Quantum X shape

为了那些最佳的革新者

从纳米到介观尺度原型制作

同类中最领先的3D打印系统。 可打印任何形状,最小尺寸可达100nm,最大面积可达25 cm²

晶圆级批量加工

具备自动滴胶功能的先进打印系统,过夜效率可达200个特征结构

开放兼容的打印材料

通用高性能双光子聚合材料,适用于高分子及玻璃打印

    

 

最快最精准的3D微纳加工设备

Quantum X shape是一款真正意义上的全能机型。基于双光子聚合原理 (2PP) 的可定制 3D 激光光刻系统提供独有的 3D 打印技术,使其成为几乎任何 2.5D 和 3D 形状的快速原型制作和晶圆级批量处理的最佳工具,并同时具备亚微米级的精度和准确度。

重新定义高精度

高分辨率3D打印系统Quantum X shape具备多功能3D微纳加工能力,具有无与伦比的打印精度,比肩于Nanoscribe公司在表面结构应用上突破性的双光子灰度光刻(2GL®)。

Nanoscribe Quantum X shape打印系统的前视图

全新的Quantum X shape的高精度有赖于其最高能力的体素调制比和超精细处理网格,从而实现亚体素的尺寸控制。此外,受益于2GL双光子灰度光刻对体素的微调,该系统在表面微结构的制作上可达到超光滑,同时保持高精度的形状控制。

重新定于高产量

Quantum X shape 是最佳的增材制造工具,非常适合各种应用,例如生物医学设备、微光学、微机电系统 (MEMS)、微流体、表面工程等。无论您的特定需求涉及亚微米特征尺寸还是厘米级物体的大容量吞吐量,Quantum X Shape 的四套打印套件都能为纳米、微观、中观和宏观尺度提供量身定制的解决方案。

重新定义实用性.

您可以通过设备的集成触控屏控制您的打印作业;通过系统自带的nanoConnectX软件来进行打印文件的远程监控及多用户的使用配置通。您还可以通过高分辨率 3D 打印实现行业标准的晶圆批量高效生产。处理 1 至 8 英寸的标准硅或熔融石英晶圆使小批量生产比以往任何时候都更容易。

 

技术特点概要

  • 快速原型制作,高精度,高设计自由度,简易明了的工程流程
  • 工业验证的晶圆级批量生产
  • 200 个典型中尺度结构的过夜打印量
  • 使用全新XLF打印套件,一次实现打印30立方厘米部件
  • 广泛的特定应用和通用打印材料
  • 模块化、可定制的系统

 

打印流程及尺寸范围

  • 基于双光子聚合的高分辨率3D打印技术
  • 应用于快速精确表面结构的双光子灰度光刻技术
  • 纳米级打印 – SF 打印套件,可在 x/y 方向上控制特征尺寸,最小可达 100 纳米
  • 微尺度打印 – MF 打印套件,用于打印 50 至 700 微米的典型尺寸
  • 中尺度打印 – LF 打印套件,尺寸可达几毫米
  • 宏观打印 – XLF Print Set 可加快最大 50 x 50 x 12 mm³ 的厘米级物体的批量生产

Quantum X shape 真实数据

  • 主要特征
  • 适用于
  • 技术参数
  • 下载
  • 具有 100 nm 特征尺寸控制的高速高分辨率 3D 微纳加工
  • 广泛的基板和晶圆,最大可达 8 英寸
  • 工业批量处理:200 种典型的中尺度结构可在一夜之间打印
  • 通过花岗岩基层和减振实现高机械和热稳定性
  • 个性化定制系统,适用于广泛应用,是多用户设施的理想选择

实验室或多用户的机构中具有最高打印质量及产量要求的3D微纳加工系统,可应用于:

  • 生命科学
  • 材料工程
  • 微流道
  • 微纳力学及MEMS
  • 折射微光学
  • 衍射为光学
  • 集成光子学

专为科研和工业领域的创新者而设计,旨在解锁高分辨率 3D 微纳加工和增材制造的全部潜力

  • 快速原型制作
  • 批量,小系列生产
  • 晶圆级微纳加工
标准参数
表面粗糙度 (Ra)  ≤ 5 nm 
最小特征尺寸1  100 nm
形状准确度  ≤ 200 nm
批量生产 200个标准结构的通宵产量
Single print field diameter up to ≥ 4,000 µm
最大扫描速度 6.25 m/s/透镜放大倍数2
系统基本特征
打印技术 基于双光子聚合的逐层3D打印
具有体素调节能力的双光子灰度光刻
基片

显微镜载片(3” x 1” / 76 x 26 mm2)
硅片,1” (25.4 mm) 到 8” (200 mm)
玻璃、硅及其他不透明材料

光刻胶

Nanoscribe IP胶 (聚合物打印)
Nanoscribe GP-Silica胶(玻璃打印)
兼容第三方及各类自主材料

最大打印面积 50 x 50 mm²

提供的数据可能因光刻胶及几何形状而有不同
1 各空间方向上100nm的特征尺寸可控
2 e.g. 10倍物镜放大倍率:625nm/s

Dr. Michael Thiel, Nanoscribe首席科技官及联合创始人

Dr. Michael Thiel, Nanoscribe首席科技官及联合创始人
Quantum X shape是我们制造的用于高精度3D打印及具有史无前例批量生产能力的快速精准微纳加工系统。

Quantum X shape 

用我们的软件塑造您的打印作品

经行业验证的高效软件应用于晶圆级3D微纳加工

如何从你的3D设计到最终的3D打印结构?使用Nanoscribe的软件,你能快速实现成功的打印过程。生成,上传,打印,在触控屏上或从办公室电脑上远程监控打印过程

用DeScribeX生成你的3D打印文件
该款开发软件源于Describe,引导用户在几步之内完成3D CAD模型的导入直到打印文件的上传。

用GrayScribeX生成你的2.5D打印文件
该款开发软件同样能引导用户在几步之内完成文件生成到上传用户对应项目相关的.nano文件至Quantum X系统。

通过触控屏开始你的打印
直观的触控屏菜单可引导用户直至打印。设备的硬件信息,设备状态及打印状态也可在上面获取。此外,三个摄像头为用户提供了全方面的实时打印画面。

用nanoConnectX与系统保持连线
直观的触控屏菜单可引导用户直至打印。设备的硬件信息,设备状态及打印状态也可在上面获取。此外,三个摄像头为用户提供了全方面的实时打印画面。

软件数据

  • DeScribeX
  • GrayScribeX
  • 触控屏
  • nanoConnectX

DeScribeX是用于Quantum X shape打印系统的3D打印文件生成软件。集成的导入向导可导入广泛使用的3D STL文件。预装的打印参数表是每次打印尝试的良好开端,可以帮助你在几步之内完成一次成功的打印。导出功能可简单实现打印文件到Quantum X shape打印系统的远程投递。

主要特点 优势
3D CAD模型import wizard 直观的工作流程,帮助从STL文件生成合适的打印文件
打印参数预设表 成熟的预置参数表,帮助优化打印结果
可调整层间距 表面精细化处理及改善形状准确度
参数扫描 对新材料及新应用可快速找到合适的打印参数
集成开发环境 高级用户可根据特定及复杂的打印要求生成更改打印文件(GWL)
3D预览及打印模拟 所见即所得!DeScribeX显示了打印时间,打印速度及激光能量,可以详细模拟整个打印的流程
.nano文件 利用含有用于数据交换的所有必要信息的单个文件,可以成功进行打印

GrayScribeX是为了利用Quantum X打印系统进行2D和2.5D打印文件特别开发的软件。 导入的标准灰度文件或者CAD模型可被自动转换成灰度图片。智能化软件路径可将灰度值转换成设计模型中的高度值,然后准确校准打印的其他参数。

主要特点 优势
导入16bit灰度图片或者CAD文件 使用标准图片格式文件.bmp或者.png和CAD格式文件.stl
远程上传打印文件 从办公室远程和Quantum X系统交流
在打印文件中添加、移除或者复制结构 在单个文件内建立多个结构
调整结构尺寸及建立阵列 调整结构以适应不同的应用要求
调整结构尺寸及建立阵列 利用预置的参数表来直接打印任何灰度设计
内部校准文件 将灰度值转换成对应的打印参数
.nano 文件 利用包含文件的格式设计,可以将所有必要用语数据交换的信息集合到单个文件中

用Quantum X上的集成了图像化的用户界面(GUI)的触控屏来 控制和监测系统。它会在简单几步之内引导用户选择项目,装样以及成功打印。

主要特点 优势
3个实时镜头 利用三个全方位镜头实时监测打印过程;
X y z三个方向可控的平台 移动平台以到达基片上的任意位置来定义打印区域
用户友好的打印设置 选择光刻胶和基片,单击开始打印
项目列表 追踪所有打印文件的历史信息
自动界面查找功能 亚微米精度级别地确定打印界面

nanoConnectX 是 Quantum X shape系统的远程访问软件,实现将您的个人电脑远程访问到系统触控屏的所有功能。

主要特点 优势
远程访问系统 无论您身处何地您都可以实现用您的电脑远程访问Quantum X shape
使用触控屏所有功能 随时制备,控制并试试监控您的打印作业
上传和下载打印作业和报告 人电脑连接到系统打印文件的便捷性

探究

如何将高精度,高产量和实用性集于一身...

为什么Quantum X shape如此适合晶圆级产品的批量生产?

Quantum X shape是业界认可的Quantum X平台的一部分,推进了晶圆级微加工领域的发展。该系统可以加工石英基材和6英寸以下的硅晶圆。加工标准晶圆和不同的基材类型对于后续处理步骤和整合到现有的工业加工产线中具有重要意义。

与大多数双光子打印系统不同的是,Quantum X shape是一台直立式加工的系统。其专有的光刻胶喷头,保证了在整个打印过程特别是在大幅面打印时光刻胶材料的精准供应。

因此,在一个50 x 50 mm²的完全可寻址的打印范围上,一夜之间可以打印多达200个标准结构。

此图展示的是带有纳米3D打印的微机械部件的晶片。

先进的振镜系统可以在多大程度上增强高分辨率3D打印?

Quantum X shape的振镜系统优化了其有效扫描范围,并将打印区域扩大到1750微米,接近于其物理极限。这种经过优化和校准的打印区域对于在最高速度下的介观尺寸物体的无拼接打印至关重要。此外,智能系统算法通过在尖角和边缘对振镜的加减速来控制振镜系统扫描位置的精确性。同时,激光功率根据扫描速度自动调节,从而确保了在打印过程中每个单位体积的曝光剂量保持恒定。这是最终实现最佳打印速度和最大精度的唯一途径。用一个简单的例子来补充说明:振镜控制单元就像一辆赛车,在弯曲的赛道上以理想的轨迹加速和刹车,在直线通道上以最高速度行驶。

显示双光子聚合 (2PP) 硬件设置的信息图

如何在不牺牲精度或形状精度的情况下打印不同比例的结构?

Quantum X shape 专为纳米、微米和中尺度的快速原型制作和晶圆级 3D 打印而设计。由物镜、合适的树脂和经过精心调整的打印参数预设组成的不同、匹配良好的打印套件确保覆盖如此广泛的不同尺度范围。基于软件的打印参数预设包括切片和影线、激光功率和振镜设置,因此是最佳起点。有四种不同的打印套件可用:

  • Small Features Print Set,SF 打印套件具有 63 倍物镜,专为亚微米特征尺寸的最高精度而设计。
  • Medium Features Print Set,MF打印套件专为微尺度零件的高速制造量身定制。典型的结构,例如尺寸为几百微米且表面粗糙度 (Ra) 小于 5 纳米的微透镜成为可能。
  • Large Features Print Set,LF打印套件将高分辨率 3D 打印的优势扩展到中尺度结构,精度在微米范围内。
  • The Extra Large Features Print Set,XLF打印套件将高分辨率 3D 打印范围从纳米和微米级结构扩展到毫米和厘米大小的物体。

独有的浸入式激光光刻技术(DiLL)有哪些独特的优势?

浸入式激光光刻技术(DiLL)是 Quantum X shape的标准打印配置。Nanoscribe发明了这种技术,用于市场上精度最高、像差最小的3D微细加工。在这种配置中,物镜被浸润在液态光刻胶中,液态光刻胶同时充当了光传输媒介的角色。聚焦光学元件和打印材料之间的折射率匹配保证了理想的、无像差的聚焦,以及基于双光子聚合的3D打印的最高分辨率。此外,激光并不透过基材进行聚焦(如油浸式打印配置),而是直接将三维器件打印在基材表面上。因此,聚焦光学器件的工作距离不会限制3D打印物体的高度,这对打印宏观物体特别有利。

哪些不同的基材的可供使用?

Quantum X shape的先进界面找寻系统包括两种互补模式,即基底表面的反射光检测和荧光检测。结合浸入式激光光刻(DiLL)配置,可以使用各种反射(如硅片)、透明和不透明的基材(如玻璃和聚合物基材)。此外,DiLL配置能够在标准的基材上打印,如显微镜载玻片和1英寸到6英寸的各种尺寸的晶片。Nanoscribe的多种样品架保证了不断增多的基材种类在打印过程中的精准固定。

此图展示了用Quantum X shape 打印出的3D微结构

我们的设备需要什么样的现场条件才能达到最佳运行效果?

如果你想了解Quantum X Shape的工作环境的具体情况,请联系我们,参观我们Nanoscribe的微细加工体验中心,或者预约在线参观。

Quantum X shape是高速3D微纳加工的理想工具,其特征尺寸为亚微米,表面粗糙度可达5纳米以下,并具有纳米级的加工精度。只有通过对系统本身和安装地点采取一些配套措施,才能最大限度地发挥我们设备的最佳性能。Quantum X shape应该固定安装在室内温度和湿度稳定的房间里。Quantum X shape配有厚重的花岗岩底座,以减少环境的振动和温度的波动对其的影响。尽管如此,我们还是要求客户把高精度打印机安装在一个外部振动极小的环境中。因为Quantum X shape的光刻胶对紫外光敏感,我们建议实验室为黄光环境,并满足化学实验室的基本要求,以正确处理打印显影过程中的有机溶剂。

为什么将Quantum X shape集成到生产环境和多用户设施中如此容易?

此图展示的是在使用Quantum X shape软件工作

先进的自动对焦系统能可靠地找到任何基材的界面,具有最大的准确性和可重复性。三个实时摄像头有助于过程控制和监测。一个自动喷胶系统可以将准确剂量的光刻胶涂抹在基材上,减少了工作量并实现了远程操作的可能性。为了简化硬件配置之间的切换操作,Quantum X shape会自动检测喷头和样品支架。Quantum X shape 软件实时控制和监控打印作业,并支持通过交互式触摸屏控制面板进行直观操作,或通过远程访问软件nanoConnectX从办公室进行远程操作。这种远程访问也简化了整个用户组的工作,例如,研究小组或部门的成员,每个人都可以从不同的终端访问Quantum X shape。

为什么打印材料对拓展3D微加工的使用范围如此关键?

了解更多关于我们的IP光敏树脂GP-Silica及其在未来应用的潜力。

在打印材料方面,Quantum X shape是一个开放的系统,因此同样适用于使用定制或第三方材料。然而,Nanoscribe提供了一个液体负胶的产品系列,专门为基于双光子聚合的3D打印而设计。这些特定应用和即用型可打印材料提供了亚微米级的分辨率,以及出色的形状精度和稳定性。有了基于聚合物的IP光敏树脂,诸如亚微米结构、复杂的三维结构、光学质量的表面、软性和弹性元件、高速介观尺寸制造或生物兼容的微部件等高要求的应用成为可能。GP-Silica是一种无机熔融石英纳米复合材料,是独特的玻璃打印Explorer set的一部分,是为创新的直接3D打印玻璃微结构而制造的。

Quantum X shape 与其他微纳加工技术的对比

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打印速度的度量是指每秒打印的体素速率,是数字信息如何转换为固化材料的指标。2PP双光子聚合Quantum X shape 打印系统具有每秒 100 万体素的极高速度。
此处显示的图表在打印速率和特征尺寸方面将双光子聚合 (2PP) 与常见的增材制造技术进行了比较。以2PP的绝对体积打印率来衡量,串行过程似乎落后于其他技术的速度。但是,与它解决的最精细的体素大小相比,该技术具有较高的体素打印率。
 

体素大小信息图

Quantum X shape

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