Repensando a fabricação de sensores de pressão com o EMST

Os sensores de pressão são usados em uma ampla gama de aplicações: em sistemas de suspensão a ar no setor automotivo, em sistemas de ar comprimido na tecnologia ferroviária ou em sistemas de bombas de alta precisão na tecnologia médica. Por mais diferentes que sejam as aplicações, todas elas têm uma coisa em comum: os sensores de pressão são microsystems, ou seja, componentes micromecânicos (ou microópticos) que combinam e integram componentes microeletrônicos em um sistema complexo. 

Os sensores de pressão em sistemas ou máquinas medem a pressão de líquidos ou gases. Eles convertem a força mecânica que a pressão exerce sobre uma superfície específica, geralmente a membrana do sensor de pressão, em um sinal elétrico. Quando a pressão é aplicada à membrana, ela é deformada. Essa deformação pode ser medida com precisão e usada para calcular a pressão real aplicada. Portanto, os sensores de pressão desempenham um papel fundamental no monitoramento e controle de processos e sistemas.

Em geral, os sensores de pressão são fabricados litograficamente em substratos de silício. Os sensores que medem a pressão por meio de uma membrana de sensor de pressão - ou seja, de forma resistiva - consistem em quatro medidores de tensão dispostos em uma ponte de Wheatstone. A membrana defletível permite uma deflexão reproduzível em relação ao sensor em diferentes pressões ambientes. Isso leva a uma alteração na resistência da estrutura do medidor de tensão devido às propriedades físicas da liga de filme fino, à estrutura de meandro e ao alongamento do condutor. 

A produção litográfica da estrutura do sensor é uma tecnologia de ponta, econômica e reproduzível para grandes volumes. Entretanto, o maior desafio para um sensor de pressão de filme fino é a fabricação da membrana do sensor. Se o sensor for construído em um substrato de silício, a membrana terá que ser afinada com muito custo usando processos de polimento, como o polimento químico-mecânico. Em seguida, a membrana é separada por laços de corte e montada em uma estrutura em um processo elaborado. Outras abordagens se baseiam na gravação das estruturas de silício na parte traseira usando gravação de íons reativos profundos para uma espessura de membrana definida. Abordagens mais recentes na tecnologia de microsystems baseiam-se até mesmo em membranas de vidro que são afinadas por corrosão química. As abordagens mais recentes também exigem o uso de produtos químicos, o que torna a produção de sensores de pressão complexa, arriscada e cara.

A Ensinger Microsystems Technology (EMST) está mudando a forma como os sensores de pressão são fabricados. Acabamos com produtos químicos corrosivos, métodos de montagem complexos e etapas de processo complicadas que consomem recursos desnecessários. Nossa tecnologia recém-desenvolvida, baseada no plástico de alto desempenho PEEK, permite que os sensores de pressão sejam fabricados de forma muito mais eficiente e com menos recursos, com benefícios adicionais em termos de funcionalização, integração e personalização.

Em nossa cadeia de processos recém-desenvolvida, as estruturas do meandro do sensor são mapeadas em um substrato em forma de wafer usando processos especiais de moldagem por injeção sem a necessidade de litografia. A funcionalização do substrato e as estruturas do sensor resultantes são criadas por revestimento PVD e depois expostas. A membrana do sensor pode agora ser diretamente fotografada na parte traseira durante o processo de moldagem por injeção ou, posteriormente, reduzida à espessura previamente definida na parte traseira por meio de fresagem de alta precisão. A espessura, as propriedades do material e o diâmetro do diafragma definem a deflexão e a faixa de pressão resultante. 

Mas a EMST vai um passo além. Além de simplificar a cadeia de processos e economizar recursos na produção de sensores de pressão, nossa tecnologia de produção recém-desenvolvida oferece um grau de personalização sem precedentes - para sensores de pressão individuais que são precisamente adaptados às suas necessidades. Formatos e posicionamentos de sensores, tamanhos de carga, quantidades e funções podem ser adaptados à aplicação sem grandes esforços técnicos e financeiros. O alto grau de liberdade também possibilita a integração dos sensores em aplicações que antes eram impensáveis. O material TECACOMP PEEK LDS que usamos também permite o contato inovador do sensor usando o processo de estruturação direta a laser.
Mas a EMST vai um passo além. Além de simplificar a cadeia de processos e conservar recursos na produção de sensores de pressão, nossa tecnologia de produção recém-desenvolvida oferece um grau de personalização sem precedentes - para sensores de pressão individuais que são precisamente adaptados às suas necessidades. Formatos e posicionamentos de sensores, tamanhos de carga, quantidades e funções podem ser adaptados à aplicação sem grandes esforços técnicos e financeiros. O alto grau de liberdade também possibilita a integração dos sensores em aplicações que antes eram impensáveis. O material TECACOMP PEEK LDS que usamos também permite o contato inovador do sensor usando o processo de estruturação direta a laser.

Teremos o maior prazer em aconselhá-lo sobre sua solução individual de sensor de pressão com a EMST.