Repensar la fabricación de sensores de presión con EMST

Los sensores de presión se utilizan en una amplia gama de aplicaciones: en los sistemas de suspensión neumática de la industria automovilística, en los sistemas de aire comprimido de la tecnología ferroviaria o en los sistemas de bombeo de alta precisión de la tecnología médica. Por muy diferentes que sean las aplicaciones, todas tienen algo en común: los sensores de presión son microsistemas, es decir, componentes micromecánicos (o microópticos) que combinan e integran componentes microelectrónicos en un sistema complejo.

Los sensores de presión en sistemas o máquinas miden la presión de líquidos o gases. Convierten la fuerza mecánica que la presión ejerce sobre una superficie específica, normalmente la membrana del sensor de presión, en una señal eléctrica. Cuando se aplica presión a la membrana, ésta se deforma. Esta deformación puede medirse con precisión y utilizarse para calcular la presión real aplicada. Por lo tanto, los sensores de presión desempeñan un papel crucial en la supervisión y el control de procesos y sistemas.

Los sensores de presión suelen fabricarse litográficamente sobre sustratos de silicio. Los sensores que miden la presión a través de una membrana sensible a la presión -es decir, de forma resistiva- constan de cuatro galgas extensométricas dispuestas en un puente de Wheatstone. La membrana deflectable permite una deflexión reproducible con respecto al sensor a diferentes presiones ambientales. Esto provoca un cambio de resistencia en la estructura de las galgas extensométricas debido a las propiedades físicas de la aleación de película fina, la estructura de meandro y el alargamiento del conductor.

La fabricación litográfica de la estructura del sensor es una tecnología puntera, rentable y reproducible para grandes volúmenes. Sin embargo, el mayor reto para un sensor de presión de película fina es la fabricación de la membrana del sensor. Si el sensor se construye sobre un sustrato de silicio, la membrana tiene que adelgazarse a un gran coste mediante procesos de pulido como el pulido químico-mecánico. A continuación, la membrana se separa mediante bucles de corte y se monta en un bastidor en un elaborado proceso. Otros enfoques se basan en el grabado de las estructuras de silicio de la cara posterior mediante un grabado iónico reactivo profundo hasta alcanzar un grosor definido de la membrana. Los enfoques más recientes en la tecnología de microsistemas se basan incluso en membranas de vidrio que se adelgazan mediante grabado químico. Los enfoques más recientes también requieren el uso de productos químicos, lo que hace que la producción de sensores de presión sea compleja, arriesgada y costosa.

Ensinger Microsystems Technology (EMST) está cambiando la forma de fabricar sensores de presión. Prescindimos de los productos químicos corrosivos, los métodos de montaje complejos y los complicados pasos del proceso que consumen recursos innecesarios. Nuestra tecnología de nuevo desarrollo, basada en el plástico de alto rendimiento PEEK, permite fabricar sensores de presión de forma mucho más eficiente y con menos recursos, con ventajas adicionales en términos de funcionalización, integración y personalización.

En nuestra cadena de procesos de nuevo desarrollo, las estructuras del meandro del sensor se mapean en un sustrato con forma de oblea mediante procesos especiales de moldeo por inyección sin necesidad de litografía. La funcionalización del sustrato y las estructuras resultantes del sensor se crean mediante recubrimiento PVD y luego se exponen. A continuación, la membrana del sensor puede visualizarse directamente en la cara posterior durante el proceso de moldeo por inyección o adelgazarse posteriormente hasta alcanzar el grosor previamente definido en la cara posterior mediante fresado de alta precisión. El grosor, las propiedades del material y el diámetro de la membrana definen la deflexión y el rango de presión resultante.

Pero EMST va un paso más allá. Además de simplificar la cadena de procesos y ahorrar recursos en la producción de sensores de presión, nuestra tecnología de producción de nuevo desarrollo ofrece un grado de personalización sin precedentes: para sensores de presión individuales adaptados con precisión a sus necesidades. Los formatos y la colocación de los sensores, los tamaños de carga, las cantidades y las funciones pueden adaptarse a la aplicación sin grandes esfuerzos técnicos y financieros. El alto grado de libertad también permite integrar los sensores en aplicaciones que antes eran impensables. El material TECACOMP PEEK LDS que utilizamos también permite un contacto innovador del sensor mediante el proceso de estructuración directa por láser.

Pero EMST va un paso más allá. Además de simplificar la cadena de procesos y ahorrar recursos en la producción de sensores de presión, nuestra tecnología de producción de nuevo desarrollo ofrece un grado de personalización sin precedentes: para sensores de presión individuales adaptados con precisión a sus necesidades. Los formatos y la colocación de los sensores, los tamaños de carga, las cantidades y las funciones pueden adaptarse a la aplicación sin grandes esfuerzos técnicos y financieros. El alto grado de libertad también permite integrar los sensores en aplicaciones que antes eran impensables. El material TECACOMP PEEK LDS que utilizamos también permite un contacto innovador del sensor mediante el proceso de estructuración directa por láser.

Estaremos encantados de asesorarle sobre su solución individual de sensor de presión con EMST.