Zespół Sercel i Tronic dla geofonów opartych na MEMS

Sercel i TRONIC'S Microsystems współpracowały przy produkcji nowej generacji czujników sejsmicznych, czyli geofonów, opartych na MEMS. Zaprojektowany przez CEA Leti, akcelerometr o rozdzielczości 0,1 µg zapakowany pod próżnią został zoptymalizowany i uprzemysłowiony przez TRONIC'S Microsystems.
Geofony to jeden z kluczowych produktów firmy Sercel (F), światowego lidera w produkcji sprzętu sejsmicznego do poszukiwań ropy i gazu. Niezwykle czułe czujniki geofony mierzą odbicie fal akustycznych wysyłanych na powierzchnię pola w różnych warstwach geologicznych (patrz rysunek 1). Dane są następnie wykorzystywane do sporządzania map geologicznych wskazujących lokalizację i wielkość złóż ropy i gazu.
Geofony, chociaż są niedrogimi komponentami elektromagnetycznymi (patrz rysunek 2), są raczej ciężkie i nieporęczne, ponieważ muszą być połączone kablami z jednostką centralną. Współczesne poszukiwania ropy naftowej wymagają teraz coraz lżejszych, bardziej mobilnych rozwiązań o bardzo wysokiej precyzji.

Geofon oparty na MEMS
Sercel spędził kilka lat współpracując z CEA Leti (Francja), aby pokazać wykonalność i zaprojektować geofon oparty na MEMS. W wyniku współpracy powstał prototyp znacznie mniejszego i lżejszego geofonu opartego na akcelerometrze (patrz rysunek 2 i tabela 1).

Prototyp osiągnął wymagane ekstremalne parametry: rozdzielczość do 0,1 µg, mniej niż milionowa grawitacja Ziemi, w zakresie +/- 100 mg.

Jednak jednym z największych wyzwań było przeniesienie rozwiązania opartego na MEMS z laboratorium na linię produkcyjną. MEMS w rzeczywistości nie przedstawiają standardowych procesów produkcyjnych i mają bardzo wysokie wymagania dotyczące pakowania i złożone, specyficzne procedury testowe. Dlatego firma Sercel potrzebowała niestandardowego producenta MEMS, który mógłby przekształcić swoją koncepcję MEMS w niezawodny produkt przemysłowy.

Uprzemysłowienie geofonów
Firma TRONIC's Microsystems (F), doświadczona w uprzemysłowieniu i produkcji niestandardowych akcelerometrów MEMS, opanowała również elementy składowe technologii geofonowej firmy Sercel.

Model biznesowy produkcji wysokiej klasy niestandardowych MEMS firmy był również szczególnie odpowiedni dla potrzeb produkcyjnych Sercel. Dlatego obie firmy nawiązały współpracę biznesową

Rozpoczynając od prototypów, firma Tronic zoptymalizowała urządzenie i zakwalifikowała jego specyficzny proces oraz technikę pakowania próżniowego. Francuski producent zapewnił wtedy pierwsze dostawy seryjne na początku 2003 r., A dziś dostarcza zapakowane i przetestowane komponenty geofonów (patrz rysunek 3), które Sercel integruje z nowymi systemami cyfrowymi.

Pakiet próżniowy do MEMS
W celu zmniejszenia szumu molekularnego na konstrukcji i osiągnięcia wymaganego poziomu wydajności, TRONIC'S hermetyzuje mikrostrukturę krzemu w warunkach bardzo wysokiej próżni w opakowaniu LCC. To opakowanie pozwala geofonowi MEMS przekroczyć współczynnik Q powyżej 10.000 (szacowana próżnia w zakresie 1mTorr).

Mniejszy i lżejszy geofon MEMS w opakowaniu próżniowym przewyższa nawet niektóre inne kluczowe specyfikacje tradycyjnych geofonów (patrz tabela 1).

Ponadto 3 geofony MEMS można również zintegrować ze sobą na bardzo małej przestrzeni, a ich cyfrowa elektronika eliminuje niektóre wcześniej wymagane kable. Nowy geofon oparty na MEMS ułatwia zatem logistykę klientom Sercel, jednocześnie umożliwiając pomiar 3 komponentów o wyższej dynamice.

Dzięki tej współpracy firma TRONIC'S Microsystems dodatkowo udowodniła swoją zdolność do przekształcania niestandardowych koncepcji MEMS w niezawodne produkty o wysokiej wydajności do wymagających zastosowań.


Czas postu: Wrz-02-2020