Vom 22. bis 26. August 2022 ist die ACHEMA erneut Treffpunkt der weltweiten Prozessindustrie. Technologieanbieter, Anwender und Forscher gestalten in Frankfurt neben der Messe ein umfangreiches Kongressprogramm, um zukünftige Herausforderungen der Prozessindustrie zu meistern.
In der Session „Instrumentation, control and automation techniques – Sensor Connectivity and Protection” am 23.08.2022 berichtet Dr. Heike Wünscher aus dem CiS Forschungsinstitut in ihrem Vortrag „Passivation of silicon based MEMS flow sensors“ über Passivierungsmöglichkeiten für MEMS-Sensoren als Strömungssensor in rauen Umgebungsbedingen.
Sensoren für mechanische Größen benötigen einen mechanischen Kontakt mit der Messgröße. Allerdings ist der direkte Medienkontakt meist problematisch, da die Medienresistenz des Sensor nicht immer gewährleistet werden kann. Um die Vorteile der Miniaturisierung voll ausnutzen zu können, wurde ein Korrosionsschutz auf Chipebene aufgebracht. Der entwickelte Sensor besteht aus vier piezoresistiven dehnungsempfindlichen Messwiderständen, die zu einer Wheatstone-Brücke verschaltet sind.
Mit dem Fokus auf Langzeitstabilität der Schutzschichten gegenüber Körperflüssigkeiten oder extremen pH-Wert-Spreizungen wurden verschiedene Passivierungsschichten evaluiert, die sich in ihrer chemischen Zusammensetzung, Anwendungsgebieten und Technologie unterscheiden. Gleichzeitig wurde die Beständigkeit des Siliziums, als Basis verschiedener piezoresistiver Drucksensoren durch Dotierungsanpassungen erhöht. Dieser ermöglicht den Einsatz in anspruchsvolleren Umgebungen wie wässrigen Lösungen, in medizinischen Anwendungen ohne zusätzliche Schutzstrukturen. Die Leistungsfähigkeit der Sensoren wird dabei nicht beeinträchtigt.
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Projekt „Langzeitstabile Passivierungen von piezoresistiven Sensoren für anspruchsvolle Sensorumgebungen” (PassDru) wurden gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz.
FKZ: 49MF170089
