Sensores de vazão com EMST 

Estamos revolucionando a fabricação de sensores de fluxo com a nossa recém-desenvolvida Ensinger Microsystems Technology (EMST). A EMST permite a produção de elementos sensores baseados em PEEK, oferecendo uma alternativa promissora aos substratos tradicionais e aumentando a versatilidade dos sensores. Juntamente com nosso parceiro Hahn Schickard (Hahn Schickard Gesellschaft für Angewandte Forschung), desenvolvemos um sensor de fluxo térmico baseado em PEEK com detecção direcional, composto por um elemento aquecedor e dois sensores de temperatura. Isso aproveita as propriedades favoráveis do material, os substratos funcionais e as possibilidades de integração e personalização sem precedentes.

Tecnologia de fabricação revolucionária: Sensores de fluxo baseados em PEEK

Em geral, os sensores de fluxo são fabricados em substratos convencionais, como cerâmica ou silício, especialmente para aplicações que exigem técnicas litográficas. Para sensores flexíveis, como sensores de temperatura ou sensores de fluxo térmico, às vezes são usados substratos à base de polímeros, que oferecem algumas vantagens em termos de capacidade de calor, condutividade térmica e isolamento elétrico. No entanto, as soluções de polímero usadas até o momento têm desvantagens em termos de resistência química e térmica e, muitas vezes, não conseguem suportar os processos litográficos intensivos das aplicações tradicionais.

A EMST oferece uma abordagem totalmente nova. Ao usar o TECACOMP PEEK LDS, um plástico de alto desempenho fabricado internamente, somos os primeiros a combinar as vantajosas propriedades químicas e térmicas do plástico de alto desempenho com nossa tecnologia de fabricação recém-desenvolvida. Nosso wafer baseado em PEEK, TECAWAFER PEEK LDS, permite a produção de sensores de fluxo térmico versáteis e de alto desempenho sem um ambiente de sala limpa - eficiente, flexível e personalizável, mesmo em pequenas quantidades.

Em geral, o PEEK tem uma condutividade térmica mais baixa do que os substratos à base de cerâmica ou silício, o que melhora a sensibilidade do sensor. O TECAWAFER PEEK LDS oferece vantagens adicionais: A funcionalidade do substrato permite a produção de soluções personalizadas. Os revestimentos, além das opções tradicionais, como ouro, níquel e cobre, ampliam as possibilidades de funcionalização e criam soluções totalmente novas para os fabricantes de sensores de fluxo. Em termos de integração, nossa solução baseada em PEEK oferece opções flexíveis de moldagem para integrar perfeitamente os sensores de fluxo personalizados aos requisitos específicos da aplicação. Nossa tecnologia permite a personalização inigualável de microsystems, possibilitando funções, formas e quantidades exclusivas, mesmo em baixos volumes. Podemos adaptar funções, formas, quantidades e tamanhos para atender às suas necessidades específicas.

Com isso em mente, combinamos nossa experiência com nosso parceiro Hahn Schickard para desenvolver e fabricar um sensor de fluxo térmico baseado no TECACOMP PEEK LDS.

Funcionalidade

Integração

Individualização


Medição precisa de vazão: Sensor de fluxo térmico da Hahn Schickard & EMST

O desenvolvimento do sensor de fluxo térmico baseado em PEEK pela EMST oferece uma solução promissora para a medição precisa do fluxo. Com um elemento sensor compacto contendo um aquecedor centralizado e dois sensores de temperatura, é possível a detecção precisa da direção e da taxa de fluxo.
O uso de materiais de alta qualidade, como o níquel-cromo para o aquecedor e o níquel para os sensores, e técnicas de fabricação precisas, como a fresagem CNC e o processo LPKF-LDS, garantem a alta precisão e confiabilidade do sensor. A multiplicação do layout em um wafer permite a produção em massa eficiente e, portanto, a produção econômica do sensor em comparação com as soluções tradicionais de substrato. A caracterização subsequente do sensor mostra uma boa resposta a diferentes taxas de fluxo e confirma sua adequação para aplicações na faixa de medição de 0 a 3 bar.

De modo geral, o desenvolvimento desse sensor de fluxo térmico representa um avanço significativo, oferecendo uma ampla gama de aplicações tanto na pesquisa quanto no setor e contribuindo para uma medição de fluxo mais precisa e eficiente.


Cadeia de processos do sensor de fluxo

A cadeia de processos começa com o desenvolvimento do elemento sensor baseado no FS02™ da IST AG, que contém um aquecedor centralizado e dois sensores de temperatura para determinar a direção do fluxo e a taxa de fluxo. O layout do sensor de fluxo térmico é então multiplicado usando o EMST baseado em wafer para integrar 174 elementos em um wafer. O processamento posterior inclui a fabricação de inlays moldados de alta precisão, a estruturação de traços e o revestimento de elementos sensores e de aquecimento. Após o polimento químico-mecânico e a separação dos elementos sensores, o elemento sensor de fluxo é contatado e avaliado em uma placa de avaliação, com medições iniciais que confirmam a funcionalidade do sensor na faixa de medição de 0 a 3 bar. 
As estruturas LDS do sensor de fluxo foram fabricadas usando o processo LPKF LDS, utilizando substratos termoplásticos com aditivos ativáveis por laser. Um laser infravermelho pulsado na faixa de nanossegundos estruturou seletivamente o substrato, criando trilhas condutoras e VIAs. Em seguida, o substrato foi mergulhado em um eletrólito de cobre não eletrolítico para formar cobre eletrolítico nas áreas estruturadas diretamente a laser.

Sensores funcionais para aplicações industriais

O desenvolvimento de sensores funcionais para aplicações industriais, como o sensor de fluxo térmico descrito aqui, demonstra o potencial da EMST para as tecnologias MEMS no setor. Com a integração de materiais de alta qualidade, técnicas de fabricação precisas e processos de revestimento inovadores, são criados sensores com alta precisão e confiabilidade. Esses sensores não apenas fornecem detecção precisa da direção e da taxa de fluxo, mas também permitem a integração eficiente em sistemas industriais, levando a um melhor monitoramento e controle de processos.

“Na Ensinger Microsystems Technology, combinamos materiais inventivos, fabricação precisa e tecnologias inteligentes para criar sistemas poderosos que impulsionam os setores.”

Dr. Sebastian Bengsch, Inventor and Start Up Lead EMST


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