julio cesar fernandes e pedro barbaroto laboratÓrio nacional de luz sÍncrotron - lnls tecnologia...
Post on 17-Apr-2015
108 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Julio Cesar Fernandes e Pedro BarbarotoLABORATÓRIO NACIONAL DE LUZ SÍNCROTRON - LNLS
TECNOLOGIA LIGA
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO
2. HISTÓRICO
3. PROCESSO LIGA
4. PROJETO DE DISPOSITIVOS
5. APLICAÇÕES
6. LIGA NO BRASIL
INTRODUÇÃO• LIGA
• LITOGRAPHY - LITOGRAFIA• GALVANOFORMUNG - ELETROFORMAÇÃO• ABFORMTECHNIK - MOLDAGEM
PORTA AMOSTRA PARA LITOGRAFIA POR RAIOS-X.
HISTÓRICO
LIG: ROMANKIW E COLABORADORES, IBM
ESTRUTURAS DE METAL DE 20 m DE ESPESSURA L - LITOGRAFIA DE RAIOS-X
1975
1982
LIGA: EHRFELD E COLABORADORES, KfK ALEMANHA
PORQUE DO LIGA?
• REDUÇÃO DE CUSTO:– TECNOLOGIA– FABRICAÇÃO
MICROSSISTEMA PARA ENRIQUECIMENTO DE URÂNIO.PRODUZIDO POR ELETROFORMAÇÃO DE Ni.1º PRODUTO FEITO COM PROCESSO LIGA.
PROCESSO LIGA
• LITOGRAFIA PROFUNDA– ULTRAVIOLETA– RAIOS-X
• ELETROFORMAÇÃO DE METAL– Ni, Au, Cr, Al, Cu, Zn, Ag, Ti, Fe e ligas metálicas.
• MOLDAGEM – POLÍMEROS– CERÂMICAS– METAIS
LITOGRAFIA PROFUNDA
• BASE DA TECNOLOGIA LIGA DE MICROFABRICAÇÃO.• RESISTES (POLÍMEROS FOTOSSENSÍVEIS) COM
ESPESSURA DE 5 ATÉ MILHARES DE MICRONS.
1796 – ALOYS SENEFELDERLITHOS – PEDRAGRAPHEIN - ESCRITA
LITOGRAFIA POR UV
• COMPRIMENTO DE ONDA: 430 nm• QUALIDADE ÓPTICA: BAIXA• RAZÃO DE ASPECTO ATÉ 20:1
LITOGRAFIA POR RAIOS-X
• COMPRIMENTO DE ONDA: 0,6 nm• FILMES DE VÁRIOS CENTÍMETROS DE ESPESSURA,
DEPENDENDO DA ENERGIA• PRECISÃO VERTICAL TÍPICA DE 0,1m/200 m DE
ESPESSURA DO FILME• SUPERFÍCIES COM QUALIDADE ÓPTICA: RUGOSIDADE DA ORDEM DE 30 nm.• RAZÃO DE ASPECTO ATÉ 150:1
GERAÇÃO DOS RAIOS-X• FEIXE ELETRÔNICO DE ALTA ENERGIA ACELERADO POR
CAMPO MAGNÉTICO GERANDO A LUZ SÍNCROTRON
FEIXE DE ELÉTRONS
DIPOLO
LUZ SÍNCROTRON
IV até RAIOS-X
• MICROFABRICAÇÃO É APLICAÇÃO TECNOLÓGICA DIRETA MAIS IMPORTANTE DA LUZ SÍNCROTRON
LITOGRAFIA PROFUNDA POR RAIOS-X
RAIOS-X
FILTRO DE Be (125m #)
FILTRO DE Al (37,5m #)
FILME DE SU-8 (125 m #)
SUBSTRATO DE Si
ABSORVEDOR DE AU (1,8m #) ABSORVEDOR DE SU-8 (20m#)
SEED LAYER DA MÁSCARA DE KAPTON (0.2m # Au)
ESPECTRO DEPOIS DA FILTRAGEM 5 - 15 keV
UV vs. RAIOS-X
CARACTERÍSTICA UV RAIOS-X
COMPRIMENTO DE ONDA 430 nm 0,6 nm
QUALIDADE ÓPTICA RUIM BOA
RAZÃO DE ASPECTO 20:1 150:1
LITOGRAFIA
RESISTE
SUBSTRATO
EXPOSIÇÃO
LUZ SÍNCROTRON
MÁSCARA PARA RAIOS-X
PADRÃO ABSORVEDOR
METAL DEPOSITADO
ESTRUTURA DE RESISTE (MOLDE PRIMÁRIO)
SUBSTRATO
REVELAÇÃO METAL DEPOSITADO
ELETROFORMAÇÃO
ESTRUTURA DE RESISTE
SUBSTRATO
MOLDE PRIMÁRIOMETAL DEPOSITADO(SEED LAYER)SUBSTRATO METAL
ELETROFORMADOMOLDE SECUNDÁRIO (METAL)
MOLDAGEMMÉTODO MATERIALINJEÇÃO POLÍMEROS
(PMMA, PVC, ABS)
CERÂMICAS
INJEÇÃO POR REAÇÃOPOLÍMEROS
(PMMA, POLIURETANO)
CERÂMICAS
COMPRESSÃO A QUENTE (HOT EMBOSSING)
POLÍMEROS
ELETROFORMAÇÃO METAIS
MOLDAGEM DE POLÍMEROS
MOLDE SECUNDÁRIO (METAL)
PLACA DE INJEÇÃO
ORIFÍCIO DE INJEÇÃO
MOLDE SECUNDÁRIO (METAL)
PLACA DE INJEÇÃO
ORIFÍCIO DE INJEÇÃO ENCHIMENTO DO MOLDE
MICROESTRUTURAS EM POLÍMERO
DESMOLDAGEM
MOLDAGEM DE CERÂMICA
MOLDE EM POLÍMERO
MOLDE EM POLÍMERO (PERDIDO)
LAMA CERÂMICAMICROESTRUTURA
MOLDAGEM DE METAIS
MOLDE EM POLÍMERO
MOLDE EM POLÍMERO
POLÍMERO ISOLANTE PREENCHIMENTO
MOLDE EM POLÍMERO
POLÍMERO ISOLANTE
POLÍMERO CONDUTOR COBERTURA
POLÍMERO ISOLANTE
POLÍMERO CONDUTOR DESMOLDAGEM
POLÍMERO ISOLANTE
POLÍMERO CONDUTOR ELETROFORMAÇÃO
METAL MICROESTRUTURA
PROJETO DE DISPOSITIVOS
1. DESENHO EM CAD 2. CONFECÇÃO DA MÁSCARA3. PROCESSO
3.1 ESPALHAMENTO DO RESISTE3.2 EXPOSIÇÃO A RADIAÇÃO3.3 REVELAÇÃO3.4 ELETROFORMAÇÃO E REMOÇÃO
DESENHO EM CAD
ENGRENAGEM
CONFECÇÃO DA MÁSCARA
MÁSCARA PARA RAIOS-X
ABSORVEDOR: 3-15 m # Au.
SUBSTRATO: MEMBRANA DE Si, Si3N4, Kapton, ...
SilícioDifusão Boro
Corrosão KOHFilme
metálicoResisteLitografiaEletroformaçã
oMolduraRemoção
MÁSCARA DE KAPTON
ABSORVEDOR: 2m # Au.
SUBSTRATO: MEMBRANA DE KAPTON (POLIIMIDA) DE 25m #.
ESPALHAMENTO DO RESISTE
RESISTE
BASE CONDUTORA
SILÍCIO
(SU-8)
EXPOSIÇÃO A RADIAÇÃO
RESISTE NÃO EXPOSTO
BASE CONDUTORA
SILÍCIO
RESISTE EXPOSTO
REVELAÇÃO
RESISTE EXPOSTO
BASE CONDUTORA
SILÍCIO
ENGRENAGEM EM POLÍMERO
SU-8: =1mm
BRASIL-LNLS
DISPOSITIVOS EM SU-8/UV 125µm #
ENGRENAGENS
PENEIRA
POSTES
TUBOS
MOLDES PARA FIOS
ENGRENAGEM 2mm ENGRENAGEM 4mm
ESPIRAL
TURBINA
ENGRENAGEM (170X)
470µm
BRASIL-LNLS
POSTES (550X)
BRASIL-LNLS
PENEIRA (180X)
BRASIL-LNLS
MOLDES PARA FIOS (550X)
BRASIL-LNLS
TUBOS (270X)
BRASIL-LNLS
DISPOSITIVOS EM SU-8/RAIOS-X 125µm #
ENGRENAGENS
ESPIRAL
PENEIRA
POSTES
MOLDE DE FIEIRA
TUBO VERTICAL BRASIL-LNLS
470µm
ENGRENAGEM (200X)
BRASIL-LNLS
POSTES (400X)
BRASIL-LNLS
ESPIRAL (400X)
BRASIL-LNLS
MOLDE DE FIEIRAS (400X)
BRASIL-LNLS
PENEIRAS
BRASIL-LNLS
ELETROFORMAÇÃO E REMOÇÃO
BRASIL-LNLS
METAL
APLICAÇÕES
• DISPOSITIVOS:
– ELETROMECÂNICOS
– ELETRÔNICOS
– QUÍMICOS
MICROMÁQUINAS
BRASIL-LNLS
MICROMÁQUINAS
BRASIL-LNLS
DISPOSITIVOS EM POLÍMERO
BRASIL-LNLS: MUSA99/01
MOTOR ELETROSTÁTICO MOLDE PARA ESTUDO DE CERÂMICAS
FERRAMENTAS PARA MANUSEIO DE PROTEÍNAS
MOTOR ELETROSTÁTICO EM SU-8
BRASIL-LNLS: MUSA99/01
MOLDE PARA ESTUDO DE CERÂMICAS
BRASIL-LNLS: MUSA99/01
FERRAMENTAS PARA MANUSEIO DE CRISTAIS DE PROTEÍNAS
BRASIL-LNLS: MUSA99/01
FORMAS PARA ELETROFORMAÇÃO
BRASIL-LNLS: MUSA99/01
CAPACITOR INDUTOR
FORMA DO CAPACITOR EM SU-8
BRASIL-LNLS: MUSA99/01
FORMA DO INDUTOR EM SU-8
BRASIL-LNLS: MUSA99/01
DISPOSITIVOS EM COBRE
BRASIL-LNLS: MUSA99/01
ACELERÔMETROCAPACITOR
INDUTORES - RF
CAPACITOR
BRASIL-LNLS: MUSA99/01
INDUTOR PARA MICROONDAS
BRASIL-LNLS: MUSA99/01
ACELERÔMETRO
BRASIL-LNLS: MUSA99/01
2
SCANNER INDUTIVO
LNLS/CCS
SCANNER INDUTIVO
LNLS
FLUXÔMETRO
M. Madou; “Fundamentals of Microfabrication”
MICRO-TURBINA HIDRÁULICA
ALEMANHA - IMT
MICRO-BOMBA DE DIAFRAGMA
ALEMANHA - IMT
MICRO-MOTOR ELÉTRICO
ALEMANHA - IMT
SISTEMAS DE ANÁLISE QUÍMICO DE MISTURAS DE LÍQUIDO E GASES – LAB ON A CHIP
EUA - SANDIA
SISTEMAS PARA FILTRAÇÃO QUÍMICA
DISPOSITIVO PARA ANÁLISE DE GLICOSE
Enzimaox
EnzimaredSubstrato (Analito)
Produto
Mediadorox
Mediadorred
e-
ALEMANHA - BAYER
MICROSSENSORES PARA DETECÇÃO DE COMPOSTOS POLUENTES
DETECÇÃO DE IMPUREZAS METÁLICAS DE CHUMBO, CÁDMIO, COBRE (PPB) EM BEBIDAS E PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ÁGUA
SISTEMA DE ELETROFORESE
CANAIS FLUÍDICOS E SENSORES QUÍMICOS
MISTURADOR SENSOR PARA ÍONS CLORETOBRASIL-LNLS
MISTURADOR FLUÍDICO EM CERÂMICA
ALEMANHA - IMT
L N L S LABORATÓRIO NACIONAL DE LUZ SÍNCROTRON
• MULTIDISCIPLINAR
• OBJETIVO:
1. TECNOLOGIA
2. CIÊNCIA
FONTE DE LUZ DO LNLS
PROPRIEDADE CARACTERÍSTICAS
ENERGIA DE INJEÇÃO 500MeV
ENERGIA FINAL 1,37 GeV
ABERTURA DO FEIXE VERTICAL: 5 mRad
HORIZONTAL: ATÉ 30 mRad, LIMITADA POR JANELA EM 10MRAD NA LINHA DE LITOGRAFIA (XRL).
COMPRIMENTO DE
ONDA CRÍTICO
c = 5.9Å @ 1,37GeV
ENERGIA CRÍTICA c = 2,08keV @ 1,37GeV, ONDE
cc
c
LINHA DE RAIOS-X (XRL) DO LNLS
TECNOLOGIA LIGA NO LNLS
• PROCESSO DE UM NÍVEL DESENVOLVIDO PARA PRODUÇÃO DE MICROESTRUTURAS EM POLÍMERO SU-8 E METAIS (AU, CU E NI).
• ELETROFORMAÇÃO EM BANHOS ÁCIDOS OU NEUTROS PRODUZINDO ESTRUTURAS DE ATÉ 500m DE ESPESSURA (REQUER PROCESSO DE BAIXO STRESS).
• PROJETO MUSA, MULTIUSUÁRIO, APRESENTA UMA RODADA ANUAL ONDE PODE-SE TESTAR IDÉIAS EM MICROSISTEMAS.
• O LNLS POSSUI UMA ESTAÇÃO DE LITOGRAFIA PROFUNDA POR RAIOS-X E UMA FOTOEXPOSITORA-UV À DISPOSIÇÃO DE USUÁRIOS.
CONCLUSÃO
• UM CAMPO NOVO DE TRABALHO.• GRANDES OPORTUNIDADES DE
INOVAÇÃO.• REQUER INFRAESTRUTURA MAIS BARATA
QUE MICROELETRÔNICA.• MERCADO CRESCE QUASE 20% AO ANO.• 34 BILHÕES DE DÓLARES EM 2002.
top related