Sercel e Tronic collaborano per i geofoni basati su MEMS

Sercel e TRONIC'S Microsystems, hanno collaborato per la produzione di una nuova generazione di sensori sismici, o geofoni, basati su MEMS. Progettato da CEA Leti, l'accelerometro con risoluzione di 0,1 µg confezionato sotto vuoto è stato ottimizzato e industrializzato da TRONIC'S Microsystems.
I geofoni costituiscono uno dei prodotti chiave di Sercel (F), leader mondiale nelle apparecchiature sismiche per l'esplorazione di petrolio e gas. Sensori estremamente sensibili, i geofoni misurano la riflessione delle onde acustiche, inviate sulla superficie del campo, nei diversi strati geologici (vedi figura 1). I dati vengono quindi utilizzati per tracciare mappe di rilevamento geologico che indicano l'ubicazione e le dimensioni delle riserve di petrolio e gas.
I geofoni, sebbene siano componenti elettromagnetici poco costosi (vedere la figura 2), sono stati piuttosto pesanti e ingombranti in quanto devono essere collegati tramite cavi a un'unità di elaborazione centrale. La moderna esplorazione petrolifera richiede ora soluzioni sempre più leggere e mobili capaci di altissima precisione.

Geofono basato su MEMS
Sercel ha lavorato per diversi anni con la CEA Leti (F), per dimostrare la fattibilità e progettare un geofono basato su MEMS. La collaborazione ha portato a un prototipo di un geofono basato su accelerometro molto più piccolo e leggero (vedere figura 2 e tabella 1).

Il prototipo ha raggiunto le prestazioni estreme richieste: una risoluzione fino a 0,1 µg, meno di un milionesimo della gravità terrestre, su un intervallo di +/- 100 mg.

Tuttavia, una delle maggiori sfide poste dal trasferimento della soluzione basata su MEMS dal laboratorio alla linea di produzione. I MEMS in realtà non presentano processi di fabbricazione standard e hanno requisiti di imballaggio estremamente esigenti e procedure di test specifiche complesse. Sercel aveva quindi bisogno di un produttore MEMS personalizzato che potesse trasformare il suo concetto MEMS in un prodotto industriale affidabile.

Industrializzazione dei geofoni
Esperto nell'industrializzazione e nella produzione di accelerometri MEMS personalizzati, TRONIC'S Microsystems (F) ha anche padroneggiato i mattoni della tecnologia dei geofoni di Sercel.

Anche il modello di business di produzione MEMS personalizzato di fascia alta dell'azienda era particolarmente adatto alle esigenze di produzione di Sercel. Pertanto le due società hanno stretto una partnership commerciale

Partendo dai prototipi, Tronic ha ottimizzato il dispositivo e qualificato il suo processo specifico e la tecnica di confezionamento sottovuoto. Il produttore francese ha quindi assicurato le prime consegne in serie all'inizio del 2003 e oggi fornisce componenti per geofoni confezionati e testati (vedere figura 3) che Sercel integra nei nuovi sistemi digitali.

Confezione sottovuoto per MEMS
Al fine di ridurre il rumore molecolare sulla struttura e raggiungere i livelli prestazionali richiesti, TRONIC'S incapsula la microstruttura di silicio in un ambiente ad altissimo vuoto in un packaging LCC. Questa confezione consente al geofono MEMS di superare un fattore Q di oltre 10.000 (vuoto stimato nel range di 1mTorr).

Più piccolo e leggero, il geofono MEMS confezionato sottovuoto supera anche alcune altre specifiche chiave dei geofoni tradizionali (vedi tabella 1).

Inoltre, 3 geofoni MEMS possono anche essere integrati insieme in uno spazio molto ridotto con la sua elettronica digitale eliminando alcuni dei cavi precedentemente richiesti. Il nuovo geofono basato su MEMS facilita quindi la logistica per i clienti Sercel consentendo la misura di 3 componenti con una dinamica più elevata.

Grazie a questa collaborazione, TRONIC'S Microsystems ha ulteriormente dimostrato la sua capacità di trasformare concetti MEMS personalizzati in prodotti affidabili ad alte prestazioni per applicazioni demading.


Tempo post: Sep-02-2020