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斷鏈之後
 

極限精密的3D金屬列印!可直接修復裸晶上的開放瑕疵

CERES AM系統製作的"Tiny David",高僅1mm,但卻能微妙微肖的重現頭髮與肌理細節。Exaddon

大多數的3D列印設備,大概很難印出1mm高度、卻有極細緻紋理線條的人物雕像!不過,這個幾乎不可能的列印任務,卻是Exaddon開發的CERES微積層製造(additive micromanufacturing;AM)系統到目前為止所印過“最大”的物品。它的列印精密程度,可以直接在開放裸晶上修復瑕疵!

Exaddon的CERES AM系統可製作奈米至微米等級、純金屬、幾何結構複雜的物體,能夠支援科學與基礎研究、微晶片封裝、開放瑕疵修復(open defect repair),以及微線圈(microcoil)、高頻率短波長微型天線、半導體製作。

根據TechCrunch報導,3D列印(3D printing)在許多產業的應用已有口皆碑,CERES微積層製造系統的3D列印機以每秒1飛升(femtoliter,10-15公升)的速度輸出離子化的液態銅進行列印,形成堅固的結構、呈現微米等級的特徵與細節,成品物件或表面可達精準的正確性,目前其他3D列印技術大多無法做到。

CERES AM系統適用於產業界、學術界、研究單位,可在室溫下進行微米尺寸的微型金屬物體製作與液體分注(liquid dispensing),並支援在次微米層次修復、修改、強化現有結構,列印結構非常複雜的微型金屬物體、分注含或不含奈米粒子的液體到任何特定的目標位置,以進行觀念驗證、原型製作、工業生產評估。

目前先進的微影(lithography)技術能印製更小的結構,但程序複雜且微妙,必須由專家謹慎設計、安排。無法透過傳統方式修改與功能化(functionalize)的微機電系統(MEMS)與微影製作的微零件(micropart),可運用CERES AM系統實現需求,而單金屬元件將可微型化並以高精密度列印製作以支援高科技產品與應用。

過去2年CERES AM系統的硬體與列印程序持續發展,所製作的微型、空心米開朗基羅大衛雕像"Tiny David",材料為銅、高度1公釐、重僅12微克(microgram),包括頭髮與肌理都能適當的重現,且無需最後的拋光或額外的支撐,為CERES AM系統迄今製作過最大型的物體,製作耗時約12小時,但列印結構較簡單的物體費時會較短。

"Tiny David"並非只是米開朗基羅大衛雕像的微型複製品,Exaddon將大衛雕像3D電腦模型的開源CAD檔案進行切片(slice)處理,產生實際的機器碼並送到3D列印機執行。Exaddon對列印程序有深度了解,開發出支援以CERES AM系統進行列印的新切片方式,能在室溫下列印任意3D模型。

CERES AM系統能讓研究人員更了解微形金屬物體的行為表現、研究各種新物質與奈米粒子,為電化學帶來全新的可能性、提供更優異的微晶片封裝方式以進一步縮小整體晶片尺寸,可直接在裸晶(die)上修復開放瑕疵,以協助微晶片製造商實現提升獨立裸晶品質與良率的目標。

運用傳統方式製造半徑小於300微米的微線圈非常複雜、困難,CERES AM系統可透過標準列印噴嘴列印半徑10微米的微線圈,使用特製噴嘴可列印更細的微線圈。CERES AM系統可製作支援太赫茲(THz)範圍的高頻率、短波長微型天線,且幾何結構為其他任何技術所無法製作,以支援高通訊頻寬的需求。

積層微製造技術可為傳統微影程序在研究與產業的應用提供新的支援可能性,能在極小範圍的精準位置修改線路與走線。CERES AM系統可製作金屬3D微結構與2D線路、實現在極小範圍的精準位置分注絕緣或導電層、以新材料改變表面。CERES AM系統的新列印技術研究報告於2019年12月18日發表在Micromachines期刊。

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