ATIVIDADES DO IPT-LSI EM MICROTECNOLOGIA

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1 ATIVIDADES DO IPT-LSI EM MICROTECNOLOGIA IPT, SÃO PAULO, BRAZIL 2003

2 O INSTITUTO O Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), fundado em 1899, é uma empresa pública sem fins lucrativos vinculada à Secretaria da Ciência, Tecnologia e Desenvolvimento Econômico do Estado de São Paulo. O IPT conta com 1300 funcionários, dos quais 891 são pesquisadores e técnicos, em 72 laboratórios, aptos a realizar mais de tipos de ensaios, testes e análises. Pela excelência de sua pesquisa, o IPT recebeu diversos prêmios entre os quais destacamos o Prêmio FINEP de Inovação Tecnológica

3 CARACTERÍSTICAS DO IPT Possui Laboratórios nas mais diversas áreas do conhecimento permitindo sua inserção em áreas tecnológicas de ponta multidisciplinares; Se propõe servir como ponte entre os setores acadêmicos e industriais; Tem equipes qualificadas para realizar pesquisas e desenvolver tecnologias em áreas como Microtecnologia e Nanotecnologia. -3

4 ATIVIDADES EM MICROTECNOLOGIA As atividades nesta área podem ser agrupadas da seguinte maneira: Materiais Materiais Tradicionais Micro Estruturados Materiais Nano Estruturados Tecnologia de Partículas Materiais Espertos (Smart Materials) Processos Modificação de materiais usando plasma Tecnologias de Microeletrônica híbrida Dispositivos Sensores e Atuadores Dispositivos Micro fluídicos -4

5 Efeitos metalúrgicos de nanopartículas Caracterização e remocão de nitretos, óxidos, sulfetos e carbonetos de 10 a 500nm. Ligado ao desenvolvimento de aços para fins eletromagnéticos: essas partículas prejudicam as propriedades magnéticas. Coord.: Dr. Fernando Landgraf Duas partículas de 300nm na interface entre dois cristais de Fe-1%Si. Imagem obtida no LNLS, usando SEM-FEG -5

6 Efeitos metalúrgicos de nanopartículas Papel das nanopartículas como nucleantes de carbonetos em aços de alta resistência ao desgaste. Coord.: Dr. mario Boccalini Ferro fundido mesclado com nióbio. Carboneto de nióbio (NbC) nucleado por uma partícula de óxido complexo de Al, Si e Ca (ponto escuro no interior do carboneto) -6

7 Modificação de Superfícies Metálicas via Implantação Iônica para Tochas de Plasma e outras Aplicações Coord.: Prof.Dr. Roberto Nunes Szente Objetivo do trabalho Estudo sistemático da mudança da função de trabalho de metais devida à implantação iônica.

8 Utilização de Máscara Metálica -8

9 Experimentos

10 Analise da Superfície KPFM Topography Volta Potential

11 Analise Topográfico

12 Analise do Potencial Superficial

13 IPT Divisão de Química Processos Químicos Laboratório de Tecnologia de Partículas TECNOLOGIA DE PARTÍCULAS O LTP atua no desenvolvimento de processos e de produtos onde propriedades das partículas sólidas são modificadas e controladas por microencapsulação, dentre outras técnicas de geração de partículas. -13

14 Microencapsulação Laboratório de Tecnologia de Partículas Dra. Maria Ines Ré APLICAÇÕES A microencapsulação leva a produtos diferenciados com novas propriedades funcionais e inteligentes. A principal dessas propriedades é a liberação controlada do material ativo microencapsulado em um meio específico ou sob dadas condições de uso. TIPO DE PRODUTOS: princípios ativos farmacêuticos aromas, fragrâncias, aditivos alimentícios, agroprodutos -14

15 Microencapsulação Laboratório de Tecnologia de Partículas Spray dryer piloto Diferentes processos de microencapsulação no LTP/IPT para atender demanda de desenvolvimento de produtos de setores diversos: spray drying emulsificação/evaporação de solvente complexação iônica coacervação simples e complexa co-precipitação em sistema de pseudo emulsão Reator para complexação iônica -15

16 Laboratório de Tecnologia de Partículas Microencapsulação Transformação de um produto farmacêutico Alguns produtos desenvolvidos no LTP/IPT : antes Depois aditivos alimentícios (combate à desnutrição minerais) princípios ativos farmacêuticos (nova terapêutica tratamento de câncer de cabeça e pescoço) bioinseticidas (controle populacional de pragas) novos agentes encapsulantes (polímeros biodegradáveis de origem bacteriana) aromas e fragrâncias Biopesticida microencapsulado Microcápsulas biodegradáveis -16

17 Layer Sensores de Vazão com LTCC A-A Layer 1 Layer 2 Layer 3 Device Lay-out L1 L2 L3 L4 L5 Experimental Set-Up Fabricated Device Layer 4 Layer 5 Cross-section A-A Dissipation Factor (Watt/Kelvin) Dissipation factor Vs. Flow velocity k = 18, ,03 * e exponential regression (-vf / 1,66) for Flow Velocity (SLM) In: Gongora-Rubio M.R., Santiago-Aviles J.J. et al., S&A (1.999), v.73, p

18 x Sensores de Proximidade com LTCC Multilayer Coil Target Eddy Current Sensor Colpitts Oscillator Output frequency x Target Proximity sensor Micrometer Frequence meter Colpitts Oscillator Frequency Vs. Distance from Target Coil Single Layer Turn View 100 µm Turn Via 250 µm Mutilayer View Via for Coil In: Gongora-Rubio M.R., Santiago-Aviles J.J. et al., IMAPS, p

19 Input Flexible Diaphragm Spacer Magnet Spacer Microvalvulas com LTCC Output Fluidic layers Multilayer Coil Fluidic Layers Deslocamento do diaf ragma Vs corrente no atuador para v arias distâncias imã-bobina Microvalve Fabricated Diaphragm Displacement (µm) Corrente no atuador (ma) mm 2.25mm 2.5mm Displacement Vs. Coil Current in Microvalve Deslocamento da membrana ( µ m) Coil Current (ma) In: Gongora-Rubio M.R., Santiago-Aviles J.J. et al., SPIE (1.999), v p

20 Flow In Flow Restrictor LTCC Mass Flow Controller Servo Controller Valve Flow Out Differential Absolute P In Pressure Pressure P out Temp. Typical Mass Flow Controller Block Diagram Mass Flow Computation Density computation Digital PID Controller Set Point Flow In 15 mm Servo Valve Flow Out Pressure Sensor LTCC Mass Flow Controller Conception Contact Pads Coil Temperature Sensor Critical Orifice In: Gongora-Rubio M.R., Santiago-Aviles J.J. et al., FLOMEKO

21 Fabricação de Manifold para FIA Inlets Fluid Merging Passive Mixer Nozzle Measuring Cavity Sensor Array Fluid Outlet To be present in EuroSensors

22 Laboratório de Sistemas Integráveis Integração de Sistemas de Informação: Sistemas Digitais Projeto VLSI Microssistemas 75 Graduandos 116 Pós-graduandos Staff 14 Prof. Titulares 2 Prof. Associados Doutores Pesquisadores Visitantes -22

23 Divisão de Microssistemas Integrados (DMI) Sensores Integrados Microestruturas para Sensores e Atuadores Microdispositivos Ópticos Tecnologias PECVD Tecnologias de Litografia e Corrosão Seca Engenharia de Superfícies CMOS-SOI SOI Tecnologias Híbridas -23

24 Desenvolvimento de Dispositivos Sensores e atuadores microfluídicos Pré-concentradores de gases Microssensores para fluxo e gases Microssensores Químicos -24

25 Processos para Microfabricação Tecnologia para microcanais Tecnologia de camada sacrificial Tecnologia de sondas em silício -25

26 Modelagem Fluxo de gases em microcanais Convecção forçada Esforços mecânicos -26

27 Novos desenvolvimentos Oscilador microfluídico Pré-concentradores acoplados a eletroforese capilar Sensor de fluxo por tempo de vôo Matrizes de eletroedos para mapeamento do potencial cardíaco -27

28 Sensores de Pressão Vários tipos de sensores Monitor médico de pressão (descartável) Dispositivos de medida de pressão para angioplastia Chaves de pressão -28

29 Sensores químicos por campo evanescente em guias ópticos L s W Cobertura Guia rib Isolante Substrato Interferômetro de Mach-Zender -29

30 Sensor de Pressão Óptico braço referência entrada diafragma saída braço sensor -30

31 Fabricação de Estruturas Submicrométricas Linhas de 0,25µm Pilares de 0,5µm Linhas isoladas de 200nm Linhas de 90nm obtidas por afinamento via corrosão seca * Trabalho em colaboração com CCS-Unicamp -31

32 Microestruturas em Filmes Magnéticos Partículas de Co 70.4 Fe 4.6 Si 15 B 10 obtidas por e-beam/lift-off Loops de histerese locais obtidos por SNOM em partículas de 0,5µm a 16µm I (µv) I (µv) H = 14 Oe H (Oe) H = 15 Oe H (Oe) I (µv) H = 14 Oe H (Oe) 5I (µv) H (Oe) I (µv) I (µv) H = 12 Oe H (Oe) H = 12 Oe H (Oe) I (µv) H (Oe) I (µv) H (Oe) * Trabalho em colaboração com LMM-IFUSP, CBPF e CNRS-França I (µv) H (Oe) I (µv) H (Oe) I (µv) H (Oe) I (µv) H (Oe) -32

33 Microlentes Nanoestruturadas Fotodetetor HMSM Fatias de ~150nm sobrepostas AFM * Trabalho em colaboração com USP-São Carlos e Drexel University - USA -33

34 Elementos Ópticos Difrativos (EOD) Projeto e fabricação de novos dispositivos : EODs de modulação por fase e fase-amplitudecomplexa Microlentes Processos de fabricação Folitografia óptica e por feixe de elétrons Corrosão por plasma Deposição por sputtering reativo Modulação por fase Microlentes Modulação complexa -34

35 Filmes finos de Carbono Tipo Diamante (DLC) Filmes finos de DLC possuem excelentes características mecânicas nicas, químicas e ópticas São o depositados por sputtering reativo (magnetron) e por PECVC São o utilizados como camadas de proteçã ção para diversas aplicaçõ ções: : anti-abrasivos abrasivos,, anti- corrosão,, anti-desgaste desgaste,, etc. São o utilizados também m como camadas ativas em óptica -35