Nanoscribe 3D Printing circuiti fotonici e sistemi microelettromeccanici (MEMS) per microchip

Nanoscribe 3D Printing e integrazione di componenti microscopici direttamente sui circuiti integrati

Mentre la stampa 3D è in grado di fabbricare oggetti di grandi dimensioni, non è sempre più grande in questo settore … una nozione con cui  Nanoscribe è molto familiare . Il produttore tedesco di stampanti 3D è un esperto di microstampa 3D e all’inizio di quest’anno ha partecipato a due studi che hanno utilizzato la  stampante 3D Photonic Professional GT per illustrare quanto possano essere pratici i micro-oggetti stampati in 3D. Ora l’azienda utilizza la sua tecnologia ad alta risoluzione per la stampa 3D e integra componenti microscopici direttamente su circuiti integrati e chip.

Al momento, sono necessari diversi metodi di produzione e più fasi di processo per produrre circuiti fotonici e sistemi microelettromeccanici (MEMS) per microchip. Ma grazie alla tecnologia Nanoscribe, che utilizza un processo di polimerizzazione a due fotoni, è possibile stampare oggetti in 3D con geometrie complesse con dimensioni che vanno da poche centinaia di nanometri a diversi millimetri.

L’integrazione di componenti microscopici nei sistemi fotonici e MEMS è una sfida importante nelle industrie manifatturiere e di imballaggio, poiché sempre più parti funzionali devono essere sistemate in spazi sempre più piccoli. Mediante la stampa 3D di micro-parti in situ esattamente dove devono passare circuiti integrati, come microlenti e strutture deformabili sugli attuatori MEMS, le aziende possono risparmiare sia sui tempi di calibrazione che sui costi di imballaggio delle apparecchiature e sulle nuove applicazioni commerciali, come ad alta può velocizzare il trasferimento dati e la telecomunicazione verso dispositivi mobili per l’assistenza sanitaria.

Immagine al microscopio ottico delle lenti emisferiche stampate in 3D su un chip fotonico.
La stampante 3D Nanoscribe, con le sue  ottiche di precisione e strumenti software avanzati, è in grado di produrre strutture polimeriche 3D con precisione submicronica in un unico passaggio. Nel suo processo di polimerizzazione a due fotoni, un laser espone una resina fotosensibile in una traiettoria controllata con un obiettivo ad apertura numerica elevata. Il materiale si solidifica quindi solo nel punto di messa a fuoco laser, che consente strutture 3D quasi arbitrarie con caratteristiche minime su una scala non possibile prima d’ora. La tecnologia consente numerose superfici di stampa, compresi i chip pre-modellati, che rendono possibile la miniaturizzazione di parti funzionali stampate in 3D in circuiti integrati.

Per la prima volta con la stampa 3D di microlenti su chip fotonici, una serie di micro-lenti emisferiche sono state fabbricate con precisione laser su accoppiatori di griglie che erano stati precedentemente modellati su un chip, quindi una serie di micro-lenti può accoppiarsi luce nel circuito. Una volta completate, le micro-ottiche stampate in 3D, che soddisfano i necessari requisiti ad alte prestazioni, non hanno dovuto essere allineate o montate meccanicamente nel microchip pre-strutturato, e la tecnologia significa che gli utenti possono evitare procedure di fissaggio basate sulla polimerizzazione e scegliere e posizionare la fabbricazione.

Diverse applicazioni nel settore sanitario, come la rigenerazione dei tessuti e l’imaging medico, possono beneficiare della stampa 3D diretta di circuiti integrati su chip. Un esempio recente è un progetto di un gruppo di ricerca del cliente Nanoscribe della Boston University , diretto dalla professoressa Alice White.

Il team ha utilizzato la tecnologia Nanoscribe per la stampa 3D di strutture deformabili e elastiche che assomigliano a papillon direttamente sugli attuatori MEMS. Applicando una tensione a un attuatore, i ricercatori sono stati in grado di deformare le microstrutture stampate in 3D.

“Mostriamo che l’accoppiamento della microstampa 3D con gli attuatori MEMS è un modo potente per produrre sistemi micromeccanici 3D su misura per esigenze specifiche”, ha spiegato il professor White. “Le stampanti 3D Nanoscribe ci consentono la prototipazione rapida di strutture a risoluzione submicronica che altrimenti sarebbero impossibili da produrre tramite stereo-litografia a singolo fotone o processi di deposizione e incisione comunemente usati nelle fonderie di semiconduttori”.
Questi risultati, basati sull’azionamento dinamico delle microstrutture stampate in 3D, potrebbero trovare diverse applicazioni nel campo medico, come scaffold di ingegneria tissutale e ottica deformabile.

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