Dentre as tecnologias de fabricação de microestruturas, destaca-se o Processo LiGA que permite a produção de peças com elevadas espessuras. A palavra LiGA  é o acrônimo dos termos em alemão Litographie, Galvanoformunge Abformtechinik: litografia, eletroformação e moldagem. A litografia consiste em transferir um padrão previamente desenhado em uma máscara para uma camada de resina espalhada sobre um substrato, pela exposição a raios-X ou à radiação ultravioleta. A eletroformação é o crescimento de metal em torno do microdispositivo moldado em resina. Esse crescimento pode ser efetuado por deposição eletrolítica, em que um dos eletrodos é o metal que se quer depositar e o outro é a peça que se deseja moldar. Finalmente, a produção em massa pode ser realizada por moldagem, utilizando-se como matriz o molde metálico obtido na eletroformação. Nosso trabalho consiste em ajustar parâmetros que determinam a qualidade da eletrodeposição para banhos de Níquel. A importância deste estudo reside no fato de que o Níquel é um metal com elevada rigidez, permitindo a obtenção de moldes de grande durabilidade, resistentes ao desgaste e à corrosão.

Nosso trabalho se restringe ao “G” do processo LiGA, que consiste na eletrodeposição metálica para a formação de microestruturas. O crescimento de metal ocorre dentro de uma solução eletrolítica composta, basicamente, por sais do metal destinado ao revestimento. Imersos nessa solução e alimentados por corrente continua estão os eletrodos: ânodo – metal com que se deseja revestir a estrutura e, cátodo - peça que receberá o revestimento. Para a simulação de microestruturas, testamos três tipos de peças: placas de computador com trilhas de fios com larguras e espaçamentos da ordem de 0,5 mm; substrato de fenolite com matrizes de furos feitos com mini-furadeira e peças de cobre em formato cilíndrico com aproximadamente 2cm de diâmetro e 1 cm de altura. Para ocorrer a eletrodeposição é necessário que a peça do cátodo seja revestida por um filme de material condutor.As peças que utilizamos atendem a esse critério, pois: na placa de computador existem as trilhas de cobre que foram interligadas por um fio; a placa de fenolite vem revestida de cobre e a peça cilíndrica já é de cobre. No nosso caso, o metal de revestimento é o Níquel, que cresce, inicialmente, sobre as regiões previamente metalizadas do substrato. O revestimento metálico requer, também,  procedimentos especiais de limpeza e desoxidação dos eletrodos, tais como: polimento, lavagem com água e sabão neutro, desengraxe e decapagem para remoção de óxidos.

Temos observado que a pureza dos produtos químicos e a composição percentual do banho são fatores importantíssimos para a qualidade do depósito. Para testar a qualidade da composição do banho combinamos diferentes proporções entre os componentes básicos: sulfato de Níquel, sal responsável pelo fornecimento do Níquel ao banho; cloreto de Níquel, para melhorar a condutividade iônica dasolução; ácido bórico, substância tampão, ou seja, que regula o pH; umectante, redutor de tensão na superfície dos eletrodos e facilitador do escape das bolhas de Hidrogênio; aditivos, para controlar o nivelamento e o brilho dodepósito, atuando como refinadores dos grãos de Níquel. Temos percebido que variações dessas composições causam diferenças significativas nos depósitos de Níquel. Também os parâmetros, tais como temperatura, pH, densidade de corrente,agitação e filtração da solução interferem na qualidade final da eletrodeposição. Muitos testes estão sendo feitos variando-se, um de cada vez, esses componentes e parâmetros, sempre com a respectiva comparação entre o resultado obtido e os resultados anteriores.

Levando em consideração o objetivo deste nosso trabalho, apresentamos, a seguir, os dados que têm proporcionado depósitos de boa qualidade. Quanto à composição da solução eletrolítica: NiSO4 (Sulfato de Níquel), na faixa de 275 a 375 g/l; NiCl2 (Cloreto de Níquel), de 40 a 50 g/l; H3BO3 (Ácido Bórico), de 40 a 50 g/l; umectante, de 1,0 a 3,0 ml/l. Com relação aos demais parâmetros, os valores variam nas faixas apresentadas a seguir: pH entre 3 e 4, temperatura de 50 a 65 ºC e densidade decorrente continua de 3 a 4 A/dm2.

Trabalho de Iniciação Científica