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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.INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO 2.HISTÓRICOHISTÓRICO 3.PROCESSO LIGAPROCESSO LIGA 4.PROJETO DE DISPOSITIVOSPROJETO DE DISPOSITIVOS 5.APLICAÇÕESAPLICAÇÕES 6.LIGA NO BRASILLIGA NO BRASIL

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

4 HISTÓRICO LIG: ROMANKIW E COLABORADORES, IBM ESTRUTURAS DE METAL DE 20 m DE ESPESSURA L - LITOGRAFIA DE RAIOS-X 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 –ULTRAVIOLETAULTRAVIOLETA –RAIOS-XRAIOS-X ELETROFORMAÇÃO DE METAL –Ni, Au, Cr, Al, Cu, Zn, Ag, Ti, Fe e ligas metálicas.Ni, Au, Cr, Al, Cu, Zn, Ag, Ti, Fe e ligas metálicas. MOLDAGEM –POLÍMEROSPOLÍMEROS –CERÂMICASCERÂMICAS –METAISMETAIS

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

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

12 UV vs. RAIOS-X CARACTERÍSTICAUVRAIOS-X COMPRIMENTO DE ONDA430 nm0,6 nm QUALIDADE ÓPTICARUIMBOA RAZÃO DE ASPECTO20:1150:1

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

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

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

16 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

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

18 MOLDAGEM DE METAIS 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

19 PROJETO DE DISPOSITIVOS 1.DESENHO EM CADDESENHO EM CAD 2.CONFECÇÃO DA MÁSCARACONFECÇÃO DA MÁSCARA 3.PROCESSO 3.1ESPALHAMENTO DO RESISTEESPALHAMENTO DO RESISTE 3.2EXPOSIÇÃO A RADIAÇÃOEXPOSIÇÃO A RADIAÇÃO 3.3REVELAÇÃOREVELAÇÃO 3.4ELETROFORMAÇÃO E REMOÇÃOELETROFORMAÇÃO E REMOÇÃO

20 DESENHO EM CAD ENGRENAGEM

21 CONFECÇÃO DA MÁSCARA

22 MÁSCARA PARA RAIOS-X ABSORVEDOR: 3-15 m # Au. SUBSTRATO: MEMBRANA DE Si, Si 3 N 4, Kapton,... SilícioDifusão BoroCorrosão KOH Filme metálico Resiste Litografia EletroformaçãoMoldura Remoção

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

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

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

26 REVELAÇÃO RESISTE EXPOSTO BASE CONDUTORA SILÍCIO

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

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

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 ESPIRAL PENEIRA POSTES MOLDE DE FIEIRA TUBO VERTICAL BRASIL-LNLS

35 470µm ENGRENAGEM (200X) 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 BRASIL-LNLS METAL

41 APLICAÇÕES DISPOSITIVOS: –ELETROMECÂNICOS –ELETRÔNICOS –QUÍMICOS

42 MICROMÁQUINAS BRASIL-LNLS

43 MICROMÁQUINAS BRASIL-LNLS

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

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 BRASIL-LNLS: MUSA99/01 CAPACITORINDUTOR

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 BRASIL-LNLS: MUSA99/01 ACELERÔMETRO CAPACITOR INDUTORES - RF

52 CAPACITOR BRASIL-LNLS: MUSA99/01

53 INDUTOR PARA MICROONDAS BRASIL-LNLS: MUSA99/01

54 ACELERÔMETRO BRASIL-LNLS: MUSA99/01 2

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 Enzima ox Enzima red Substrato (Analito) Produto Mediador ox Mediador red e-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 MISTURADORSENSOR PARA ÍONS CLORETO BRASIL-LNLS

67 MISTURADOR FLUÍDICO EM CERÂMICA ALEMANHA - IMT

68 L N L S LABORATÓRIO NACIONAL DE LUZ SÍNCROTRON MULTIDISCIPLINAR OBJETIVO: 1.TECNOLOGIA 2.CIÊNCIA

69 FONTE DE LUZ DO LNLS PROPRIEDADECARACTERÍSTICAS 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 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. O LNLS POSSUI UMA ESTAÇÃO DE LITOGRAFIA PROFUNDA POR RAIOS-X E UMA FOTOEXPOSITORA-UV À DISPOSIÇÃO DE USUÁRIOS.

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.


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