CONCLUSIONI
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Nel corso di questa tesi sono stati presi in considerazione i sensori termici di flusso integrati. Sono state analizzate alcune soluzioni presenti in letteratura per capire le problematiche di progetto connesse a questo tipo di sensori e la fisica che sta alla base del loro funzionamento. Il nostro studio si è concentrato su un flussimetro differenziale integrato, realizzato con un riscaldatore posizionato tra due termopile in tecnologia BCD6 della ST Microelectronics.
Il nostro lavoro si è indirizzato verso la fabbricazione e l’assemblaggio di un package in PMMA, con il preciso compito di convogliare il flusso di liquido in prossimità delle strutture sensibili, evitando di danneggiare il chip. Sono state proposte diverse soluzioni per ottimizzare le proprietà statiche e dinamniche del sensore.
E’ stata eseguita una caratterizzazione completa del dispositivo eseguendo misure di tenuta, di pressione, di resistenza e di isolamento con due liquidi particolari (acqua deionizzata ed etanolo). Per entrambe le strutture è stata ricavata la curva della portata e si è potuto verificare la dipendenza della risposta dal tipo di liquido. Oltre allo studio sperimentale, con l’ausilio di un simulatore commerciale a elementi finiti, è stato affrontato il problema della creazione di un modello analitico in grado di descrivere il comportamento del sensore. A tal
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propostito, in prima battuta, è stato analizzato un modello simulativo bidimensionale già sviluppato in un precedente lavoro di tesi presso il dipartimento di ingegneria dell’informazione. Grazie ad esso è stato possibile conoscere la distribuzione di temperatura all’interno del sensore in condizioni di quiete ed in condizioni dinamiche al variare del flusso e prevedere in questo modo l’andamento del segnale d’uscita. I risultati ottenuti non erano pienamente concordi con i dati sperimentali, pertanto, è stato sviluppato un modello tridimensionale che approssimasse meglio la struttura reale del sensore. Il modello 3D è stato utile per conoscere la distribuzione di temperatura sulla superficie del sensore in condizioni di quiete, ma non in condizioni dinamiche in quanto la richiesta troppo elevata di memoria non ci ha permesso quest’ultimo tipo di simulazione.
Il sensore studiato ha dato prova di ottima sensibilità, affidabilità e robustezza , dimostrando la validità di questo tipo di approccio al problema del rilevamento del flusso.
Nel corso di questo stesso lavoro, sono state proposte delle varianti del package, alcune delle quali sono rimaste allo stato di progetto o di test preliminari.
Sarebbe necessario, oltre che utile indagare in tale direzione al fine di migliorare le performances del sensore e innalzare il livello di affidabilità e sicurezza. I miglioramenti conseguiti per quanto riguarda la tecnologia del packaging sono stati sfruttati anche per la realizzazione di un sensore a doppio canale di misura che ha fornito risultati incoraggianti. Ulteriori sviluppi, inoltre, sono possibili nel campo delle simulazioni, in particolare quelle basate sul modello tridimensionale.
Un successivo lavoro di tesi potrà prevedere lo sviluppo di un nuovo modello 3D del sensore semplificato in alcuni dei suoi aspetti, con il quale effettuare anche simulazioni dinamiche. In questa maniera sarà possibile predire con maggiore accuratezza l’andamento dell’uscita del sensore.
