Autor: Erhan Ercan | erhan.ercan@morphotonics.com | Jan Matthijs ter Meulen | Kidong Lee
La fabricación en masa y rentable de texturas nano/micrónicas es necesaria para que los productos que mejoran la vida sean comunes y asequibles para los consumidores. La incorporación de estas estructuras mediante nanoimpresión en productos de mayor valor añadido, como teléfonos inteligentes legibles a la luz del sol, gafas de realidad aumentada inmersiva y sensores LIDAR que permiten la conducción autónoma, mejorará considerablemente nuestra vida cotidiana.
Morphotonics, una empresa holandesa de nanotecnología, desarrolla y vende tecnología y equipos de impresión Roll-to-Plate (R2P). Nuestra tecnología de impresión R2P, probada en el mercado, permite la fabricación en masa de estas estructuras superficiales de tamaño nano/micrónico en áreas extremadamente grandes. Esto supone unas ventajas de costes sin precedentes y una mejora radical de los productos para nuestros clientes en los sectores de las pantallas, la detección, la energía solar y otras tecnologías profundas, en los que esta precisión de fabricación con competitividad de costes es el requisito previo para la entrada en el mercado de masas.
El equipo de impresión R2P de Morphotonics puede imprimir en sustratos con una anchura de hasta 1100 mm (tamaño GEN5, 1100 x 1300mm2, como se muestra con Portis 1100 en la Figura 1). El proceso de esta técnica de impresión R2P se representa esquemáticamente en la Figura 2. La capacidad de impresión de gran superficie permite la fabricación de un mayor número de productos más pequeños en un solo paso de impresión ("mosaico de productos"). El proceso R2P puede imprimir entre 5 y 20 veces más productos en comparación con los sistemas tradicionales de litografía de nanoimpresión (NIL) a escala de oblea. Por consiguiente, el coste por producto será significativamente menor cuando se utilice la impresión R2P.
En la feria TechBlick de Eindhoven, Morphotonics ofrecerá una visita guiada a esta tecnología y a sus instalaciones. Para obtener más información sobre cómo participar en la visita, haga clic aquí.
Dado que la creación de texturas suele limitarse a la escala de las obleas, es necesario aumentar la escala para fabricar los sellos de gran superficie. Morphotonics ha desarrollado un método de escalado maestro propio que permite aumentar la escala de las texturas desde la escala de la oblea hasta más de 1m2 (en la Figura 3 se muestra un ejemplo relacionado con un artículo de la SPIE publicado con socios). Además del método de escalado maestro, Morphotonics también ha desarrollado sellos de trabajo flexibles de gran superficie que pueden durar más de 500 ciclos de impresión, probados en la producción de productos comerciales. Este sello flexible permite un proceso de nanoimpresión reproducible.
Single AR Waveguide Master (1 waveguide/per) | Upscaled Submaster (30 waveguides/per) | Large-area Imprint Production (120-270 waveguide/per) |
 4” glass master supplied by NIL Technologies |  Using 300 x 290mm2. Schott Realview. 1.9 RI glass wafer |  Gen-3.5 size Imprint  Gen-5 size Imprint |
Figura 3. Ejemplo de método de escalado maestro para guías de ondas de realidad aumentada (AR)
Además de ofrecer una ventaja de escalabilidad de fabricación sin precedentes gracias a la impresión de gran superficie, nuestra tecnología de impresión R2P es también bastante precisa y versátil. Algunos de los aspectos más destacados de la tecnología de impresión R2P son los siguientes:
Precisión: Estructuras precisas con tamaños de rasgos de 500 µm a 50 nm, con relaciones de aspecto típicas de 1:2-1:3 en escala micrométrica y de hasta 1:5 en escala nanométrica
Rapidez: tiempos de ciclo de impresión inferiores a 2 minutos en la producción en masa
Rentable: El sello de trabajo 'Flexible Stamp' puede reutilizarse más de 500 veces, como han revelado públicamente nuestros clientes. Mínimo desperdicio de resina (no hay recubrimiento por centrifugado) gracias al exclusivo método de dispensación de resina.
Versátil:
Sustrato rígido y flexible (vidrio, lámina, metal) con un rango de grosor de 0,5 a 10 mm
Numerosas opciones de resina: resinas sin disolventes de desarrollo propio con un índice de refracción de 1,4 a 1,62 (véase la tabla 1) y resinas de mayor índice de refracción de 1,65 a 1,89 desarrolladas conjuntamente
Duradero y rentable Opciones de estampado flexibles para satisfacer las exigencias de estabilidad dimensional de las diferentes impresiones de productos
Cualquier forma de nanoestructuras (véase la figura 4), desde rejillas periódicas de diferentes tipos (blazed, binarias, inclinadas), hasta matrices de microlentes, lentes de fresnel, nanopilares, etc.
Tabla 1: Opciones de resinas curables UV sin disolventes desarrolladas por Morphotonics
Figura 4. Varios ejemplos de estructuras que se imprimieron utilizando R2P
Dadas las numerosas ventajas en términos de escala, calidad de réplica y versatilidad que puede ofrecer la tecnología de impresión R2P, muchas aplicaciones y productos pueden beneficiarse enormemente de la tecnología de impresión R2P y ser comercialmente viables. En Morphotonics, nos centramos en algunos segmentos de nuestro mercado abordable, como las pantallas, con un gran potencial, que consideramos nuestros mercados "de enfoque" (como se muestra en la Figura 5), mientras que otros mercados, como el de la iluminación de alta gama, podrían abordarse utilizando la tecnología de impresión R2P, pero son oportunidades de nicho.
Figura 5. Productos y aplicaciones que pueden beneficiarse de la tecnología R2P
Productos como las gafas de realidad aumentada sólo podrían ser viables como productos de consumo si sus oculares ópticos relativamente grandes se fabrican a escala y con costes razonables. Muchos productos similares con las necesarias texturas nano/micrónicas incorporadas están más allá de la capacidad de los métodos de fabricación actuales, en términos de escala o precisión, o ambos. Por ello, la impronta R2P de Morphotonics ofrece una alternativa sin precedentes para llevar estos productos del laboratorio a la fábrica y convertirlos en productos viables para el consumidor que puedan mejorar nuestra vida cotidiana.
Morphotonics expondrá en TechBlick los días 12 y 13 de octubre de 2022 y organizará una visita en directo a las instalaciones.
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