高精度光学機器開発のインビジョンは、半導体業界向けにサブミクロンの3Dプリンターを開発している。

この投稿はCoco Bearによって2023-8-19 22:33に最後に編集されました。

はじめに: 高性能光学デバイスは、一般的なスマートフォンのカメラから拡張現実や仮想現実のデバイスまで、あらゆるところに存在し、私たちはますます小型化されたフォームファクタで優れた品質の画像処理機能に慣れ、それを求めています。問題は、このような精密なナノ構造を製造するには通常、クリーンルーム施設で複数の機械を使用する必要がある多段階の階層型 2D リソグラフィープロセスが必要であり、コストがかかり、拡張性も妨げられることです。では、今、もっと良い解決策はあるのでしょうか?

電子機器の小型化が進むにつれて、光学部品の小型化が製造上の大きな課題となっています。アンタークティック・ベアは、オーストリアの高精度光学機器開発企業インビジョンが、バンガロールのインド科学研究所のタパジョティ・ダス・グプタ教授と協力し、新しいサブミクロン3Dプリンターを開発していることを知った。 In-VisionとDas Guptaは、ムンバイを拠点とする3DプリンターメーカーJ Group Roboticsと提携し、柔軟で伸縮可能なフォトニックデバイスの製造に使用される3Dプリンターを開発しています。

従来、ナノスケールの高性能光学デバイスの製造には、複数ステップの階層型 2D リソグラフィープロセスが使用されています。これにはクリーンルーム施設で複数の機械を使用する必要があり、プロセスのコストが高くなり、拡張性が制限されます。この新しい 3D プリンターにより、生産のスピードアップとコスト削減が実現し、半導体業界に革命をもたらし、より強靭なサプライチェーンが構築されることが期待されています。この新しい 3D プリンターにより、クリーンルームが不要になり、生産プロセスが 1 台のマシンに簡素化され、より大規模な生産規模と新しいアプリケーションの可能性が生まれます。

ダス・グプタ氏は、3Dプリンターが2023年12月までに完成し、最初のサブミクロン光学部品が2024年春に生産されると予想している。彼は次のようにコメントしています。「3D プリンティングは他の多くの製造プロセスに取って代わりましたが、唯一残っているのはサブミクロン解像度のプリンティングです。この技術はクリーンルームの必要性を排除し、生産速度を向上させることでコストを削減し、半導体業界に劇的な変化をもたらす可能性があります。」

△7µm高さのレーザー顕微鏡サンプルとすぐに使える樹脂

新しいサブミクロン 3D プリンターの開発<br /> DLP 3D プリンティングで使用されるほとんどのプロジェクターは 1 ～ 2 ミクロンの解像度に制限されていますが、Das Gupta 氏の作品にはサブミクロン範囲の解像度が必要です。 In-Vision は、このプロジェクトのために、新しい 3D プリンターに統合できる新しいライトエンジンプロジェクターを提供しました。このプロジェクターは、波長405ナノメートルでサブミクロン解像度を実現できる新設計の光路を備えたDLP9000チップセットをベースにした、3Dプリント用の「世界初」のサブミクロン光エンジンと言われています。これは、In-Visionがサブミクロン3Dプリント分野に初めて進出したことを意味します。

「光エンジンは当社のプロセスの重要な構成要素であり、サブミクロンの解像度に達すると、さらに高い精度が必要になります」とダス・グプタ氏は説明する。「インビジョンは、世界初の 3D プリント用サブミクロン光エンジンを開発することで、これを実現しようとした唯一の企業でした。」

インドの電子情報技術省からの資金援助のおかげで、Das Gupta 氏と In-Vision は J Group Robotics と提携して 3D プリンターを構築し、チームは頻繁に会合を開いて技術的な課題を解決し、3D プリンターの設計と仕様を調整しました。この新しいサブミクロン 3D プリンターの生産は、スマートフォン、一眼レフカメラ、仮想現実デバイスなどのさまざまな電子機器で使用される小型光学部品の需要の高まりに対応します。

さらに、サブミクロンの製造能力は他の分野でも価値を提供できます。例えば、この技術はコンタクトレンズや半導体産業向けのハイドロゲルやバイオポリマーの製造に使用できるほか、サブミクロンの3Dプリントによる分光分析用のバイオセンサーの製造にも使用でき、低濃度の物質でCOVID-19やその他の病原体を検出できる。ダス・グプタ氏はまた、この技術が環境面でもたらす潜在的なメリットについても指摘した。この技術により、生産プロセス全体の二酸化炭素排出量が削減され、サプライチェーンの回復力が大幅に向上し、企業がより近くでチップを生産・調達できるようになる可能性があるという。

△顕微鏡で見た人間の髪の毛の大きさ（100µm）

超高解像度 3D プリント<br /> 低ミクロン 3D プリンティングは、積層造形業界では新しい概念ではありません。フランスの超高解像度3DプリンターメーカーMicrolight3Dは、早くも2019年に、人間の髪の毛の幅の100分の1にあたる0.2ミクロンという解像度の3Dプリンター「Altraspin」を発売した。 Altraspin 3D プリンターは、マイクロロボット工学、バイオエンジニアリング、マイクロセンサーのアプリケーションに価値を提供し、サブミクロン製造の高まる需要を満たすように設計されています。

以前、スタンフォード大学の研究者らは、付加製造法を用いたマイクロマシニングに関する研究を実施しました。『Science Advances』に掲載されたこの研究では、積層造形における複数の微細加工問題に対処するための新しいアプローチの概要が示されており、1.5ミクロンという小さな物体を3Dプリントすることが可能になる。研究者らが開発したマイクロCLIPと呼ばれるミクロン解像度の技術により、高い3D印刷速度を維持しながら、市販のCLIP 3Dプリンターよりも50倍小さい部品特徴を実現できます。

高精度光学機器開発のインビジョンは、半導体業界向けにサブミクロンの3Dプリンターを開発している。

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