Die additive Herstellung von Mikrokomponenten für integrierte Systeme spart Kosten und Zeit. Nanoscribe hat nun eine Methode entwickelt, wie sie Komponenten direkt auf Mikrochips 3D-drucken kann. Eine wichtige Rolle spielt dabei auch der Zwei-Photonen Polymerisationsprozess.

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Unsere Technik wird immer anspruchsvoller. High-Speed Datenkommunikation, Drohnentechnologie oder auch tragbare medizinische Geräte, das alles benötigt immer bessere Herstellungsmethoden. Anwendungen, die für photonische Systeme oder MEMS Aktoren verwendet werden, werden in mehreren Schritten hergestellt, bis alle Komponenten auf einen Chip gelangen. Das deutsche Unternehmen Nanoscribe bietet nun eine neue Lösung dafür.

Mikrolinsen und andere Mikrokomponenten können dank Nanoscribes hochauflösenden 3D-Druckern (erfahren Sie hier mehr zum Nano-3D-Druck) direkt in ein photonisches System integriert werden und verformbare Strukturen direkt auf MEMS Aktoren. So können kleinste Objekte mit komplexen Geometrien und Baugrößen von ein paar Hundert Nanonmetern bis hin zu einigen Millimetern in einem einzigen Prozessschritt auf einer bisher für den 3D-Druck nicht erreichbaren Skala hergestellt werden.Durch den direkten Druck auf den Chip entstehen völlig neue Perspektiven für die Nano- und Mikrofabrikation: Dreidimensionale Komponenten werden nun dorthin gedruckt, wo sie gebraucht werden.

Photonik-Chip
Ein optisches Mikroskopbild einer 3D gedruckten hemisphärischen Linse auf einen Photonik-Chip (Bild © Nanoscribe).

Der 3D-Druckprozess von Nanoscribe

Nanoscribe nutzt für dieses Verfahren das Photonic Professional GT System, welches auf die Technik der Zwei-Photonen-Polymerisation zurückgreift. Präzise Optiken und hochmoderne Software-Tools sorgen für polymere 3D-Strukturen mit einer Auflösung im Submikrometerbereich. Die additive Fertigung kann nun auch in der Nano- und Mikrofabrikation genutzt werden. Mit den neuen Substraten können 3D funktionale Teile miniaturisiert werden, um integrierte Systeme zu ermöglichen.

Durch die Fabrikation direkt auf den Chip spart man Kosten im Bereich Packaging und Maschinen und Zeit für die Kalibrierung. Aufwendiges Justieren und Fixieren ist nicht mehr nötig. Der 3D-Mikrodruck ermöglicht dank der Präzision und Oberflächen in optischer Qualität leistungsstarke Mikrooptiken. Das ist ideal für den High-Speed Datentransfer in der Telekommunikation.

Auch die medizintechnische Bildgebung, Geweberegeneration oder MEMS können von dieser Methode profitieren. Um das zu demonstrieren, druckte Nanoscribe eine verformbare dreidimensionale Struktur direkt auf einen MEMS Aktor. Prof. Alice White gelang es, die gedruckte Mikrostruktur durch Anlegen einer Spannung an den MEMS Aktor zu verformen.

Der Zwei-Photonen Polymerisationsprozess

Der Zwei-Photonen Polymerisationsprozess ist laut einer Pressemitteilung von Nanoscribe die Basis ihrer Technologie. Während des Drucks belichtet ein Laserstrahl das photosensitive Material entsprechend den vorgegebenen Schreiblinien des CAD-Modells. Das geschieht in einem Lage-für-Lage Verfahren. Der flüssige Lack härtet im Fokus des Lasers aus. Mit diesem Verfahren sind beliebige 3D-Strukturen in Submikrometerauflösung möglich. Die gesamte Entwicklung bietet gänzlich neue Anwendungen für das direkte Drucken auf Mikrochips. Wir haben über die Zwei-Photonen-Polymerisation bereits berichtet. Ein Abonnement unseres Newsletters sorgt dafür, dass Sie stets über Neuigkeiten aus der Welt des 3D-Drucks auf dem Laufenden bleiben. Abonnieren Sie ihn hier.

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