Sensores de caudal con EMST

Estamos revolucionando la fabricación de sensores de caudal con nuestra recién desarrollada tecnología de microsistemas Ensinger (EMST). La EMST permite la producción de elementos sensores basados en PEEK, ofreciendo una alternativa prometedora a los sustratos tradicionales y aumentando la versatilidad de los sensores. Junto con nuestro socio Hahn Schickard (Hahn Schickard Gesellschaft für Angewandte Forschung), hemos desarrollado un sensor de flujo térmico basado en PEEK con detección direccional, compuesto por un elemento calefactor y dos sensores de temperatura. Esto aprovecha las propiedades favorables del material, los sustratos funcionalizables y unas posibilidades de integración y personalización sin precedentes.

Tecnología de fabricación revolucionaria: Sensores de caudal basados en PEEK

Los sensores de caudal suelen fabricarse en sustratos convencionales como la cerámica o el silicio, especialmente para aplicaciones que requieren técnicas litográficas. Para los sensores flexibles, como los de temperatura o los de flujo térmico, a veces se utilizan sustratos basados en polímeros, que ofrecen algunas ventajas en términos de capacidad térmica, conductividad térmica y aislamiento eléctrico. Sin embargo, las soluciones poliméricas utilizadas hasta la fecha presentan desventajas en términos de resistencia química y térmica, y a menudo son incapaces de soportar los intensos procesos litográficos de las aplicaciones tradicionales.

EMST ofrece un enfoque completamente nuevo. Al utilizar TECACOMP PEEK LDS, un plástico de alto rendimiento de fabricación propia, somos los primeros en combinar las ventajosas propiedades químicas y térmicas del plástico de alto rendimiento con nuestra tecnología de fabricación de nuevo desarrollo. Nuestra oblea a base de PEEK, TECAWAFER PEEK LDS, permite la producción de sensores de flujo térmico versátiles y de alto rendimiento sin necesidad de un entorno de sala blanca: eficiente, flexible y personalizable incluso en pequeñas cantidades.

En general, el PEEK tiene una conductividad térmica menor que los sustratos con base cerámica o de silicio, lo que mejora la sensibilidad del sensor. TECAWAFER PEEK LDS ofrece ventajas adicionales: La funcionalizabilidad del sustrato permite fabricar soluciones a medida. Los recubrimientos, más allá de las opciones tradicionales como el oro, el níquel y el cobre, amplían las posibilidades de funcionalización y crean soluciones totalmente nuevas para los fabricantes de sensores de caudal. En cuanto a la integración, nuestra solución basada en PEEK ofrece opciones de moldeado flexibles para integrar a la perfección los sensores de caudal personalizados en los requisitos específicos de la aplicación. Nuestra tecnología permite una personalización sin precedentes de los microsistemas, posibilitando funciones, formas y cantidades únicas, incluso en volúmenes reducidos. Podemos adaptar funciones, formas, cantidades y tamaños para satisfacer sus requisitos específicos.

Teniendo esto en cuenta, hemos combinado nuestra experiencia con nuestro socio Hahn Schickard para desarrollar y fabricar un sensor de flujo térmico basado en TECACOMP PEEK LDS.

Funcionalización

Integración

Individualización


Medición precisa del caudal: Sensor térmico de caudal de Hahn Schickard & EMST

El desarrollo del sensor térmico de caudal basado en PEEK por parte de EMST ofrece una solución prometedora para la medición precisa del caudal. Con un elemento sensor compacto que contiene un calentador centrado y dos sensores de temperatura, es posible detectar con precisión la dirección y el caudal del flujo.
El uso de materiales de alta calidad, como el níquel-cromo para el calentador y el níquel para los sensores, y técnicas de fabricación precisas, como el fresado CNC y el proceso LPKF-LDS, garantizan una gran precisión y fiabilidad del sensor. La multiplicación de la disposición en una oblea permite una producción en serie eficaz y, por tanto, una fabricación rentable del sensor en comparación con las soluciones de sustrato tradicionales. La caracterización posterior del sensor muestra una buena respuesta a diferentes caudales y confirma su idoneidad para aplicaciones en el rango de medición de 0-3 bar.

En conjunto, el desarrollo de este sensor térmico de caudal representa un importante paso adelante, ya que ofrece una amplia gama de aplicaciones tanto en la investigación como en la industria, y contribuye a una medición más precisa y eficaz del caudal.


Cadena de procesos del sensor de caudal

La cadena del proceso comienza con el desarrollo del elemento sensor basado en el FS02™ de IST AG, que contiene un calentador centrado y dos sensores de temperatura para determinar la dirección y el caudal del flujo. A continuación, el diseño del sensor térmico de caudal se multiplica mediante EMST basado en obleas para integrar 174 elementos en una oblea. El procesamiento posterior incluye la fabricación de incrustaciones moldeadas de alta precisión, la estructuración de las trazas y el recubrimiento de los elementos sensores y calefactores. Tras el pulido químico-mecánico y la separación de los elementos sensores, el elemento sensor de caudal se pone en contacto y se evalúa en una placa de evaluación, con mediciones iniciales que confirman la funcionalidad del sensor en el rango de medición de 0-3 bar.
Las estructuras LDS del sensor de flujo se fabricaron mediante el proceso LPKF LDS, utilizando sustratos termoplásticos con aditivos activables por láser. Un láser IR pulsado en el rango de los nanosegundos estructuró selectivamente el sustrato, creando pistas conductoras y VIAs. A continuación, el sustrato se sumergió en un electrolito de cobre no electrolítico para formar cobre electrolítico en las zonas estructuradas directamente con láser.

Sensores funcionales para aplicaciones industriales

El desarrollo de sensores funcionales para aplicaciones industriales, como el sensor de flujo térmico aquí descrito, demuestra el potencial de EMST para las tecnologías MEMS en la industria. Mediante la integración de materiales de alta calidad, técnicas de fabricación precisas y procesos de recubrimiento innovadores, se crean sensores de gran precisión y fiabilidad. Estos sensores no sólo proporcionan una detección precisa de la dirección y la velocidad del flujo, sino que también permiten una integración eficaz en los sistemas industriales, lo que se traduce en una mejora de la supervisión y el control de los procesos.

"En Ensinger Microsystems Technology, combinamos materiales inventivos, fabricación precisa y tecnologías inteligentes para crear sistemas potentes que impulsen las industrias".

Dr. Sebastian Bengsch, inventor y responsable de la puesta en marcha del EMST


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