AAutor: Erhan Ercan | erhan.ercan@morphotonics.com | Jan Matthijs ter Meulen | Kidong Lee
Eine kosteneffiziente Massenproduktion von Nano-/Mikrometerstrukturen ist notwendig, um lebensverbessernde Produkte alltäglich und für die Verbraucher erschwinglich zu machen. Die Integration solcher Strukturen durch Nanoimprinting in Produkte mit höherem Mehrwert wie sonnenlichtlesbare Smartphones, immersive Augmented-Reality-Brillen und LIDAR-Sensoren, die autonomes Fahren ermöglichen, wird unser tägliches Leben erheblich verbessern.
Morphotonics, ein niederländisches Nanotechnologieunternehmen, entwickelt und vertreibt Roll-to-Plate (R2P)-Imprint-Technologie und -Anlagen. Unsere markterprobte R2P-Imprint-Technologie ermöglicht die Massenherstellung solcher Oberflächenstrukturen im Nano-/Mikrometerbereich auf extrem großen Flächen. Dies führt zu beispiellosen Kostenvorteilen und radikal verbesserten Produkten für unsere Kunden in der Display-, Sensor-, Solar- und anderen Tiefentechnologiesektoren, wo eine solche Fertigungspräzision bei wettbewerbsfähigen Kosten die Voraussetzung für den Eintritt in den Massenmarkt ist.
Die R2P-Prägeanlage von Morphotonics kann Substrate mit einer Breite von bis zu 1100 mm prägen (GEN5-Größe, 1100 x 1300mm2, wie in Abbildung 1 mit Portis 1100 gezeigt). Der Prozess dieser R2P-Prägetechnik ist in Abbildung 2 schematisch dargestellt. Die großflächige Prägung ermöglicht die Herstellung einer größeren Anzahl kleinerer Produkte in einem einzigen Prägeschritt ("Produktkacheln"). Mit dem R2P-Verfahren können im Vergleich zu herkömmlichen Nanoimprint-Lithografiesystemen (NIL) im Wafermaßstab 5 bis 20 Mal mehr Produkte geprägt werden. Folglich sind die Kosten pro Produkt beim R2P-Prägen deutlich niedriger.
Auf der TechBlick-Messe in Eindhoven wird Morphotonics eine Führung durch diese Technologie und seine Einrichtungen anbieten. Um mehr darüber zu erfahren, wie Sie an der Führung teilnehmen können, klicken Sie hier.
Da die Herstellung von Texturen in der Regel auf den Wafer-Maßstab beschränkt ist, ist eine Hochskalierung erforderlich, um die großflächigen Stempel herzustellen. Morphotonics hat ein proprietäres Master-Upscaling-Verfahren entwickelt, das die Hochskalierung von Texturen vom Wafer-Maßstab auf mehr als 1 m2 ermöglicht (ein Beispiel ist in Abbildung 3 zu sehen, die sich auf einen mit Partnern veröffentlichten SPIE-Artikel bezieht). Neben der Master-Upscaling-Methode hat Morphotonics auch großflächige flexible Arbeitsstempel entwickelt, die weit über 500 Prägezyklen überstehen und sich bei der Herstellung kommerziell erhältlicher Produkte bewährt haben. Dieser flexible Stempel ermöglicht ein reproduzierbares Nanoimprint-Verfahren.
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 |
Abbildung 3. Beispiel einer Master-Upscaling-Methode für Augmented Reality (AR) Waveguides
Unsere R2P-Imprinting-Technologie bietet nicht nur einen beispiellosen Skalierungsvorteil bei der Herstellung durch großflächiges Imprinting, sondern ist auch sehr präzise und vielseitig. Einige der bahnbrechenden Highlights der R2P-Imprint-Technologie sind wie folgt:
Präzise: Präzise Strukturen mit Strukturgrößen von 500 µm bis 50 nm, mit typischen Aspektverhältnissen von 1:2-1:3 im Mikromaßstab und bis zu 1:5 im Nanomaßstab
Schnell: Druckzykluszeiten von unter 2 Minuten in der Massenproduktion
Kostengünstig: Der Arbeitsstempel 'Flexible Stamp' kann mehr als 500 Mal wiederverwendet werden, wie von unseren Kunden öffentlich bekannt gegeben wurde. Minimaler Harzabfall (keine Schleuderbeschichtung) aufgrund der einzigartigen Harzdosiermethode.
Vielseitig:
Starre und flexible Substrate (Glas, Folie, Metall) mit einer Dicke von 0,5 bis 10 mm
Große Auswahl an Harzen - selbst entwickelte, lösungsmittelfreie Harze mit einem Brechungsindex von 1,4-1,62 (siehe Tabelle 1) und gemeinsam entwickelte Harze mit einem höheren Brechungsindex von 1,65-1,89
Langlebig und kosteneffektiv Flexible Stempelauswahl, um die Anforderungen an die Dimensionsstabilität verschiedener Produktaufdrucke zu erfüllen
Jede beliebige Form von Nanostrukturen (siehe Abbildung 4), von periodischen Gittern verschiedener Art (gebläht, binär, schräg) bis hin zu Mikrolinsen-Arrays, Fresnellinsen, Nanosäulen und mehr...
Tabelle 1: Von Morphotonics selbst entwickelte lösungsmittelfreie UV-härtende Harzauswahl
Abbildung 4. Einige Beispiele von Strukturen, die mit R2P geprägt wurden
In Anbetracht der vielen Vorteile in Bezug auf Skalierung, Replikationsqualität und Vielseitigkeit, die die R2P-Imprint-Technologie bieten kann, können viele Anwendungen und Produkte von der R2P-Imprint-Technologie stark profitieren und kommerziell rentabel werden. Bei Morphotonics konzentrieren wir uns auf einige Segmente unseres adressierbaren Marktes, wie z. B. Displays mit hohem Potenzial, die wir als unsere "Fokus"-Märkte betrachten (wie in Abbildung 5 dargestellt), während andere Märkte, wie z. B. die High-End-Beleuchtung, mit der R2P-Imprint-Technologie adressiert werden könnten, jedoch Nischenmöglichkeiten darstellen.
Abbildung 5. Produkte und Anwendungen, die von der R2P-Technologie profitieren können
Produkte wie AR-Brillen könnten nur dann als Verbraucherprodukte in Frage kommen, wenn ihre relativ großen optischen Okulare in großem Maßstab und zu vernünftigen Kosten hergestellt werden. Viele ähnliche Produkte mit den erforderlichen eingebauten Nano-/Mikron-Strukturen liegen jenseits der Möglichkeiten der etablierten Fertigungsmethoden, was den Umfang oder die Präzision oder beides angeht. Das R2P-Verfahren von Morphotonics bietet daher eine noch nie dagewesene Alternative, um solche Produkte vom Labor in die Fertigung zu bringen und sie zu brauchbaren Produkten für den Verbraucher zu machen, die unser tägliches Leben verbessern können.
Morphotonics wird am 12. und 13. Oktober 2022 auf der TechBlick ausstellen und eine Live-Besichtigung der Anlagen anbieten. [This is automatically translated from English]
