Nanoscribe's two-inch wafer

画期的なアイデアをカタチに

Nanoscribeの高精度微細加工技術の様々な応用例をご紹介します。

研究、プロトタイピング、生産プロセスにおける多彩なアプリケーション

Nanoscribeの3D微細造形装置およびマスクレス・リソグラフィシステムは、その卓越した汎用性、幅広いプリンティング材料との互換性、使い易いソフトウェアツールによって、幅広い科学および産業アプリケーションで使用できる汎用ツールです。

微細構造を高速成形でき、研究、プロトタイピング、ツーリング、少量生産などのさまざまな用途に対応できます。したがって、ナノ/マイクロ/メソスケール構造の直接利用も、工業的な大量生産における複製プロセスのポリマーマスターとしての使用も可能です。

以下に3D微細造形の例をご紹介します

  • 屈折光学素子
  • 集積フォトニクス
  • 3Dマイクロオプティクス
  • 回折光学素子
  • マイクロ流路素子
  • ラピッドプロトタイピング
  • マイクロメカニカル& MEMS
  • ライフサイエンス
  • 材料工学

屈折光学素子

単一のマイクロオプティクス、フィルファクタの高い(最大100%)オプティクスアレイ、また球面、非球面、さらには自由形状などほぼ任意の形状のオプティクスを、素早くかつツールを使用せずに、マスクレスプロセスで直接製作できます。Nanoscribeのシステムで、優れた光学品質の滑らかな表面を実現できます。

2.5Dマイクロオプティクスには、Quantum Xがお勧めです。このマスクレス・リソグラフィシステムは、想定しうるほぼ全てのデザインを、優れた形状精度で製造します。Nanoscribeの2光子グレイスケール・リソグラフィ技術では、レンズの輪郭に応じてレーザー出力を変調することで、マイクロオプティクスが単一レイヤに造形されます。この技術により印刷時間を大幅に短縮できます。より大きなレンズもマルチレイヤで実現できます。

Emely Harnisch氏(フラウンホーファー生産技術研究所)

光学およびフォトニクス分野では、よりそれぞれ固有の微細構造が求められています。Photonic Professional GTは、構造の設計と造形において複数の可能性を切り開き、オプティクスのさらなる小型化と高機能化を同時に実現します。

集積フォトニクス

フォトニック集積回路(PIC)は、コンパクトで機能的なフォトニックコンポーネントの製造において、小型化とコスト削減を達成するための重要な技術です。アプリケーションは、光通信、バイオセンサ、環境モニタリング、イメージング、量子技術など多岐にわたります。Nanoscribeの3D光造形装置は、設計の自由度が高く、自由空間マイクロオプティクス(FSMO)、導波路、ハイブリッド屈折-回折光学素子など様々な相互連結部品を、InP、SOI、Si3N4などの素材の上に造形できます。つまり高精度な微細構造を、ウェハ、チップ、レーザー、シングルファイバ、ファイバアレイ、ハイブリッドモジュール上に造形できます。

Nanoscribeの Photonic Professional GT2を使用されている科学研究分野・産業分野のお客様は、マイクロオプティカル構造をフォトニックコンポーネント上に直接プリンティングすることができるため、エッジと表面のカップリングで大きな成果を得ています。また新しい二光子グレイスケールリソグラフィシステムQuantum Xでは、フォトニックパッケージングのための先進的なプロセスを提供しています。研究プロジェクトMiLiQuantおよびHandheldOCTをご参照ください。

3Dマイクロオプティクス

Nanoscribeの高精細3D光造形装置で、光学品質の滑らかな表面をもつほぼあらゆる3次元形状を製作できます。これにより、機械的ツールでの制限や、切削など除去的な技術に共通する幾何学的またはプロセス設計の制約を、効果的に回避することができます。単一のマイクロレンズ、自由形状オプティクス、複合レンズシステムを、成形後のアセンブリ無しで個々に製作できます。

Photonic Professional GT2で3Dマイクロオプティクスを簡単に製造できます。このデバイスは、世界最高精細な3D光造形を誇り、高速かつ超精密の微細加工を実現します。適用可能な基板は、ガラス、シリコンウェハ、フォトニック、マイクロ流体チップなど幅広い素材をカバーします。オンチップまたはオンファイバ・プリンティングが可能です。

回折光学素子

回折光学素子(DOEs)の古典的な製造方法は、複数のリソグラフィ、エッチング、アライメントといったプロセスにより、非常に時間と費用がかかりました。積層造形(additive microfabrication)なら、直接使用するプロトタイプまたは大量生産のマスタとして、多段状DOEをわずか1つのプリンティング・ステップで製造できます。

DOEsの製造にはQuantum Xがお勧めです。本製品はマスクレス・リソグラフィ装置で、DOEsに必要な縦横の高い解像度を提供します。2光子グレイスケール・リソグラフィにより、単一レイヤに多段状の回折光学素子を直接描画します。最大4,096段のデザインを、個別または準連続トポグラフィで成形する費用対効果の高いプロセスです。

マイクロ流路

Nanoscribeの高度な3D微細造形技術により、ノズル、フィルタ、ミキサ、キャピラリーポンプなど、様々な2.5Dおよび3Dマイクロ流路を製造できます。またユーザーごと任意のトポグラフィと滑らかな表面を、高い解像度で達成できます。また鋭利なマイクロニードルアレイは、精密な薬物伝送など、少量の液体の制御に応用できます。

Nanoscribe のPhotonic Professional GT2は、市場で最高の解像度の積層造形を提供し、サブミクロンオーダーの微細構造を実現します。積層造形のアプローチにより、マイクロチャネルのマスタ金型を2Dおよび2.5Dで製造したり、完全に密閉されたマイクロチャネル内で、複雑な3Dマイクロ流路構造を直接プリンティングしたりできます。

ラピッドプロトタイピング

Nanoscribe 3D微細造形装置を使用すると、ポリマー製小型部品をミクロンまたはサブミクロンの解像度で造形できます。この高分解能3Dプリンタにより、アスペクト比の構造体、機械部品、小型油圧ミキサなど、高精密部品のラピッドプロトタイピングや連続的な少量連続生産が可能になります

Photonic Professional GT2は、ほぼあらゆる形状のナノ/マイクロ構造を造形できる多目的な3Dプリンタです。本装置では、従来の3Dプリンティング・ワークフローは、最初のCADモデル(STLファイル)のインポートから、わずか数ステップで完了します。すぐに使えるソフトウェアレシピとプリンティング材料が、3Dプリンティングプロセスを合理化します。オプションで、線条構造をもつミリサイズの分厚いオブジェクトも製造きます。 さまざまな要素を含むコンポーネントデザインを、わずか1ステップのプリンティングで、追加のアセンブリもなく造形できるので、設計から試作までの時間を短縮できます。

マイクロメカニカルパーツ&MEMS

3D微細造形装置により、サブミクロンの分解能とミリオーダーの最大サイズをもつ複雑なマイクロメカニカルパーツを製造することができます。3Dにおける設計の多様性は、複雑で応答性を有するマイクロマシン、センサ、アクチュエータの製造に不可欠です。さらに精密機械工学・電子工学で必要とされる、バネ、ギア、コネクタなどの機械部品にも有用です。

NanoscribeのPhotonic Professional GT2の設計の多様性と幅広いプリンティング材料は、マイクロメカニカルパーツの製造に大きく貢献します。一例として、遠隔制御の可動マイクロロボットは、フォトポリマー、ナノ粒子複合材、およびハイドロゲルから製造できます。必要に応じて金属コーティングを施すこともできます。またさまざまな基板やMEMSデバイス上にさえ、マイクロパーツを直接プリンティングすることもできます。

Alice White教授(ボストン大学)

Nanoscribeのシステムを使用して、3D微細構造をMEMSアクチュエータ上に直接造形しています。これにより高精度な測定とダイナミック制御を、簡単かつ高い費用対効果で実現できています。

ライフサイエンス

Nanoscribe の技術により、細胞研究やラボ・オン・チップ・アプリケーションのためのバイオインスパイアード微小環境を、サブセル・スケールで製造できます。例えばあるユーザーは、細胞の増殖や遊走、幹細胞の分化の研究のための3Dスキャホールドを造形しています。他に、インプラント、マイクロニードル、微多孔膜など、侵襲を抑えた取扱いに求められるバイオメディカル機器の製造も可能です。

ライフサイエンスのアプリケーションでは、Nanoscribeの Photonic Professional GT2の高分解能3Dプリンティング機能と、無細胞毒性の新材料であるIP-Visioの組合せをお勧めします。生体適合性、細胞結合性/反発性、疎水性/親水性ポリマー、ハイドロゲル、ナノ粒子含有樹脂など、様々な種類の材料をご用意しています。

材料工学

3D微細加工で、メカニカル、フォトニック、またはプラズモニックな応答性をカスタマイズした材料を作り出すことが可能です。例えば、広帯域円偏光板や中赤外域用の完全吸収体などのフォトニック・メタマテリアルが開発されています。メカニカル・メタマテリアルの製造では、幾何学的な設計自由度により、損傷耐性から、超軽量化、異常なねじれ反応まで、多彩な機械的特性を設定できます。

NanoscribeのPhotonic Professional GT2 は、使いやすく、設計の自由度が非常に高いため、サブミクロンスケール解像度の微細な構造体を造形できます。アプリケーション例として、超疎水性表面やフォトニック構造色など、フォトニック/プラズモニック/メカニカルなメタマテリアルや、生体模倣ナノ/マイクロ構造があります。

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