Лазерный мир

3D-принтеры Nanoscribe с высоким разрешением способны печатать и интегрировать микроскопические компоненты непосредственно в интегральные схемы, такие как микролинзы в оптических цепях и деформируемые структуры на актуаторах MEMS.

3D-микроструктура, напечатанная на компоненте MEMS (изображение Rachael Jayne & Alice White, Boston U.)

Растущие требования к высокоскоростной передаче данных, беспилотные летательные аппараты и переносные медицинские устройства привлекают отрасли к новым методам производства, таким как, например, технология прямой лазерной печати Nanoscribe. В настоящее время производство фотонных схем и микроэлектромеханических систем (MEMS), необходимых для этих приложений, требует различных способов изготовления и нескольких этапов процесса для объединения различных компонентов на одном микрочипе. Теперь, 3D-принтеры Nanoscribe с высоким разрешением способны печатать и интегрировать микроскопические компоненты непосредственно в интегральные схемы, такие как микролинзы в оптических цепях и деформируемые структуры на актуаторах MEMS.
С помощью этой новаторской техники можно печатать наименьшие объекты со сложной геометрией и размерами от сотен нанометров до нескольких миллиметров. Они производятся на одном этапе печати и в масштабе, который ранее был недоступен для 3D-печати. Это важное обновление встроенной печати открывает новые перспективы для создания нано- и микромасштабных 3D-компонентов на месте, где это необходимо.

Рис.1 Изображение с помощью оптического микроскопа трехмерных печатных полусферических линз на оптической микросхемы. (Источник: Nanoscribe)

Для этого процесса 3D-печати система Photon Professional GT Nanoscribe использует метод двухфотонной полимеризации. Прецизионная оптика и продвинутые программные средства этого 3D-принтера позволяют создавать 3D-полимерные структуры с точностью до субмикронной формы, обеспечивая возможности аддитивного производства доступными для микро- и нанообработки. Эти преимущества — полная свобода 3D-дизайна и простой рабочий процесс от модели CAD до конечной детали, что приводит к быстрым циклам итераций проектирования, что экономит время и затраты на разработку продукта. Кроме того, широкий выбор печатных поверхностей теперь также включает в себя предварительно обработанные чипы, которые позволяют миниатюризировать 3D функциональные компоненты в схемы с высокой степенью интеграции .
Nanoscribe демонстрирует печать микролинз на фотонных микросхемах в первый раз.:

Ряд полусферических микролинз был изготовлен поверх тонкослойных соединителей, ранее наложенных на фотонный чип (изображение выше справа). Таким образом, массив микролинз может подключать свет к цепи. Микрооптика была создана в едином этапе печати и без необходимости механической юстировки и монтирования готовой микрооптики в предварительно сконструированный микрочип. Этот процесс прямого изготовления компонентов на существующих проводящих дорожках снижает затраты на борудование формирования структуры микросхем и экономит время при калибровке. Кроме того, процесс избегает процедуры выбора и размещения компонентов, а также процедур фиксации компонентов на основе технологии отверждения. Используя преимущества лазерной точности, трехмерная микропечать также предлагает формирование поверхности с субмикронной точностью и оптическим качеством, отвечающие требованиям высокопроизводительной микрооптики. В совокупности эти преимущества делают эту технологию изготовления ценным методом для создания микрооптики непосредственно на фотонных интегральных схемах для более высокопотоковой передачи данных в телекоммуникациях.

Трехмерные печатные микромеханические компоненты на актуаторах MEMS

Применения в медицинской видеовизуализации, регенерации тканей и актуаторах MEMS могут выиграть от изготовления интегральных схем. Например, клиенты Nanoscribe в Бостонском университете, возглавляемые профессором Алисой Уайт, произвели 3D деформируемые структуры типа «галстук-бабочка» непосредственно на актуаторе MEMS (Рис.1). Трехмерные печатные микромеханические «галстуки-бабочки» представляют собой структуры, которые растягиваются и деформируются в 3D из-за их геометрии. Ученые смогли деформировать микроструктуру путем приложения электрического напряжения к актуатору MEMS. Профессор Уайт заявляет: «Мы показываем, что трехмерная микропечать на актуаторе MEMS является мощным способом производства трехмерных микромеханических систем, адаптированных к конкретным потребностям. 3D-принтеры Nanoscribe позволяют нам быстро создавать прототипы структур субмикронного разрешения, которые в противном случае невозможно было бы изготовить с помощью однофотонной стереолитографии или процессов осаждения и травления, обычно используемых в полупроводниковых производствах». Их результаты потенциально будут востребованы в приложених, основанных на приведении в действие динамических трехмерных печатных микроструктур, таких как деформируемая оптика и поддерживающие сруктурные элементы для тканевой инженерии.
Интеграция микроскопических компонентов в фотонные и MEMS-системы — одна из сегодняшних проблем в производстве микроустройств. Вместе с такой миниатюризацией все более функциональные клмпоненты должны быть размещены во все меньших пространствах. Решение этой проблемы с использованием передовых средств 3D-микрообработки откроет путь к коммерческим приложениям благодаря высокоскоростной передаче данных и телекоммуникации для мобильных устройств и для здравоохранения. (Источник: Nanoscribe)

Источник: http://www.photonicsviews.com/on-chip-3d-microprinting-for-photonic-and-mems-systems/

Микрообработка СЫРОЙ КЕРАМИКИ LTCC с точностью 5 мкм // МикроСЕТ