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Resonadores micromecanizados para su aplicación en la detección de gases / Memòria presentada por Marta Morata Cariñena ; [directores: Carles Cané Ballart, Eduard Figueras Costa] ; [tutor: Francesc Serra Mestres]
Morata Cariñena, Marta
Cané Ballart, Carles, dir.
Figueras Costa, Eduardo, dir. (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Telecomunicació i Enginyeria de Sistemes)
Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Telecomunicació i Enginyeria de Sistemes

Publicació: Bellaterra : Universitat Autònoma de Barcelona, 2004
Resum: El objetivo de este trabajo consiste en diseñar, fabricar y caracterizar nuevas estructuras mecánicas micromecanizadas para su aplicación a sensores de gases. Para ello, y dentro del campo de la micromecanización como tecnología utilizada para la fabricación de sensores de gases resonantes, se han utilizado dos concepciones distintas: la micromecanización en superficie («Surface Micromachining») y la micromecanización en volumen («Bulk Micromachining»). Estas dos tecnologías son utilizadas para fabricar dispositivos resonantes micromecanizados que combinado con el uso de polímeros específicos permite detectar gases y componentes volátiles. Los polímeros, como capa sensible, ante la presencia de ciertos gases incrementan su masa (Dm) y este incremento de masa produce una variación de la frecuencia de la estructura resonante. La variación de frecuencia permite determinar cuantitativamente la presencia de los elementos volátiles. Por tanto, se pretende fabricar estructuras resonantes de dimensiones pequeñas con el objetivo de obtener frecuencias de resonancia elevadas y por tanto, estructuras con mayor sensibilidad a gases cuando el resonador actúa como sensor de gases. Esta tesis se enmarca dentro de los proyectos nacionales «Jamotrón» y «Migra». Estos proyectos están enmarcados dentro de la temática de fabricación de microsensores micromecanizados. El uso del silicio como base para el desarrollo de tecnologías en microelectrónica, tanto por sus propiedades eléctricas como mecánicas, ha sido decisivo en el desarrollo de circuitos integrados microelectrónicos y ha resultado fundamental para el desarrollo de sensores y actuadores, ya que el silicio se ha impuesto como material sensor en muchas aplicaciones o bien es el material que sirve de substrato. Entre los distintos tipos de sensores basados en la tecnología del silicio, los sensores mecánicos han experimentado un rápido desarrollo debido a la multitud de aplicaciones industriales. Este hecho es el causante de que actualmente se dediquen grandes esfuerzos para la mejora de las prestaciones de estos sensores mediante la investigación en nuevos diseños y nuevas tecnologías. En este sentido los progresos han sido considerables, especialmente si se tiene en cuenta el avance que ha supuesto el desarrollo de técnicas de micromecanización del silicio para la realización de estructuras que han facilitado la fabricación de dispositivos capaces de detectar magnitudes mecánicas y térmicas con elevada precisión y fiabilidad. Los sensores mecánicos permiten la medida de una gran variedad de parámetros físicos con una alta precisión. Asimismo pueden aplicarse al campo de los sensores químicos, si se utilizan como sensores de cambio de la masa de una capa químicamente sensible. Las aplicaciones de este tipo de sistemas son muy variadas y de fuerte repercusión en la industria, por tanto su desarrollo no sólo tiene importancia dentro del ámbito científico sino tambien desde el punto de vista industrial. El control de calidad de aire, control de alimentos o industria del perfume son aplicaciones típicas. Dentro de los sensores mecánicos son los resonadores los que sirven de base para el desarrollo de este trabajo. En concreto se va a desarrollar un dispositivo que podrá ser utilizado para la determinación de aromas en el control de calidad de productos alimentarios. El hecho de utilizar sensores resonantes añade grados de libertad al diseño en cuanto no sólo es posible variar la sensibilidad del propio material activo sino también la geometría y propiedades resonantes del dispositivo. Es conveniente considerar procesos tecnológicos que permitan cubrir diferentes sensibilidades y rangos de frecuencia. Por tanto, una parte del trabajo se ha dedicado al estudio de la viabilidad de distintas tecnologías de micromecanizxado para fabricar resonadores con diferentes tecnologías microelectrónicas para obtener dispositivos de muy pequeñas dimensiones y de alta sensibilidad.
Resum: In this work, the objective consists on design, fabricate and characterise new micromechanical structures for gas sensor application. Silicon micromechanical technology has been used for the fabrication of resonant gas sensor. Two technologies have been used: surface and bulk micromachining. The resonant devices fabricated on these technologies, combine with the use of a specific polymeric layer, allow to detect VOCs. Polymers, as a sensitive layer, increment its mass in a Dm. This mass variation (Dm) produces a decrement on the resonant frequency of the structure and so on, allow to determine VOCs quantitatively. The proposed structures have reduce dimensions, high resonant frequencies and high sensibility. This thesis has two Spanish support projects: «Jamotrón» and «Migra». The topic of this projects has been developed on micromechanical microsensors. Silicon is used as substrate in microelectronic technologies, for its mechanical and electrical properties. Silicon is the base of the development of integrated circuits, sensors and actuators. Specially, mechanical sensors has experimented a quickly development due to lot of industrial applications. Actually, industry spreads to improve the sensors characteristics with investigations, new designs and new technologies. Silicon technology allows to fabricate devices to detect mechanical and thermal parameters with high precision and reliability. This work studies the different microtechnologies to fabricate resonant structures and to obtain diminutive dimensions and high sensitivity.
Nota: Bibliografia
Nota: Tesi doctoral - Universitat Autònoma de Barcelona, Escola Tècnica Superior d'Enginyeries, Departament d'Electrònica, 2004
Nota: Consultable des del TDX
Nota: Títol obtingut de la portada digitalitzada
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Llengua: Castellà.
Document: Tesis i dissertacions electròniques ; doctoralThesis
Matèria: Detectors de gas ; Micromecanització
ISBN: 8468877611

Adreça alternativa:: http://hdl.handle.net/10803/5803


91 p, 1.6 MB

94 p, 1.9 MB

114 p, 2.4 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Tesis doctorals

 Registre creat el 2009-05-07, darrera modificació el 2016-06-05



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