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Additives Fertigungssystem Quantum X: Für refraktive and diffraktive Mikrooptiken

Mit der Einführung des Quantum X erweitert Nanoscribe sein Portfolio an hochauflösenden additiven Fertigungssystemen. Sowohl Prototypen als auch Polymermaster refraktiver und diffraktiver Mikrooptiken sollen sich damit schnell, präzise und mit Oberflächen in optischer Qualität fertigen lassen.

Vielstufige diffraktive optische Elemente  können mit Quantum X hergestellt werden. Bildquelle: © Nanoscribe

Vielstufige diffraktive optische Elemente können mit Quantum X hergestellt werden.

Miniaturisierte Optiken werden in vielen Anwendungsbereichen benötigt, zum Beispiel für Sensoren, Mobilgeräte, Daten- und Telekommunikation. Mit Quantum X hat Nanoscribe laut eigener Aussage ein Lithografiesystem entwickelt, das als weltweit erstes industrielles Gerät die zum Patent angemeldete Zwei-Photonen-Graustufen-Lithografie (2GL) einsetzt. Diese Drucktechnologie kombiniert die Graustufen-Lithografie mit der Zwei-Photonen-Polymerisation.

Das Gerät wurde für Mikrofertigungsaufgaben entwickelt, die eine höchstmögliche Designfreiheit bei maximalen Druckgeschwindigkeiten erfordern. Es ist mit drei Live-Kameras zur Prozessüberwachung und einem Fotolack-Dispenser ausgestattet. Darüber hinaus führt das System die Objektiv- und Probenhaltererkennung vollautomatisch durch und vereinfacht die Veränderung der Hardwarekonfiguration je nach Bedarf erheblich. Mit Quantum X werden Design-Iterationszyklen verkürzt, wodurch sich der gesamte Herstellungsprozess zeit- und kosteneffektiver gestaltet.

Einzelne optische Elemente, Arrays mit hohen Füllfaktoren von bis zu 100% und unterschiedliche Formen wie sphärische und asphärische Linsen können in einem direkten und maskenlosen Prozess gefertigt werden. Somit kann mit Quantum X nahezu jede denkbare 2,5D-Struktur auf der Mikroskala hergestellt werden. Damit ist der Weg frei für die Herstellung innovativer, anspruchsvoller optischer Elemente, z.B. für Abbildungssysteme (Imaging), miniaturisierte Beleuchtung oder Sensorik.

Assistent für die Druckvorbereitung

Für eine Echtzeit-Steuerung und -Überwachung der Druckaufträge sorgt die Software von Quantum X. Zentrales Bedienelement ist ein Touchscreen, der eine umfassende Prozesssteuerung ermöglicht. Damit können Druckaufträge gestartet, der Workflow überwacht, Prozessparameter angepasst sowie der Druckvorgang über drei Prozesskameras in Echtzeit beobachtet werden. Befinden sich mehrere Druckaufträge im Speicher, können diese nacheinander abgearbeitet werden, so dass auch ein Betrieb rund um die Uhr möglich ist.

Im Softwarepaket ist außerdem ein Assistent enthalten, der den Nutzer bei der Erstellung von Druckaufträgen unterstützt und die Druckvorbereitung erleichtert. Graustufenbilder beliebiger optischer Designs können einfach importiert werden. So können beispielsweise BMP, PNG oder TIFF mit einer Auflösung von bis zu 32 Bit importiert und für die weitere Erstellung des Druckauftrags genutzt werden.

Zwei-Photonen-Graustufen-Lithografie

Dank der Konturierungsfähigkeiten der Zwei-Photonen-Graustufen-Lithografie (2GL) lassen sich hochpräzise Bauteile mit ausgezeichneter Formgenauigkeit und ultraglatten Oberflächen realisieren. Die Laserleistungsmodulation und die dynamische Fokuspositionierung werden bei hohen Scangeschwindigkeiten so präzise synchronisiert, dass eine Voxelgrößen-Kontrolle in jeder einzelnen Scanebene möglich ist. Das System fertigt sowohl einfache als auch komplexe optische Formen und Strukturen mit variablen Strukturhöhen innerhalb jedes einzelnen Scanfeldes. So können einzelne und präzise Stufen sowie aufgrund der hohen Auflösung quasi-kontinuierliche Topographien in einem Schritt gedruckt werden, ohne dass mehrere Lithografieschritte oder eine mehrfache Maskenherstellung erforderlich wäre.

Für die Fertigung steht eine breite Auswahl möglicher Substrate zur Verfügung. Sowohl transparente als auch opake Materialien und bis zu 6-Zoll große Wafer können verwendet werden. Mit Quantum X erübrigt sich eine Maskenherstellung ebenso wie Spin-Coating und Pre- oder Post-Exposure-Bake, sofern Fotolacke von Nanoscribe verwendet werden. (me)

 

Das System verfügt über Schnittstellen zur industriellen Prozesssteuerung. Bildquelle: © Nanoscribe

Das System verfügt über Schnittstellen zur industriellen Prozesssteuerung.