ATLANT 3D研發(fā)納米電子3D打印系統(tǒng)，成型精度小至100nm

2024年5月23日，南極熊獲悉，歐洲公司ATLANT 3D與 12 個合作伙伴宣布成功完成Horizon 2020 Mesomorph 項目。該項目由歐盟委員會全額資助，預(yù)算約為 1000 萬歐元，旨在徹底改變未來先進(jìn)技術(shù)所需的納米和微型元件的生產(chǎn)。

微電子 3D 打印和組裝

Mesomorph 項目于 2024 年 3 月 31 日結(jié)束，重點開發(fā)一種能夠集成飛秒激光微燒蝕、雙光子聚合 (2PP) 和原子層沉積技術(shù)的一體化機(jī)器。 SUPSI ARM 實驗室的研究人員在 ATLANT 3D 和其他技術(shù)合作伙伴的幫助下，設(shè)計并建造了這臺機(jī)器，其主要目標(biāo)是生產(chǎn)更小的微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS)、微傳感器和微設(shè)備、更輕、更節(jié)能。

Mesomorph 機(jī)器包括三個主站：飛秒和雙光子打?。?PP）單元、選擇性區(qū)域直接原子層處理 (SADALP) 單元以及微組裝和鍵合單元。第一個具有五個自由度(DoF)，分為三個線性機(jī)械軸和兩個光學(xué)軸，生產(chǎn)體積為 500x500x250 毫米。該裝置的激光器將高功率光束 (500 W) 分成多個平行光束，并可以執(zhí)行 2PP 以實現(xiàn)小至 100 nm 尺度的 3D 打印細(xì)節(jié)。

SADALP 單元由三自由度笛卡爾架構(gòu)組成，包括多個獨立噴嘴頭，可對 450 多種原料進(jìn)行保形、直接材料寫入和去除，并以“原子精度”進(jìn)行去除。微組裝和鍵合單元位于 SADALP 和毫微微激光器單元之間，負(fù)責(zé)處理和組裝硅芯片、傳感器、光學(xué)元件和 MEMS 等微型元件。該裝置自動從凝膠包、華夫餅包和晶圓薄膜框架中拾取組件，并將其放置到基材和包裝上。由增強(qiáng)型視覺系統(tǒng)支持的專用拾取工具可避免組件敏感區(qū)域的接觸和潛在損壞。

微裝配通過多級神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。在訓(xùn)練階段，組件規(guī)格被輸入物理模擬器，其中包括有關(guān)機(jī)器微夾持器的所有物理、靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)。此過程可確保精確抓取和釋放零件，從而提高可靠性和有效性。

Mesomorph的項目團(tuán)隊

該項目由十三個合作伙伴組成的聯(lián)盟推動，每個合作伙伴都為此貢獻(xiàn)了各自的專業(yè)知識：

• ATLANT 3D主導(dǎo)了該項目，帶來了其在增材制造技術(shù)和 3D 打印解決方案方面的專業(yè)知識。
• 瑞士應(yīng)用科學(xué)大學(xué) Scuola Universitaria Professionaledella Svizzera Italiana (SUPSI)；
• Iris SRL，一家工業(yè)研究和創(chuàng)新公司；
• UAB Femtika，一家專注于飛秒激光微加工的立陶宛公司；
• NLight Europe SRL，以其高功率激光解決方案而聞名。
• Morphica Societa a Responsabilita Limitata，從事制造業(yè)數(shù)字平臺開發(fā)；
• 埃爾蘭根-紐倫堡弗里德里希亞歷山大大學(xué)(FAU)，德國領(lǐng)先的研究型大學(xué)；
• 都靈理工大學(xué)，意大利著名理工大學(xué)；
• ST MicroElectronics SRL，全球半導(dǎo)體領(lǐng)導(dǎo)者；
• Smolsys AG，專注于微米和納米技術(shù)；
• Heliotis AG，光學(xué)測量和檢測技術(shù)開發(fā)商；
• MCH-Tronics SAGL，專注于微電子和機(jī)電系統(tǒng)；
• Yalosys AG，先進(jìn)制造系統(tǒng)和自動化領(lǐng)域的專家。
  

據(jù)合作伙伴介紹，Mesomorph 機(jī)器的功能已得到徹底驗證，展示了其生產(chǎn)具有前所未有的尺寸和功能的微系統(tǒng)的潛力。除了研究和原型設(shè)計之外，該機(jī)器還可用于光電器件，例如 LED、光電探測器和激光二極管；先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備，例如微針、植入式傳感器和芯片實驗室系統(tǒng)；用于從汽車到消費電子產(chǎn)品等各種應(yīng)用的 MEMS 和微傳感器；以及微傳感器可用于環(huán)境監(jiān)測，包括空氣和水質(zhì)評估。

Mesomorph 機(jī)器將繼續(xù)在創(chuàng)新技術(shù)部的 ARM 實驗室運行，用于進(jìn)一步的研究、演示和教育目的。它將可供合作者以及其他學(xué)術(shù)和工業(yè)實體使用。