高精度光学设备开发商In-Vision：开发用于半导体行业的亚微米3D打印机

导读：高性能光学设备无处不在，从普通的智能手机摄像头到增强现实和虚拟现实设备，我们已经习惯并要求在越来越小的外形尺寸中提供卓越的质量成像能力。问题是，生产这些精密纳米结构通常需要多步骤、分层的 2D 光刻工艺，需要在洁净室设施中使用多台机器，这使得成本高昂并阻碍了可扩展性，那么现在有什么较好的解决方案吗？



随着电子设备变得越来越小型化，更小尺寸的光学元件具有很大的生产挑战。南极熊获悉，奥地利高精度光学设备开发商In-Vision正在与印度班加罗尔科学研究所的 Tapajyoti Das Gupta 教授合作开发一款新型亚微米 3D 打印机。In-Vision 和 Das Gupta 与孟买 3D 打印机制造商 J Group Robotics 合作建造了 3D 打印机，将用于生产灵活、可拉伸的光子设备。

传统上，纳米级高性能光学器件的生产采用多步骤、分层的 2D 光刻工艺。这需要在洁净室设施中使用多台机器，使得该过程成本高昂并且限制了可扩展性。人们希望这款新型 3D 打印机能够加速并降低生产成本，颠覆半导体行业，并建立更具弹性的供应链。这款新型 3D 打印机无需洁净室，将生产过程简化为一台机器，从而创造了更大生产规模和新应用的潜力。

Das Gupta 预计 3D 打印机将于 2023 年 12 月完成，并预计第一批亚微米光学元件将于2024年春季生产。  他评论道:“3D 打印已经取代了许多其他制造工艺，唯一剩下的就是亚微米分辨率的打印，这项技术有可能通过消除洁净室要求并提高生产速度来降低成本并推动半导体行业发生巨大变化。”


△7 µm 高度激光显微镜样品，带有开箱即用的树脂

开发新型亚微米 3D 打印机
大多数 DLP 3D 打印中使用的投影仪仅限于一到两微米的分辨率，但 Das Gupta 的工作需要亚微米范围内的分辨率。In-Vision 在这个项目中提供了一款新的光引擎投影仪，能够整合到新型3D打印机中。该投影仪据说是“世界上第一个”用于3D打印的亚微米光引擎，基于具有新设计光路的 DLP9000 芯片组，可以在 405 纳米波长下实现亚微米分辨率，这也标志着 In-Vision 首次涉足亚微米 3D 打印领域。  

Das Gupta 解释道：“光引擎是我们工艺的关键组成部分，当达到亚微米级分辨率时，它需要更高的精度，In-Vision 是唯一一家愿意通过开发世界上第一个用于 3D打印的亚微米光引擎来实现这一目标的公司。”

得益于印度电子信息部的资助，Das Gupta 和 In-Vision 与 J Group Robotics 合作建造了 3D 打印机，该团队经常开会解决技术挑战并协调 3D 打印机的设计和规格。   这种新型亚微米 3D 打印机的生产满足了对智能手机、单反相机和虚拟现实设备等一系列电子设备中使用的微型光学元件日益增长的需求。  

此外，亚微米制造能力可以在其他垂直领域提供价值。例如，该技术可用于生产用于隐形眼镜和半导体行业的水凝胶和生物聚合物，还可通过亚微米3D打印生产用于光谱分析的生物传感器，用于检测 COVID-19 和其他材料浓度较低的病原体。Das Gupta还指出了这项技术的潜在环境效益，它减少了整个生产过程的碳足迹，并可以显着提高供应链的弹性，使公司能够在离家更近的地方生产和采购芯片。


△显微镜下人类头发的大小 (100 µm)

超高分辨率3D打印
低微米3D打印在增材制造行业中并不是一个新概念。早在2019年，法国超高分辨率3D打印机制造商Microlight3D就推出了Altraspin，这是一款分辨率低至0.2微米的3D打印机，比人类头发丝宽度小100倍。Altraspin 3D 打印机在微型机器人、生物工程和微传感器应用中提供价值，旨在满足亚微米制造不断增长的需求。     

此前，斯坦福大学的研究人员进行了一项利用增材制造进行微加工的研究。这项发表在《Science Advances》上的研究概述了一种解决增材制造中多个微加工问题的新方法，使物体能够3D打印小至 1.5 微米。研究人员开发的单位微米分辨率技术称为 micro-CLIP，可实现比商用CLIP 3D 打印机小 50 倍的零件特征，同时保持较高的 3D 打印速度。