Julio Cesar Fernandes e Pedro Barbaroto LABORATÓRIO NACIONAL DE LUZ SÍNCROTRON - LNLS TECNOLOGIA LIGA.

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1 Julio Cesar Fernandes e Pedro Barbaroto LABORATÓRIO NACIONAL DE LUZ SÍNCROTRON - LNLS
TECNOLOGIA LIGA

2 ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO 2. HISTÓRICO 3. PROCESSO LIGA
4. PROJETO DE DISPOSITIVOS 5. APLICAÇÕES 6. LIGA NO BRASIL

3 INTRODUÇÃO LIGA LITOGRAPHY - LITOGRAFIA
GALVANOFORMUNG - ELETROFORMAÇÃO ABFORMTECHNIK - MOLDAGEM PORTA AMOSTRA PARA LITOGRAFIA POR RAIOS-X.

4 HISTÓRICO 1982 1975 LIG: ROMANKIW E COLABORADORES, IBM
ESTRUTURAS DE METAL DE 20 mm DE ESPESSURA L - LITOGRAFIA DE RAIOS-X 1975 1982 LIGA: EHRFELD E COLABORADORES, KfK ALEMANHA

5 PORQUE DO LIGA? REDUÇÃO DE CUSTO: TECNOLOGIA FABRICAÇÃO
MICROSSISTEMA PARA ENRIQUECIMENTO DE URÂNIO. PRODUZIDO POR ELETROFORMAÇÃO DE Ni. 1º PRODUTO FEITO COM PROCESSO LIGA.

6 PROCESSO LIGA LITOGRAFIA PROFUNDA ELETROFORMAÇÃO DE METAL MOLDAGEM
ULTRAVIOLETA RAIOS-X ELETROFORMAÇÃO DE METAL Ni, Au, Cr, Al, Cu, Zn, Ag, Ti, Fe e ligas metálicas. MOLDAGEM POLÍMEROS CERÂMICAS METAIS

7 LITOGRAFIA PROFUNDA 1796 – ALOYS SENEFELDER LITHOS – PEDRA
GRAPHEIN - ESCRITA BASE DA TECNOLOGIA LIGA DE MICROFABRICAÇÃO. RESISTES (POLÍMEROS FOTOSSENSÍVEIS) COM ESPESSURA DE 5 ATÉ MILHARES DE MICRONS.

8 LITOGRAFIA POR UV COMPRIMENTO DE ONDA: 430 nm QUALIDADE ÓPTICA: BAIXA
RAZÃO DE ASPECTO ATÉ 20:1

9 LITOGRAFIA POR RAIOS-X
COMPRIMENTO DE ONDA: 0,6 nm FILMES DE VÁRIOS CENTÍMETROS DE ESPESSURA, DEPENDENDO DA ENERGIA PRECISÃO VERTICAL TÍPICA DE 0,1m/200 m DE ESPESSURA DO FILME SUPERFÍCIES COM QUALIDADE ÓPTICA: RUGOSIDADE DA ORDEM DE 30 nm. RAZÃO DE ASPECTO ATÉ 150:1

10 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

11 LITOGRAFIA PROFUNDA POR RAIOS-X
FILTRO DE Be (125mm #) FILTRO DE Al (37,5mm #) FILME DE SU-8 (125 mm #) SUBSTRATO DE Si ABSORVEDOR DE AU (1,8mm #) ABSORVEDOR DE SU-8 (20mm#) SEED LAYER DA MÁSCARA DE KAPTON (0.2mm # Au) ESPECTRO DEPOIS DA FILTRAGEM keV

12 UV vs. RAIOS-X CARACTERÍSTICA UV RAIOS-X COMPRIMENTO DE ONDA 430 nm
QUALIDADE ÓPTICA RUIM BOA RAZÃO DE ASPECTO 20:1 150:1

13 LITOGRAFIA EXPOSIÇÃO REVELAÇÃO RESISTE SUBSTRATO LUZ SÍNCROTRON
MÁSCARA PARA RAIOS-X PADRÃO ABSORVEDOR METAL DEPOSITADO ESTRUTURA DE RESISTE (MOLDE PRIMÁRIO) SUBSTRATO REVELAÇÃO METAL DEPOSITADO

14 ELETROFORMAÇÃO METAL ELETROFORMADO MOLDE SECUNDÁRIO (METAL)
SUBSTRATO METAL ELETROFORMADO MOLDE SECUNDÁRIO (METAL) ESTRUTURA DE RESISTE SUBSTRATO MOLDE PRIMÁRIO METAL DEPOSITADO (SEED LAYER)

15 MOLDAGEM MÉTODO MATERIAL INJEÇÃO POLÍMEROS (PMMA, PVC, ABS) CERÂMICAS
INJEÇÃO POR REAÇÃO (PMMA, POLIURETANO) COMPRESSÃO A QUENTE (HOT EMBOSSING) ELETROFORMAÇÃO METAIS

16 MOLDAGEM DE POLÍMEROS DESMOLDAGEM ENCHIMENTO DO MOLDE
MICROESTRUTURAS EM POLÍMERO DESMOLDAGEM MOLDE SECUNDÁRIO (METAL) PLACA DE INJEÇÃO ORIFÍCIO DE INJEÇÃO MOLDE SECUNDÁRIO (METAL) PLACA DE INJEÇÃO ORIFÍCIO DE INJEÇÃO ENCHIMENTO DO MOLDE

17 MOLDAGEM DE CERÂMICA MOLDE EM POLÍMERO (PERDIDO) LAMA CERÂMICA
MICROESTRUTURA MOLDE EM POLÍMERO

18 MOLDAGEM DE METAIS MOLDE EM POLÍMERO POLÍMERO ISOLANTE
POLÍMERO CONDUTOR COBERTURA POLÍMERO ISOLANTE POLÍMERO CONDUTOR ELETROFORMAÇÃO METAL POLÍMERO ISOLANTE POLÍMERO CONDUTOR DESMOLDAGEM MOLDE EM POLÍMERO POLÍMERO ISOLANTE PREENCHIMENTO MOLDE EM POLÍMERO MICROESTRUTURA

19 PROJETO DE DISPOSITIVOS
DESENHO EM CAD CONFECÇÃO DA MÁSCARA PROCESSO 3.1 ESPALHAMENTO DO RESISTE 3.2 EXPOSIÇÃO A RADIAÇÃO 3.3 REVELAÇÃO 3.4 ELETROFORMAÇÃO E REMOÇÃO

20 DESENHO EM CAD ENGRENAGEM

21 CONFECÇÃO DA MÁSCARA

22 MÁSCARA PARA RAIOS-X Eletroformação Moldura Silício Corrosão KOH
ABSORVEDOR: 3-15 m # Au. SUBSTRATO: MEMBRANA DE Si, Si3N4, Kapton, ... Eletroformação Moldura Silício Corrosão KOH Difusão Boro Filme metálico Litografia Remoção Resiste

23 MÁSCARA DE KAPTON ABSORVEDOR: 2m # Au.
SUBSTRATO: MEMBRANA DE KAPTON (POLIIMIDA) DE 25m #.

24 ESPALHAMENTO DO RESISTE
(SU-8) RESISTE BASE CONDUTORA SILÍCIO

25 EXPOSIÇÃO A RADIAÇÃO RESISTE EXPOSTO RESISTE NÃO EXPOSTO
BASE CONDUTORA SILÍCIO

26 REVELAÇÃO RESISTE EXPOSTO BASE CONDUTORA SILÍCIO

27 ENGRENAGEM EM POLÍMERO
SU-8: f =1mm BRASIL-LNLS

28 DISPOSITIVOS EM SU-8/UV 125µm #
ENGRENAGENS POSTES ESPIRAL MOLDES PARA FIOS TURBINA PENEIRA TUBOS ENGRENAGEM f=2mm ENGRENAGEM f=4mm

29 ENGRENAGEM (170X) 470µm BRASIL-LNLS

30 POSTES (550X) BRASIL-LNLS

31 PENEIRA (180X) BRASIL-LNLS

32 MOLDES PARA FIOS (550X) BRASIL-LNLS

33 TUBOS (270X) BRASIL-LNLS

34 DISPOSITIVOS EM SU-8/RAIOS-X 125µm #
ENGRENAGENS POSTES ESPIRAL MOLDE DE FIEIRA PENEIRA TUBO VERTICAL BRASIL-LNLS

35 ENGRENAGEM (200X) 470µm BRASIL-LNLS

36 POSTES (400X) BRASIL-LNLS

37 ESPIRAL (400X) BRASIL-LNLS

38 MOLDE DE FIEIRAS (400X) BRASIL-LNLS

39 PENEIRAS BRASIL-LNLS

40 ELETROFORMAÇÃO E REMOÇÃO
METAL BRASIL-LNLS

41 APLICAÇÕES DISPOSITIVOS: ELETROMECÂNICOS ELETRÔNICOS QUÍMICOS

42 MICROMÁQUINAS BRASIL-LNLS

43 MICROMÁQUINAS BRASIL-LNLS

44 DISPOSITIVOS EM POLÍMERO
MOTOR ELETROSTÁTICO MOLDE PARA ESTUDO DE CERÂMICAS FERRAMENTAS PARA MANUSEIO DE PROTEÍNAS BRASIL-LNLS: MUSA99/01

45 MOTOR ELETROSTÁTICO EM SU-8
BRASIL-LNLS: MUSA99/01

46 MOLDE PARA ESTUDO DE CERÂMICAS
BRASIL-LNLS: MUSA99/01

47 FERRAMENTAS PARA MANUSEIO DE CRISTAIS DE PROTEÍNAS
BRASIL-LNLS: MUSA99/01

48 FORMAS PARA ELETROFORMAÇÃO
CAPACITOR INDUTOR BRASIL-LNLS: MUSA99/01

49 FORMA DO CAPACITOR EM SU-8
BRASIL-LNLS: MUSA99/01

50 FORMA DO INDUTOR EM SU-8 BRASIL-LNLS: MUSA99/01

51 DISPOSITIVOS EM COBRE CAPACITOR ACELERÔMETRO INDUTORES - RF
BRASIL-LNLS: MUSA99/01

52 CAPACITOR BRASIL-LNLS: MUSA99/01

53 INDUTOR PARA MICROONDAS
BRASIL-LNLS: MUSA99/01

54 2 ACELERÔMETRO BRASIL-LNLS: MUSA99/01

55 SCANNER INDUTIVO LNLS/CCS

56 SCANNER INDUTIVO LNLS

57 FLUXÔMETRO M. Madou; “Fundamentals of Microfabrication”

58 MICRO-TURBINA HIDRÁULICA
ALEMANHA - IMT

59 MICRO-BOMBA DE DIAFRAGMA
ALEMANHA - IMT

60 MICRO-MOTOR ELÉTRICO ALEMANHA - IMT

61 SISTEMAS DE ANÁLISE QUÍMICO DE MISTURAS DE LÍQUIDO E GASES – LAB ON A CHIP
EUA - SANDIA

62 SISTEMAS PARA FILTRAÇÃO QUÍMICA

63 DISPOSITIVO PARA ANÁLISE DE GLICOSE
Enzimaox Enzimared Substrato (Analito) Produto Mediadorox Mediadorred e- ALEMANHA - BAYER

64 MICROSSENSORES PARA DETECÇÃO DE COMPOSTOS POLUENTES
DETECÇÃO DE IMPUREZAS METÁLICAS DE CHUMBO, CÁDMIO, COBRE (PPB) EM BEBIDAS E PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ÁGUA

65 SISTEMA DE ELETROFORESE

66 CANAIS FLUÍDICOS E SENSORES QUÍMICOS
MISTURADOR SENSOR PARA ÍONS CLORETO BRASIL-LNLS

67 MISTURADOR FLUÍDICO EM CERÂMICA
ALEMANHA - IMT

68 L N L S LABORATÓRIO NACIONAL DE LUZ SÍNCROTRON
MULTIDISCIPLINAR OBJETIVO: TECNOLOGIA CIÊNCIA

69 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 = 1,37GeV ENERGIA CRÍTICA c = 1,37GeV, ONDE

70 LINHA DE RAIOS-X (XRL) DO LNLS

71 TECNOLOGIA LIGA NO LNLS
O LNLS POSSUI UMA ESTAÇÃO DE LITOGRAFIA PROFUNDA POR RAIOS-X E UMA FOTOEXPOSITORA-UV À DISPOSIÇÃO DE USUÁRIOS. 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 500m DE ESPESSURA (REQUER PROCESSO DE BAIXO STRESS). PROJETO MUSA, MULTIUSUÁRIO, APRESENTA UMA RODADA ANUAL ONDE PODE-SE TESTAR IDÉIAS EM MICROSISTEMAS.

72 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.