Pe 5 aprilie 2022, Bronkhorst a lansat un produs nou și unic: theFLEXI-FLOW. Acest instrument multi-parametri poate măsura și controla ambelefluxul de gazși în amonte/avalpresiuneîn timp ce se măsoarătemperatură. Această combinație într-un singur instrument compact este unică. Pentru a dezvolta acest instrument, se utilizează „tehnologia canalului de suprafață”, rezultând un senzor de flux capilar bazat pe cip.
Ce face această tehnologie atât de specială și cum a dezvoltat Bronkhorst această nouă tehnologie într-un produs comercializabil? Wouter Sparreboom este System Architect Embedded Systems la Bronkhorst R&D. El a fost implicat în stadiul incipient al dezvoltării produsului a acestei linii de produse revoluționare numită FLEXI-FLOW. Wouter explică procesul de dezvoltare a unui produs la un produs nou real care poate fi comercializat:
„Tehnologia canalului de suprafață a fost dezvoltată la Universitatea din Twente în jurul anului 2007. Această tehnologie a fost un exemplu tipic de utilizare a proceselor semiconductoare pentru a minimiza sistemele – senzori de flux în cazul nostru. Abia în 2013 am aprofundat această problemă, cu intenția de a face un produs comercializabil din această tehnologie unică.”
„La acea vreme, cele mai populare instrumente din portofoliul nostru de produse erauEL-FLOWserie. Am fost convinși că, dacă am fi capabili să combinăm tehnologia dovedită a acestei serii EL-FLOW cu beneficiile „micro-tehnologiei”, am putea dezvolta un instrument de debit mai rapid, cu mai multe funcții integrate (cum ar fi senzorii de presiune), dar cu aceeași amprentă compactă.
Am câștigat deja experiență cu „micro-tehnologia” atunci când am introdusIQ+FLOWsenzor de debit termic cu cip MEMS (Sistem Micro-Electro-Mecanic) anemometric în 2004. Primul nostru produs care folosește „micro tehnologie”.
„În 2020, am început un proiect de dezvoltare cu mai mulți colegi de cercetare și dezvoltare. Echipa noastră a avut acces la Nanolab de la Universitatea din Twente, implicat în fabricarea senzorilor prin cip. În cooperare cu PHIX Photonics Assembly, am reușit să „împachetăm” cipurile într-un modul de senzor robust.
Și pe 5 aprilie acolo a fost… Bronkhorst a prezentat FLEXI-FLOW către lume; un exemplu de succes al unei tehnologii academice unice transformată într-un produs comercializabil.”
Să aruncăm o privire asupra tehnologiei…
Jarno Groenesteijn (stânga) și Jack van Putten (dreapta) la Nanolab al Universității din Twente
„Tehnologia canalului de suprafață constă din canale de suprafață gravate într-un substrat de siliciu folosind plasmă de înaltă densitate. Ulterior, suprafețele interioare ale acestor canale sunt acoperite într-un mod controlat cu un strat dens de nitrură de siliciu bogat în siliciu, de aproximativ 1 micron grosime uniformă, folosind un proces de depunere în vapori chimici la presiune joasă (LPCVD). înconjoară stratul de nitrură de siliciu.”
„Procesul LPCVD are loc la o temperatură ridicată de aproximativ 800 ° C. După răcire la temperatura camerei, nitrura de siliciu, care are un coeficient de dilatare termică ceva mai mare decât siliciul, se micșorează mai mult decât siliciul și intră într-o stare tensionată, îmbunătățind proprietățile mecanice ale capilarelor libere suspendate. În plus, nitrura de siliciu este rezistentă și versatilitatea senzorului. nitrura este un izolator electric, rezistențele metalice pulverizate de deasupra capilarelor sunt separate galvanic de mediile gazoase din interior.
Această tehnologie a fost folosită pentru a dezvolta senzorul de flux capilar.”
„InimaFLEXI-FLOWInstrumentul de flux de masă este un senzor de debit capilar, montat ca o derivație la canalul principal de flux de gaz. În esență, acest senzor este format din două capilare drepte din nitrură de siliciu, fiecare cu un diametru de 100 microni și o grosime a peretelui de 1 micron. Rezistoarele metalice dependente de temperatură de deasupra acționează ca încălzitoare și senzori de temperatură.
În timpul funcționării, gazul pătrunde în capilare, este încălzit de încălzitoare și, ulterior, temperatura gazului este măsurată într-o poziție definită în aval. Gazul care curge transportă această căldură, iar în regimul de curgere laminar în interiorul capilarelor, diferența de temperatură (sau analogia cu diferența de tensiune) este o măsură directă a debitului de gaz.”
„Acest senzor de debit este brevetat de Bronkhorst și se numește Through Chip Sensor – Tehnologia TCS. Oferă un senzor de debit rapid și stabil aplicat într-o construcție de bypass dovedită pentru o măsurare fiabilă și precisă a debitului. Înlocuiește senzorul tradițional cu tub capilar. Sloganul FLEXI-FLOW se referă și la acest lucru; rapid și stabil, dovedit și precis.”
”Datorită proprietăților materialului, precum și dimensiunilor, capilarele mici de nitrură de siliciu din FLEXI-FLOW au o masă termică foarte scăzută, ceea ce înseamnă că capilarele sunt încălzite și răcite foarte repede. Acest lucru permite timpi de răspuns rapid de ordinul milisecundelor.”
Rapid și stabil, dovedit și precis
„Tehnologia MEMS este utilizată pentru a fabrica acești senzori de debit capilar. Un „senzor prin cip” (TCS) rapid și stabil aplicat în construcția noastră de bypass dovedită înlocuiește senzorul tradițional cu tub metalic. Acest lucru are ca rezultat o măsurare a debitului fiabilă și foarte precisă.”
„În anii nouăsprezece, Unitatea de Cercetare a Senzorilor și Actuatorilor aUniversitatea din Twentea pus o bază solidă pentru „microtehnologia”. Miniaturizarea devenise deja o tendință importantă pentru aplicațiile de laborator, iar senzorii de debit nu făceau excepție. În 1990, Theo Lammerink și-a încheiat cu succes proiectul de doctorat privind senzorii de flux termic MEMS la Universitatea din Twente – punând baza pentru eventuala dezvoltare a tehnologiei canalelor de suprafață.
Cam în același timp, au apărut primele contacte între universitate și Bronkhorst. Joost Lötters și Wybren Jouwsma au vizitat universitatea și au început să vorbească despre această chestiune.
Începutul dezvoltării unui produs comercializabil… FLEXI-FLOW.”
