INTEC   05402
INSTITUTO DE DESARROLLO TECNOLOGICO PARA LA INDUSTRIA QUIMICA
Unidad Ejecutora - UE
artículos
Título:
MICROBALANZA DE CRISTAL DE CUARZO: DISEÑO Y SIMULACIÓN
Autor/es:
MARTÍN A. ZALAZAR, FABIO A. GUARNIERI
Revista:
MECANICA COMPUTACIONAL
Editorial:
AMCA
Referencias:
Lugar: Tandil; Año: 2009 vol. 28 p. 2123 - 2136
ISSN:
1666-6070
Resumen:
Propósito: Las microbalanzas son extremadamente sensibles a cambios de masa y permiten
medir películas muy delgadas típicas de los procesos de microfabricación (MEMS y semiconductores).
Una aplicación importante es la medición de deposición del polímero parylene, utilizado en dispositivos
médicos. Los métodos numéricos permiten introducir efectos mecánicos no contemplados en los
métodos analíticos. Metodología: Se desarrollaron dos modelos: uno circuital y otro numérico (FEM).
Se eligió un espesor de cristal que genere una frecuencia de resonancia de aproximadamente 5MHz. En
el modelo circuital se utilizó el circuito equivalente Butterworth-Van Dike modificado implementándolo
en Simulink. En el modelo de FEM se usó un sólido 3D elástico lineal piezoeléctrico para el cuarzo
(trigonal 32). El parylene fue modelado como un material elástico lineal isotrópico. La respuesta en
frecuencia fue obtenida para ambos modelos. Resultados: En el modelo circuital la frecuencia de
resonancia presentó un error de 0.18% respecto a la obtenida analíticamente para un espesor de cuarzo
de 330μm. Su corrimiento en frecuencia para espesores de deposición de parylene entre 4μm-20μm
presentó un error promedio de 4.83% con una desviación estándar de 2.9% respecto al analítico. Para el
modelo numérico, la frecuencia de resonancia mostró un error de 14.74% respecto a la obtenida
analíticamente para el mismo espesor de cuarzo. El corrimiento en frecuencia para espesores de
deposición de parylene entre 1μm-20μm presentó un error promedio de 10.4% con una desviación
estándar de 3% respecto al analítico. Conclusiones: Los resultados obtenidos con el modelo circuital
conciben una herramienta confiable para modelar la deposición de parylene sobre el disco de cuarzo.
Los valores obtenidos con el modelo de elementos finitos para esta deposición muestran la linealidad
existente entre el espesor del parylene y el cambio en frecuencia como lo indica la ecuación de Saurbrey.