worden gemaakt. “Een menselijke haar is al ongeveer honderd micrometer”, verdui- delijkt Van der Wouden. “We kunnen met wanddiktes van één micrometer werken. Ongelofelijk dun. Het maakt een coriolis sensor daardoor uitermate gevoelig en dat betekent dat je extreem kleine flows heel nauwkeurig kunt meten.” Het betekent ook dat MEMS-sensoren een snellere respons hebben dan grote con- ventionele sensoren. “Een grote thermische sensor heeft relatief veel thermische massa met een navenante doorverwarmingstijd en dus een tragere respons. Met MEMS heb je te maken met een extreem kleine massa en dus een hele snelle responstijd.”


Technische Universiteit Twente Op dit moment heeft men bij Bronkhorst inmiddels een goed werkende coriolissen- sor op basis van MEMS-technologie ontwik- keld. “Op basis van die sensor zijn we verder gegaan met de ontwikkeling van de chip”,


vertelt Van der Wouden. “Zo zijn we nu bezig met het naar een hoger plan brengen van onder meer druksensoren en warmtegeleid- baarheidssensoren op MEMS-niveau. Dat verloopt heel goed, maar er moeten nog wel stappen gezet worden voordat we een commercieel product op de markt kunnen zetten. Voor de industrie heb je uiteraard te maken met allerlei specifieke eisen, bijvoor- beeld met betrekking tot robuustheid.” De ontwikkeling van de nieuwe chips gaat in nauwe samenwerking met Technische Universiteit Twente. “We hebben een goede band met de relevante onderzoeksgroepen. Een van onze ontwikkelaars bij Bronkhorst heeft tevens een aanstelling aan de UT, dus de lijnen zijn kort.” Het is nog vrij lastig te voorspellen wanneer de nieuwe chips op de markt zullen worden gebracht. “Dat hangt ook van de markt af”, meent Van der Wouden. “Op het moment dat wij een concrete vraag van een klant krijgen, kunnen we vlotter naar een opera-


tioneel product toe werken. Dat neemt overigens niet weg dat we met onze stalen Toolbox al de markt aan het verkennen zijn. We kunnen die in dit stadium prima inzetten om meer ervaring op te doen met het meten van meerdere variabelen in één instrument.”


Voorbeeld van het gecombineerd meten van parameters.


Meer over MEMS


door Wouter Sparreboom, Teamleader R&D Embedded Systems bij Bronkhorst High-Tech B.V.


De MEMS-technologie is vergelijkbaar met de half- geleidertechnologie, maar wordt voor sensoren en mechanische miniatuurcomponenten gebruikt en niet voor elektronische chips. Tot de bekende applica- ties waarvoor de MEMS-technologie wordt gebruikt, behoren sensoren in airbags, inkjetprinterkoppen, druksensoren, microfoons, kompassen, acceleratie- meters, gyroscopen en time-base oscillatoren. Ook een smartphone bestaat uit talloze MEMS-componen- ten. Daarnaast worden thermische flowsensoren ook veel in airconditionings gebruikt. MEMS-chips worden gemaakt van wafers. Wafers zijn uiterst platte, ronde discs die gemaakt zijn van silicium of glas. Een gemiddelde wafer is 0,5 mm dik en heeft een diameter van 6 inch (circa 15 cm). Bij de MEMS-technologie worden in bepaalde delen van de


Wafers, uiterst platte ronde discs. Wouter Sparreboom. Coriolis flowsensor.


wafer lagen toegevoegd of verwijderd. De gebruikte lagen kunnen uit kwalitatief zeer hoogwaardige en robuuste materialen bestaan. Een voorbeeld van een dergelijk materiaal is siliciumnitride, dat wordt aange- bracht via Low Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD) bij een temperatuur van rond de 800˚C. Om de betreffende delen af te bakenen, wordt ge- bruik gemaakt van fotolithografie. Bij deze techniek wordt een fotogevoelige laag (de fotoresist) op het oppervlak van de wafer aangebracht. De samenstel- ling van die fotoresist wordt vervolgens door middel van een chemisch proces aangepast door het opper- vlak te belichten. Daarna wordt de laag deels weg- gespoeld met een ontwikkelvloeistof. De meeste MEMS-flowsensoren zijn gebaseerd op een thermisch meetprincipe. Aangetoond is dat dergelijke sensoren in staat zijn om zeer kleine vloeistofflows te meten (tot een paar nanoliter per minuut). Deze sen-


8


| nummer 3 | 2018


Page 1  |  Page 2  |  Page 3  |  Page 4  |  Page 5  |  Page 6  |  Page 7  |  Page 8  |  Page 9  |  Page 10  |  Page 11  |  Page 12  |  Page 13  |  Page 14  |  Page 15  |  Page 16  |  Page 17  |  Page 18  |  Page 19  |  Page 20  |  Page 21  |  Page 22  |  Page 23  |  Page 24  |  Page 25  |  Page 26  |  Page 27  |  Page 28  |  Page 29  |  Page 30  |  Page 31  |  Page 32  |  Page 33  |  Page 34  |  Page 35  |  Page 36  |  Page 37  |  Page 38  |  Page 39  |  Page 40  |  Page 41  |  Page 42  |  Page 43  |  Page 44  |  Page 45  |  Page 46  |  Page 47  |  Page 48