UpNano: Tilt Kompensation maximiert Präzision beim 2PP 3D-Druck

Mit NanoOne sind ganze Wafer-Oberflächen bis zu vier Zoll bedruckbar. (Bilder: UpNano GmbH)

Die Fähigkeit, Strukturen sowohl mit Nanometerauflösung als auch in Zentimetergrößen zu drucken, macht die NanoOne-Serie auf dem Markt der lasergesteuerten 2PP-3D-Drucker einzigartig. Sie wird bereits in der Elektronik, in der Mikrooptik und für biokompatible Anwendungen in der Zell- und Medizinforschung erfolgreich eingesetzt. Doch unabhängig von der Anwendung gilt beim 2PP-3D-Druck: Je größer die gedruckte Struktur, desto mehr beeinträchtigen kleinste Unebenheiten des Druckmaterials die Präzision des Endprodukts. Diese altbekannte Schwierigkeit hat die UpNano GmbH nun in Angriff genommen und gelöst. Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung des Unternehmens mit Standorten in den USA und Österreich hat einen kippbaren Rahmen entwickelt, der Unebenheiten im Sub-µm-Bereich ausgleichen kann. Zusätzlich kann der Substrate Tilt Frame mit verschiedenen Haltern erweitert werden, darunter eine Reihe von Chuck-Haltern für bis zu 6-Zoll-Wafer. So wird nun auch die gesamte Oberfläche von Wafern bis zu 4 Zoll für den 2PP-3D-Druck zugänglich.

Der neu entwickelte Tilt Frame trägt dazu bei, die Präzision des Druckergebnisses insbesondere bei großflächigen Strukturen zu maximieren.

Maximale Präzision

„Die Ausstattung eines NanoOne-Druckers mit einem Substrate Tilt Frame“, erklärt Denise Hirner, Head of Marketing and Business Development und Mitbegründerin von UpNano, „maximiert die Präzision des Druckergebnisses insbesondere bei großflächigen Strukturen.“ Der handliche Rahmen kann zum Einbau in einen bestehenden NanoOne-Drucker separat bestellt werden oder als vorinstalliertes Zubehör für jeden neuen NanoOne-Drucker.

Der Rahmen ermöglicht die Korrektur von Substratunterschieden im µm-Bereich. Die Korrekturwerte werden durch den NanoOne-Autofokus ermittelt, der an drei Punkten des Substrats Höhenmessungen vornimmt. Anhand dieser Messungen werden die Korrekturwerte berechnet. Für die eigentliche Justierung stehen zwei Versionen des Substrate Tilt Frame zur Verfügung. Eine preisgünstige manuelle Version, die hochpräzise Korrekturschrauben bietet, oder eine automatische Version, bei der softwaregesteuerte Präzisionsmotoren für die Korrektur eingesetzt werden. Der Rahmen ist mit allen für die NanoOne-Serie erhältlichen Optiken kompatibel, nämlich mit den Objektiven 5x, 10x, 20x und 40x.

Voller Kreis

Montiert auf dem NanoOne-Standard piezogesteuerten Kreuztisch mit 120 x 100 x 40 mm Verfahrweg ermöglicht der Tilt Frame das Drucken über den größten möglichen Druckbereich aller 2PP 3D-Drucker auf dem Markt. Mit den zusätzlich erhältlichen Chuck-Haltern ermöglicht diese Fläche den 2PP-3D-Druck auf der gesamten Oberfläche eines 2-, 3- oder 4-Zoll-Wafers nach Industriestandard. Ein entscheidender Vorteil auf dem hart umkämpften 3D-Druckermarkt. Selbst auf 6-Zoll-Wafern steht eine Fläche von 50 x 70 mm für den Druck zur Verfügung. Denise Hirner kommentiert: „Der NanoOne kann mit einer atemberaubenden Schreibgeschwindigkeit von bis zu 1.200 mm/s drucken und erreicht einen Durchsatz von bis zu 200 mm³/h. Dies und die neu erreichte Fähigkeit, die gesamte Oberfläche eines Industriestandard-Wafers von bis zu vier Zoll zu bedrucken, macht erstmals eine Serienproduktion mit 2PP 3D-Präzision möglich.“

Aber die Chuck-Halter sind nicht das einzige Zubehör, das den Substrate Tilt Frame interessant macht. UpNano hat auch einen Faserhalter sowie einen Ferrule-Halter in das Portfolio aufgenommen. Durch den Einsatz dieser Halter in Verbindung mit einem für den Prozess optimierten Druckmaterial mit optischen Eigenschaften aus dem UpNano-Portfolio können integrierte optische Systeme hochpräzise auf der Spitze einer optischen Faser positioniert und gefertigt werden.