТУ» інноваційні технічні рішення дозволяють створити такі способи виготовлення безадгезивних гнучких лакофольгових алюміній – поліімідних шарових матеріалів, які забезпечують використання більш простих, мало витратних та відтворюваних технологій виготовлення шарових матеріалів з необхідними геометричними розмірами широкої номенклатури поліімідних шарів (товщина поліімідних шарів від 10 мкм до 50 мкм, товщина алюмінієвих шарів від 15 мкм до 100 мкм) та працюючих у діапазоні температур від мінус 200°С до плюс 250°С (Патент України на корисну модель №9 11.7) “Спосіб виготовлення гнучкого шарового матеріалу для виробів на основі фольги”).

Запропоновані та розроблені ТОВ «НВП «ЛТУ» інноваційні технічні рішення алюміній — поліімідних гнучких багатошарових друкованих кабелів електроживлення, зменшити деформації, що спричиняються змінами температури. Підвищити радіаційну стійкість та радіаційну довжину кабелю. Виключити корозію зварних з’єднань, знизити деградацію електричних характеристик, підвищити надійність експлуатації. Спростити технологію монтажу багатошарових друкованих кабелів за рахунок виключення міжз’єднань дротом або металізації наскрізних отворів у шарах. Мінімізувати емісію перешкод і падіння напруги друкованого кабелю електроживлення по всій його довжині. Забезпечити мінімальні значення активних та індуктивних опорів кабелів, а також зменшити їх об’ємно-габаритні параметри. Зменшити вагу та, відповідно, питому вартість, а також забезпечити можливість його надійного електричного з’єднання з декількома електронними вузлами по всій довжині кабелю, а не лише за рахунок його кінцевих ділянок.

Запропоновані та розроблені ТОВ «НВП «ЛТУ» інноваційні технічні рішення багатосенсорних модулів на гнучких комутаційних платах (Патент України на винахід корисну модель №123123 від 17.02.2021 р. «Многосенсорний модуль на гнучких комутаційних платах») дозволяють поліпшити електричні параметри модуля, зменшити його вплив на траєкторію та енергію частинок, що проходять. Підвищити стійкість модуля до механічних впливів і зменшити деформації, що викликаються змінами температури. Підвищити радіаційну стійкість та радіаційну довжину модуля, виключити корозію зварних з’єднань, знизити деградацію електричних характеристик. Підвищити надійність в експлуатації та спростити технологію монтажу багатошарових гнучких друкованих плат за рахунок виключення міжз’єднань дротом або металізації наскрізних отворів у платі. Мінімізувати перешкоду модуля по всій його площі і, відповідно, зменшити шуми сенсорів. Зменшити об’ємно-габаритні параметри, вагу та питому вартість багатосенсорних модулів.

У ТОВ «Науково-виробниче підприємство «ЛТУ» вперше в Україні розроблено, впроваджено та освоєно виробництво нових типів шарових матеріалів для гнучких та гнучко-жорстких алюміній-поліімідних безадгезивних багатошарових друкованих плат зі зменшеною вартістю порівняно зі світовими аналогами. На базі цих матеріалів розроблено та впроваджено у виробництво технології виготовлення гнучких багатошарових друкованих кабелів електроживлення та багатосенсорних модулів на монолітних активних піксельних сенсорах (MAPS) та гнучких багатошарових платах на алюмінієвій фользі. Інноваційні багатосенсорні на алюмінієвій фользі піксельні детекторні модулі розробки ТОВ «Науково-виробниче підприємство «ЛТУ» на надсучасних тонких (50 мкм) кремнієвих сенсорах ALPIDE 4 дозволяють забезпечити рекордні показники напівпровідникових калориметрів для фізичних експериментів. У тому числі забезпечити відносну радіаційну довжину модулів не більше 0,1-0,2 %X₀, просторовий дозвіл до 5-10 мкм за мінімально можливої маси та енергоспоживання модулів, а також за суттєвому зниженні трудомісткості процесу їх виготовлення.