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SOS: la tecnologia game-changer

SOS: la tecnologia game-changer

COS’e’ il silicon on sapphire (sos)?

I wafer di Silicon-on-sapphire (SOS) si formano depositando silicio sul substrato di zaffiro a temperature molto elevate.

Lo zaffiro naturale tende a contenere impurità, pertanto per ottenere un cristallo puro lo si deve coltivare in un ambiente di laboratorio controllato.

I lingotti di zaffiro, una volta formati, vengono tagliati con un angolo di 60º, noto come “piano R”. Questo rivela gli atomi di ossigeno presenti nel cristallo e, poiché la spaziatura di questi atomi è quasi identica a quella di un cristallo di silicio, il silicio stesso può essere depositato in modo estremamente preciso sulla superficie del wafer di zaffiro.

Gli estensimetri in silicio drogato vengono ricavati dallo strato di silicio e i singoli estensimetri sono isolati elettricamente l’uno dall’altro grazie alle eccezionali caratteristiche isolanti del substrato in zaffiro.

quali sono i vantaggi in generale nell’impiego di trasduttori di pressione sos?

I vantaggi di questa esclusiva tecnologia sono molteplici e in particolare la rendono una scelta d’elezione per i sensori di pressione:

  • grazie alle sue eccezionali proprietà isolanti, lo zaffiro protegge l’estensimetro dalle radiazioni di impulsi elettromagnetici
  • può sopportare elevate sovrapressioni e fornisce un’eccellente resistenza alla corrosione
  • l’eccellente elasticità dello zaffiro garantisce un’elevata ripetibilità
  • capacità di funzionare a temperature elevate senza perdita di prestazioni
  • inerzia chimica
  • virtuale assenza di isteresi
  • eccellente stabilità a lungo termine (<0,2%), superiore anche a quella di sensori in silicio non SOS (il ponte di Wheatstone in silicio formato durante la produzione è esente da qualsiasi stress residuo che possa aumentare l’isteresi e gli errori di non ripetibilità, che riducono la stabilità a lungo termine)
  • non sono presenti agenti leganti tra l’elemento sensibile e il substrato in zaffiro che potrebbero invecchiare e causare instabilità

Ma c’è di più: il sensore SOS viene fissato a un diaframma in titanio anziché al tradizionale acciaio inossidabile per conservarne le eccellenti proprietà in campo applicativo. Non ultimo, rende il sensore adatto all’impiego con Idrogeno grazie a versioni che impiegano specifiche leghe di titanio.

Con le funzionalità avanzate della tecnologia SOS e della struttura in titanio, non sorprende che questo sia il sensore di pressione preferito dai clienti con applicazioni critiche nei settori aerospaziale, della difesa, automobilistico e del petrolio e del gas sottomarino. Le qualità e le prestazioni di questo sensore opportunamente industrializzato, come nel caso del gruppo SUCO, sono accessibili anche per applicazioni che sono cost-sensitive pur necessitando di soluzioni robuste, affidabili e precise.

cenni storici sulla tecnologia sos

Un esperimento svolto nel 1963 presso la North American Aviation (ora Boeing) portò alla scoperta del SOS. Dopo aver ottenuto mediante una particolare lucidatura una sfera di cristallo di zaffiro, questa venne immersa in un gas contenente silicio. Dato che una superficie sferica espone tutti i piani esistenti di un sistema cristallino si è scoperto che il silicio cresceva in alcuni punti specifici: il “piano R”.

A metà degli anni ’60 i ricercatori lavorarono per rendere l’SOS una tecnologia realizzabile su scala più vasta. L’applicazione principale fu inizialmente su circuiti resistenti alle radiazioni, ma presto divenne evidente che gli altri vantaggi dell’SOS potevano portare a un uso più estensivo e a uno sfruttamento commerciale della scoperta.

Un ulteriore passo avanti fu lo sviluppo di film ultrasottili SOS da parte del California Institute of Technology insieme a Hewlett Packard nel 1978. Un processo chiamato SPER (Solid Phase Epitaxial Re-growth) fu sviluppato fino a raggiungere lo scopo di industrializzare la produzione di SOS nel 1990.

ESI, fondata nel 1984 ed entrata nel gruppo SUCO nel 2009, ha iniziato la produzione di sensori SOS nel 1994, ottimizzando nel tempo i processi e la produzione che avviene tuttora in-house. SUCO ha incorporato la tecnologia SOS nei propri trasduttori di pressione e pressostati elettronici ampliando ulteriormente i campi di applicazione.

Il SOS è oggi una delle tecnologie di rilevamento della pressione più promettenti ed è utilizzato estensivamente dal Gruppo SUCO.

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