Sercel och Tronics team för MEMS-baserade geofoner

Sercel och TRONIC'S Microsystems har samarbetat för att producera en ny generation av seismiska sensorer, eller geofoner, baserade på MEMS. Designad av CEA Leti har den 0,1 µg upplösningsaccelerator som förpackats i vakuum optimerats och industrialiserats av TRONIC'S Microsystems.
Geofoner utgör en av de viktigaste produkterna från Sercel (F), världsledande inom seismisk utrustning för olje- och gasutforskning. Extremt känsliga sensorer mäter geofonerna reflektionen av akustiska vågor, som skickas på fältets yta, i de olika geologiska lagren (se figur 1). Uppgifterna används sedan för att rita geologiska kartor som visar platsen och storleken på olje- och gasreserver.
Geofoner, även om de är billiga elektromagnetiska komponenter (se figur 2), har varit ganska tunga och besvärliga eftersom de måste kopplas med kablar till en centralbehandlingsenhet. Modern oljeprospektering kräver nu allt lättare, mer mobila lösningar med mycket hög precision.

MEMS-baserad geophone
Sercel tillbringade flera år med CEA Leti (F) för att visa genomförbarheten och utforma en MEMS-baserad geofon. Samarbetet resulterade i en prototyp av en mycket mindre och lättare accelerometerbaserad geophone (se figur 2 och tabell 1).

Prototypen nådde de erforderliga extrema prestanda: en upplösning ned till 0,1 µg, mindre än en miljonedel av jordens tyngdkraft, över ett intervall på +/- 100 mg.

Men en av de största utmaningarna för att flytta den MEMS-baserade lösningen från laboratoriet till produktionslinjen. MEMS presenterar faktiskt inga standardtillverkningsprocesser och har extremt krävande förpackningskrav och komplexa specifika testförfaranden. Sercel behövde därför en anpassad MEMS-tillverkare som kunde förvandla sitt MEMS-koncept till en pålitlig industriprodukt.

Geofonindustrialisering
TRONIC'S Microsystems (F) har erfarenhet av att industrialisera och tillverka anpassade MEMS-accelerometrar, och behärskar också byggstenarna i Sercels geophone-teknik.

Företagets avancerade anpassade affärsmodell för MEMS-tillverkning passade också särskilt till Sercels tillverkningsbehov. Därför ingick de två företagen ett affärspartnerskap

Med utgångspunkt från prototyperna optimerade Tronic enheten och kvalificerade dess specifika process- och vakuumförpackningsteknik. Den franska tillverkaren säkerställde sedan de första leveranserna i början av 2003 och levererar idag förpackade och testade geofonkomponenter (se figur 3) som Sercel integrerar i nya digitala system.

Vakuumpaket för MEMS
För att minska det molekylära bruset på strukturen och för att nå de nödvändiga prestandanivåerna, inkapslar TRONIC'S kiselmikrostrukturen under en mycket hög vakuummiljö i en LCC-förpackning. Denna förpackning gör att MEMS-geofonen kan överstiga en Q-faktor på över 10.000 (uppskattat vakuum i intervallet 1mTorr).

Mindre och lättare, den vakuumförpackade MEMS-geofonen överträffar till och med andra viktiga specifikationer för de traditionella geofonerna (se tabell 1).

Dessutom kan 3 MEMS-geofoner också integreras i ett mycket litet utrymme med sin digitala elektronik som eliminerar några av de kablar som tidigare krävts. Den nya MEMS-baserade geofonen underlättar därför logistiken för Sercel-kunder samtidigt som den tillåter mätning av 3 komponenter med en högre dynamik.

Genom detta samarbete har TRONIC'S Microsystems ytterligare bevisat sin förmåga att förvandla anpassade MEMS-koncept till pålitliga högpresterande produkter för demading-applikationer.


Inläggstid: Sep-02-2020