Nesta dissertação, os principais conceitos de MEMS, suas aplicações, processos de fabricação, componentes e sistemas são abordados. O objetivo desta dissertação é o estudo detalhado de chaves MEMS para aplicações em RF, que apresentam bom comportamento em altas freqüências e com potencial de melhoria em sua banda de operação. Em particular, aprofundou-se o estudo para o caso de uma chave MEMS de membrana capacitiva paralela sobre um guia de onda coplanar ou CPW - Coplanar Waveguide. O objetivo foi o de ampliar sua banda de operação, mantendo-se outras especificações inalteradas. Partindo-se de uma chave com banda de operação nula para critérios de perda de retorno e isolação mínimas iguais a 20 dB, com alteração na geometria da chave foi possível obter-se uma banda de 28 GHz e posteriormente ampliá-la para 31 GHz, praticamente sem alteração nas demais características elétricas. / In this thesis, the main concepts of MEMS, their application, fabrication processes, components and systems are addressed. The objective of the thesis is a detailed study of MEMS switches for RF applications, that present good performance at high frequencies and with a potential for bandwidth improvement. More specifically, the study was deeply conducted for shunt capacitive membrane MEMS switches over CPW - Coplanar Waveguide. In this case, the objective was to enlarge the operation bandwidth, keeping the other specifications unchanged. Starting with a switch with null operational bandwidth for criteria of minimum return loss and isolation of 20 dB, after a modification in the switch geometry, it was possible to obtain an operational bandwidth of 28 GHz and then to enlarge it to 31 GHz, keeping almost unchanged the other electric characteristics.

Orientador: Luiz Carlos Kretly / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T08:18:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Atanazio_PauloFilipeBraghetto_M.pdf: 6727187 bytes, checksum: 90bbbbf904ffcce6757eeaeefe4abd96 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O propósito deste trabalho é, a partir dos conceitos de linhas de transmissão, teoria de filtros e o conhecimento pioneiro deste grupo acerca das chaves MEMS de RF, propor duas aplicações reais baseadas nesta estrutura singular: um deslocador de fase e um filtro sintonizável na faixa de 0,1-35GHz e banda Ku (12,4-18GHz) respectivamente. Uma abordagem puramente eletromecânica é realizada na etapa inicial, observando a tensão de ativação da chave para diferentes formas estruturais, desmistificando a histerese mecânica, fenômeno intrínseco a este tipo de dispositivo. Na segunda fase do trabalho é feito um detalhamento do comportamento eletromagnético da chave MEMS, explorando fortemente a extração dos parâmetros elétricos e sua inserção em outros circuitos. Por fim, a implementação do filtro sintonizável e do deslocador de fase realizouse baseada nos conceitos de DMTL - Distributed MEMS Trasmission Lines - onde tanto a seleção da frequência central de passagem do filtro, quanto o comprimento elétrico total do deslocador são controladas pela capacitância variável da chave MEMS, de acordo com uma tensão de controle DC aplicada. / Abstract: The purpose of this work is, based on transmission line concepts, filter theory and the pioneer knowledge of this group about RF MEMS Switches, propose two physical applications employing this singular structure: a phase shifter and a tunable filter at 0.1 - 35GHz range and Ku band respectively. A purely electromechanical approach is done at the initial step, observing the switch pull-in voltages for several structural geometries, demystifying the mechanical hysteresis, intrinsic phenomena of this kind of device. On the second phase of the work, the MEMS switch electromagnetic behavior is detailed, strongly exploring the electrical parameters extraction and its application on other types of circuits. Finally, the tunable filter and phase shifter are implemented through DMTL - Distributed MEMS Transmission Lines - concepts, where frequency selection and the amount of phase shifting are controlled by the variable switch capacitance according to the applied DC control voltage. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Um micromecanismo é, essencialmente, um dispositivo de dimensões milimétricas ou até micrométricas que executa uma tarefa específica como atuar como garra, pinça, grampo, etc. Quando acoplados a um sistema eletrônico, são chamados de sistemas microeletromecânicos ou \"Micro-Electro-Mechanical Systems\" (MEMS). Esses dispositivos são quase todos constituídos por mecanismos flexíveis, onde o movimento é dado pela flexibilidade de sua estrutura, sem juntas e pinos. Uma das formas de atuação de micromecanismos é a eletrotermomecânica, onde uma atuação elétrica sobre o próprio mecanismo é convertida em calor, por efeito Joule, que gera tensões térmicas responsáveis pela deformação estrutural desejada. Recentemente, vários grupos de pesquisa no mundo estão desenvolvendo micromecanismos fabricados com dois (ou até mais) materiais, o que permite obter maiores deformações sem que seja excedido o limite de resistência do material e mais flexibilidade no projeto de micromecanismos que realizem diferentes tarefas quando sujeito a diversas atuações (multiflexíveis). As técnicas de processo de fabricação de micromecanismos atingiram um alto nível de maturidade. No entanto, a modelagem e, em particular, o desenvolvimento de métodos computacionais sistemáticos para o projeto estão ainda no seu estágio inicial. Atualmente, o projeto de micromecanismos com vários materiais vem sendo realizado por métodos de tentativa e erro, dependendo da intuição e experiência do projetista. Além disso, o projeto genérico de um MEMS eletrotermomecânico é uma tarefa complexa, que leva em conta conhecimentos multidisciplinares. Dessa forma, o objetivo desse trabalho de mestrado foi desenvolver um software para o projeto de MEMS multifásicos, atuados eletrotermicamente, usando um método de projeto genérico e sistemático, como o Método de Otimização Topológica (MOT). Utilizando um modelo de interpolação de material de função de pico, qualquer número de materiais pode ser considerado sem que haja aumento na quantidade de variáveis de projeto se comparado à otimização com apenas um material e vazio. Visando maximizar o deslocamento de saída contra uma peça de rigidez conhecida, foram projetados mecanismos atuados por tensão elétrica, alguns considerando multiflexibilidade. Um estudo da influência dos parâmetros da otimização foi realizado. Como uma alternativa à atuação eletrotermomecânica, foram projetados mecanismos atuados por fluxo de calor. / A micromechanism is essentially a device of milimetric, or even micrometric, dimensions that can actuate as a gripper, tweezers, clamp, etc. When coupled to an electronic system, they are called \"Micro-Electro-Mechanical Systems\" (MEMS). Almost all of these devices are constituted by compliant mechanisms, where the motion is allowed by the compliance of its own structure, rather than the presence of joint and pins. One of the forms of micromechanisms actuation is the electrothermomechanical, where an electric actuation applied to the mechanism is converted in heat, by Joule effect, that generates the thermal stress responsible for the desired structural deformation. Recently, many research groups around the world are developing micromechanisms manufactured with two (or even more) materials, what allows larger displacements without exceeding the materials ultimate tensile strength, and gives more flexibility in the design of micromechanisms that accomplish different tasks when under different actuations (multiflexible mechanisms). The manufacturing process techniques of micromechanisms reached a high level of maturity, however, the modelling and, particularly, the development of systematic computational methods for design are still in early stages. Nowadays, micromechanism design with many materials is being carried on by \"try and error\" methods, depending on designer intuition and experience. Also, a generic design of an electrothermomechanical MEMS is a complex task that needs multidisciplinary knowledge. Thus, the objective of this work is to develop a software for the design of multi-phase MEMS, electrothermomechanically actuated, using a method for systematic and generic design, such as Topology Optimization Method (TOM). Using a peak function material interpolation model, any number of materials can be considered without increasing the amount of design variables if compared to an optimization with only one material and void. Mechanisms actuated by electric tension were designed considering the maximization of output displacement against a work piece with known stiffness. The design of microactuators considering multiflexibility was also performed. A study of optimization parameters influence is presented. As an alternative to electrothermomechanical actuation, some mechanisms actuated by heat flow were designed.

Orientador: Luiz Otávio Saraiva Ferreira. / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:03:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarioEduardodeBarrosGomeseNunesda_M.pdf: 3848213 bytes, checksum: ebb7fc7d814e03c6ae81ee577ddb158f (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A caracterização das propriedades mecânicas de filmes finos faz-se necessária para o projeto e fabricação de Microsistemas Eletromecânicos (MEMS - Micro-Electro-Mechanical Systems), que demanda dados precisos dos materiais. Esta pesquisa descreve um novo método de caracterização das propriedades mecânicas de filmes finos, barato e aplicávela uma ampla gama de materiais. Além do mais, este método também pode ser utilizado para avaliar a resistência das microestruturas durante cada etapa do processo de fabricação, e mesmo do sistema completo. Para realizar os experimentos de caracterização é utilizado um perfilômetro de superfície. Perfilômetros de superfície são dispositivos utilizados para medir a espessura e rugosidade de filmes, sendo essenciais em laboratórios de microfabricação. Tal fato permite que seja possivel repetir os experimentos deste trabalho em qualquer laboratório que possua um perfilômetro de superfície, sem a necessidade de investimento em novos equipamentos. O método de caracterização baseia-se na flexão de microestruturas suspensas. Os corpos de prova são fabricados no material em teste, e um perfilômetro de superfície é usado para defleti-los, e a partir dos dados desse experimento, pode-se calcular o módulo de Young. Caso os corpos de prova venham a se fraturar é possivel calcular a tensão de ruptura. Em uma primeira etapa do trabalho, foram caracterizados filmes de óxido de silício, fabricados por óxidação térmica de um substrado de silício monocristalino. Na segunda etapa, o método de caracterização foi expandido para filmes sobrepostos de materiais diversos e, foram caraterizados filmes de nitreto de silício, fazendo uso de microestruturas compostas de nitreto de silicio, depositado pelo método de vapor químico de baixa pressão (LPCVD), sobre o óxido de silício fabricado por óxidação térmica. O presente trabalho também sugere uma forma de utilizar o mesmo método de caracterização para determinar o coeficiente de Poisson, fazendo uso de várias amostras com expessuras diversas. Os corpos de prova foram fabricados no Centro de Componentes Semicondutores (CCS) da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), e os experimentos de deflexão realizados no Laboratório de Microfabricação (LMF) do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) / Abstract: The mechanical properties characterization of thin films is necessary for MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) design and manufacture, which requires accurate materials data. This research describes a new method for mechanical properties characterization of thin films, inexpensive and applicable to a wide range of materials. Also, this method can be used to evaluate the resistance of the microstructures during each step of the manufacturing process, and even the complete system. To perform the experiments of characterization is used a surface profilometer. Surface profilometers are devices generally used to measure the films thickness and roughness, and they are essential in microfabrication laboratories. This fact allows the possibility of repetitive the experiments of this work in any laboratory that has a surface profilometer, without the necessity to invest in new equipment. The characterization method is based on bending of suspended microstructures. The specimens are fabricated in the material under test, and a surface profilometer is used to deflect then, and from this experiment data, it's possible to calculate the Young's modulus. If the specimens fracture, it is possible to calculate the tensile strength. In a first step, were characterized films of silicon oxide, manufactured by thermal oxidation of a monocrystalline silicon substrate. In the second step, the characterization method has been expanded to superimposed films of various materials and films of silicon nitride were characterized, by making use of microstructures consisting of silicon nitride, deposited by the method of low-pressure chemical vapor (LPCVD), over the silicon oxide produced by thermal oxidation. The present work also suggests a way to use the same characterization method for determining the Poisson's ratio, using various samples with different thickness. The specimens were fabricated in the Center for Semiconductor Components (CCS) of University of Campinas (UNICAMP), and the deflection experiments performed in the Microfabrication Laboratory (LMF) of Brazilian Nanotechnology National Laboratory (LNNano) / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Luiz Carlos Kretly / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T12:34:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MauricioWeberBenjoda_M.pdf: 7910629 bytes, checksum: ba689f61e380994adce43b3aad0b347c (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O desenvolvimento de chaves MEMS (Micro Electro Mechanical System) de RF, usando os conceitos e a tecnologia de placa de circuito impresso (PCB) é objeto desta pesquisa. Foram fabricadas micro-chaves na configuração paralela, sobre guias de onda coplanares (CPW). Recentemente, suas aplicações vêm sendo direcionadas a circuitos mais sofisticados, onde são monoliticamente integrados com outros componentes de RF, como antenas e deslocadores de fase. As chaves desenvolvidas são projetadas para operar com baixa tensão de ativação, e fabricadas usando a técnica surface micromachining, que consiste em construir as estruturas em camadas de filmes finos, e removendo as camadas sacrificiais até a liberação da parte flexível do dispositivo. Neste trabalho é apresentada toda a metodologia do projeto, incluindo as simulações eletromecânicas e eletromagnéticas das chaves MEMS em PCB, bem como s caracterizações. As chaves mostraram desempenho compatível com dispositivos equivalentes comerciais de RF, apresentando larga banda de operação de 1,8 - 18 GHz. Tendo em vista o desempenho físico e operacional dos dispositivos fabricados, essa tecnologia mostra-se viável com tecnologias dominadas localmente e se aplica tanto para Rádio Freqüência como para micro-ondas. / Abstract: The development of RF MEMS (Micro Electro Mechanical System) switches, using the concepts and technology of Printed Circuited Board (PCB) is the object of this research. Micro switches in the shunt configuration through the Coplanar Waveguide (CPW) were manufactured. Recently, its applications have been directed to more sophisticated circuits, which are monolithic integrated with other RF components such as antennas and phase shifters. The developed switches are designed to operate with low actuation voltage and manufactured using the surface micromachining technique, which consists to build the structures in thin film layers, and removing the sacrificial layers to the release of the flexible device part. In this work is presented all the methodology of the project, including the electromechanical and electromagnetic simulations of the MEMS switches on PCB, as well as the characterizations. The switches had shown compatible performance when compared with equivalent RF devices available in the market, showing broadband operation from 1,8 - 18 GHz. Due the physical and operational performance of the manufactured devices, this technology shows viable with locally known technologies and feasible for applications in both Radio Frequency and microwave. / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Este trabalho descreve a seqüência de fabricação de uma microválvula piezoelétrica posicionada na saída de um microbocal sônico. A técnica usada para fabricar os microbocais foi o jateamento utilizando pó de alumina e o substrato usado foi de vidro. As microválvulas são atuadores fabricados com o polímero poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF) que é um material piezoelétrico. Os microbocais têm um formato convergente-divergente com diâmetro na entrada de 1 mm e com diâmetro na garganta em cerca de 240 microns. O atuador foi fabricado no modo bimorfo (duas folhas do polímero coladas com polarização opostas) com dimensões de 3 mm de largura por 6 mm de comprimento. Ambas as folhas do polímero são recobertas por um filme condutor de 200 nm de espessura usados como eletrodos. Aplicando uma voltagem entre os eletrodos uma folha expande enquanto a outra contrai gerando um movimento vertical do atuador. O movimento vertical pode ser maior ou menor dependendo do valor da tensão aplicada. Os dispositivos foram testados usando uma linha de gás, aplicando tensões DC e AC nos eletrodos do atuador. Para controle, também foram realizadas medidas em bocais sem atuadores. No caso onde foram aplicadas tensões DC nos atuadores, a pressão de entrada foi constante de 266 Pa. Aplicando uma tensão de +300 V DC nos eletrodos, o atuador teve um movimento vertical na direção oposta ao do microbocal de 20 microns (movimento de abertura). Neste caso o fluxo de gás medido, quando a razão de pressão entre a entrada e a saída atingiu 0,5, foi de 150 cm3/min. Aplicando uma tensão de -300 V DC (o que significa um movimento vertical de fechamento de 13 microns), o fluxo de gás medido, quando a razão de pressão foi de 0,5, foi de 134 cm3/min. Assim, existe uma faixa de fluxo entre 134 cm3/min e 150 cm3/min que pode ser controlada através do atuador. Em uma das medidas onde se aplicou uma tensão AC (200 V com 5 Hz de freqüência), foi utilizada uma pressão de entrada 13300 Pa. Neste caso, para uma razão de pressão de 0,5, onde o bocal se encontrava blocado, foi observado um fluxo de 847 cm3/min. Considerando que o fluxo do bocal sem atuador, nas mesmas condições de medida foi de 614 cm3/min, concluímos que o dispositivo no modo AC funciona como uma microbomba. A relevância deste trabalho está a utilização do poli(fluoreto vinilideno) (PVDF) na fabricação de um atuador para uso como microválvula. Este material que ainda não havia sido testado para esta finalidade. A fabricação dos microbocais foi feita em um substrato de vidro usando a técnica de jateamento também é inédita. Esta técnica é bastante usada na fabricação de microestruturas na superfície do vidro. Mas nunca tinha sido usada para a fabricação de microbocais que são canais em formato cônico que atravessam o substrato. / This work describes the fabrication and test of a microvalve integrated in a micronozzle. The technique used to fabricate the micronozzles was powder blasting using aluminum oxide powder and glass as substrate. The microvalves are actuators made from PVDF (poli(vinylidene fluoride)), that is a piezoelectric polymer. The micronozzles have convergent-divergent shape with diameter of 1mm at the entrance and throat around 240µm. The actuators were fabricated as a bimorph structure (two piezoelectric sheets were clamped together with opposite polarization) with dimensions 3 mm width and 6 mm length. Both sheets are recovered with a conductive thin film with 200 nm of thickness used as electrodes. Applying voltage between the electrodes one sheet expands while the other contracts and this generate a vertical movement to the entire actuator. If the voltage is changed, this movement can be higher or lower. The devices were tested in a gas line applying DC and AC voltages between the actuator\'s electrodes. Measurements were also realized using a micronozzle without actuator, for control. In the case where DC voltage was applied between the actuators electrodes, the inlet pressure was kept constant in 266 Pa. Applying +300V DC voltage between the electrodes, the actuator moved 20µm vertically in the opposite direction of the micronozzle (it opened). In this case the volume flux rate, for a pressure ratio (outlet / inlet) of 0.5, was 150 cm3/min. Applying -300V DC between the electrodes (that means it closed 13 microns in the micronozzle direction), for a pressure ratio of 0.5, the volume flux rate was 134 cm3/min. With these results, we conclude that it is possible to control the flow through the device in the range between 134 and 150 cm3/min. Flow measurements were also performed applying AC voltage (200V AC with frequency of 5 Hz) between the actuator electrodes and with the inlet pressure kept constant in 13300 Pa. In this case, with a pressure ratio (outlet / inlet) of 0.5, blocking the micronozzle, the flow rate measured was 847 cm3/min. Considering that the flow rate measured for the micronozzle without actuator was 614 cm3/min, in the same measurement conditions, we concluded that the device, in AC mode, was working as a micropump. The relevance of this work was the use of the poly(vinylidene) (PVDF) in the fabrication of the actuators and use it as a microvalve. The micronozzles were fabricated in a glass substrate using the powder blasting technique that was also new.

Este trabalho descreve a seqüência de fabricação de uma microválvula piezoelétrica posicionada na saída de um microbocal sônico. A técnica usada para fabricar os microbocais foi o jateamento utilizando pó de alumina e o substrato usado foi de vidro. As microválvulas são atuadores fabricados com o polímero poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF) que é um material piezoelétrico. Os microbocais têm um formato convergente-divergente com diâmetro na entrada de 1 mm e com diâmetro na garganta em cerca de 240 microns. O atuador foi fabricado no modo bimorfo (duas folhas do polímero coladas com polarização opostas) com dimensões de 3 mm de largura por 6 mm de comprimento. Ambas as folhas do polímero são recobertas por um filme condutor de 200 nm de espessura usados como eletrodos. Aplicando uma voltagem entre os eletrodos uma folha expande enquanto a outra contrai gerando um movimento vertical do atuador. O movimento vertical pode ser maior ou menor dependendo do valor da tensão aplicada. Os dispositivos foram testados usando uma linha de gás, aplicando tensões DC e AC nos eletrodos do atuador. Para controle, também foram realizadas medidas em bocais sem atuadores. No caso onde foram aplicadas tensões DC nos atuadores, a pressão de entrada foi constante de 266 Pa. Aplicando uma tensão de +300 V DC nos eletrodos, o atuador teve um movimento vertical na direção oposta ao do microbocal de 20 microns (movimento de abertura). Neste caso o fluxo de gás medido, quando a razão de pressão entre a entrada e a saída atingiu 0,5, foi de 150 cm3/min. Aplicando uma tensão de -300 V DC (o que significa um movimento vertical de fechamento de 13 microns), o fluxo de gás medido, quando a razão de pressão foi de 0,5, foi de 134 cm3/min. Assim, existe uma faixa de fluxo entre 134 cm3/min e 150 cm3/min que pode ser controlada através do atuador. Em uma das medidas onde se aplicou uma tensão AC (200 V com 5 Hz de freqüência), foi utilizada uma pressão de entrada 13300 Pa. Neste caso, para uma razão de pressão de 0,5, onde o bocal se encontrava blocado, foi observado um fluxo de 847 cm3/min. Considerando que o fluxo do bocal sem atuador, nas mesmas condições de medida foi de 614 cm3/min, concluímos que o dispositivo no modo AC funciona como uma microbomba. A relevância deste trabalho está a utilização do poli(fluoreto vinilideno) (PVDF) na fabricação de um atuador para uso como microválvula. Este material que ainda não havia sido testado para esta finalidade. A fabricação dos microbocais foi feita em um substrato de vidro usando a técnica de jateamento também é inédita. Esta técnica é bastante usada na fabricação de microestruturas na superfície do vidro. Mas nunca tinha sido usada para a fabricação de microbocais que são canais em formato cônico que atravessam o substrato. / This work describes the fabrication and test of a microvalve integrated in a micronozzle. The technique used to fabricate the micronozzles was powder blasting using aluminum oxide powder and glass as substrate. The microvalves are actuators made from PVDF (poli(vinylidene fluoride)), that is a piezoelectric polymer. The micronozzles have convergent-divergent shape with diameter of 1mm at the entrance and throat around 240µm. The actuators were fabricated as a bimorph structure (two piezoelectric sheets were clamped together with opposite polarization) with dimensions 3 mm width and 6 mm length. Both sheets are recovered with a conductive thin film with 200 nm of thickness used as electrodes. Applying voltage between the electrodes one sheet expands while the other contracts and this generate a vertical movement to the entire actuator. If the voltage is changed, this movement can be higher or lower. The devices were tested in a gas line applying DC and AC voltages between the actuator\'s electrodes. Measurements were also realized using a micronozzle without actuator, for control. In the case where DC voltage was applied between the actuators electrodes, the inlet pressure was kept constant in 266 Pa. Applying +300V DC voltage between the electrodes, the actuator moved 20µm vertically in the opposite direction of the micronozzle (it opened). In this case the volume flux rate, for a pressure ratio (outlet / inlet) of 0.5, was 150 cm3/min. Applying -300V DC between the electrodes (that means it closed 13 microns in the micronozzle direction), for a pressure ratio of 0.5, the volume flux rate was 134 cm3/min. With these results, we conclude that it is possible to control the flow through the device in the range between 134 and 150 cm3/min. Flow measurements were also performed applying AC voltage (200V AC with frequency of 5 Hz) between the actuator electrodes and with the inlet pressure kept constant in 13300 Pa. In this case, with a pressure ratio (outlet / inlet) of 0.5, blocking the micronozzle, the flow rate measured was 847 cm3/min. Considering that the flow rate measured for the micronozzle without actuator was 614 cm3/min, in the same measurement conditions, we concluded that the device, in AC mode, was working as a micropump. The relevance of this work was the use of the poly(vinylidene) (PVDF) in the fabrication of the actuators and use it as a microvalve. The micronozzles were fabricated in a glass substrate using the powder blasting technique that was also new.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2019-03-25T11:56:58Z No. of bitstreams: 1 Jeferson Cardoso do Rosario_.pdf: 3523684 bytes, checksum: 6d033c623e7ef74a93692efd6ca37e8e (MD5) / Made available in DSpace on 2019-03-25T11:56:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jeferson Cardoso do Rosario_.pdf: 3523684 bytes, checksum: 6d033c623e7ef74a93692efd6ca37e8e (MD5) Previous issue date: 2019-01-18 / Nenhuma / O traumatismo cranioencefálico (TCE) é atualmente a terceira maior causa de óbitos no âmbito mundial. Estudos recentes têm demonstrado que a monitorização de pressão intracraniana (PIC), como forma de cálculo da pressão de perfusão cerebral (PPC) é uma ferramenta importante para avaliação do fluxo sanguíneo cerebral (FSC), provocando sensível redução nas taxas de mortalidade. Além do TCE, outras patologias ou situações neurocirúrgicas tem utilizado a técnica de monitorização de PIC. A monitorização desse parâmetro foi proposta já na década de 50, onde um tubo com fluido em contato com o líquido cefalorraquidiano (LCR) era introduzido no espaço intracraniano e conectado a um transdutor de pressão externo. Com a evolução da indústria microeletrônica e dos sistemas microeletromecânicos, foi possível colocar os transdutores na ponta do cateter, permitindo uma monitorização menos invasiva, com menos riscos de infecções. Os cateteres atuais com micro transdutor na ponta podem ser divididos em três grupo: straingauge, fibra óptica e pneumático. Cada grupo possui suas características, entretanto o primeiro tem se demonstrado como solução mais robusta e confiável, com boa relação custo benefício. No presente trabalho foi proposto o desenvolvimento de um cateter implantável de monitorização de pressão intracraniana do tipo micro transdutor strain-gauge. Foram construídos protótipos funcionais e submetidos a ensaios de desempenho, especificados em norma técnica para monitorização de pressão sanguínea, a influência da temperatura na medição de pressão, bem como a exatidão das medições. Os processos empregados no trabalho são utilizados comumente na indústria de encapsulamento de semicondutores, porém foram levadas em consideração as especificidades da aplicação, adequando as técnicas disponíveis às geometrias e materiais empregados, considerando a necessidade de utilização de materiais biocompatíveis. / The traumatic brain injury (TBI) is nowadays the third cause of death in the world. Recent studies have shown the intracranial pressure (ICP) monitoring as an important tool for cerebral perfusion pressure (CPP) calculation and cerebral blood flow (CBF) assestment, reducing significantly the mortality statistics. Besides TBI, several others pathologies and neurosurgery conditions have been using the ICP monitoring technique. The proposal of ICP monitoring first appeared on the 50’s, where a tube fulfilled with fluid in contact with cerebrospinal fluid (CSF) was introduced into the intracranial space and connected to an external pressure transducer. With the waves of the microelectronics and microelectromechanical systems (MEMS) industry evolution, it was possible to put the transducer and all the electronics inside the catheter tip, allowing a less invasive monitoring, decreasing the risk of infection. The state of art catheters with micro transducer on the tip can be divided into three groups: strain-gauge, optical fiber and pneumatic. Each group has it’s own characteristics, however the first has been demonstrated as the rugged solution, being reliable, cost effective and with good accuracy. In the present work, it was proposed the development of an strain-gauge micro transducer implantable catheter for intracranial pressure monitoring. Functional prototypes were built and submitted to performance tests, according to the technical standards in the medical equipment area, the temperature influence over the pressure measurements was evaluated, as well as the accuracy. The adopted processes are commonly used in the semiconductor packaging industry, however it was considered the application special requirements, adapting the processes to the geometry and materials used, considering the needs of biocompatible materials.