Využití technologie Ink-jet printing pro přípravu mikro a

Ústav fyziky a měřicí techniky
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Využití technologie Ink-jet printing
pro přípravu mikro a nanostruktur II.
Výrobci, specializované technologie a aplikace
Obsah přednášky
y
Výrobci/výzkum
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
2
Výrobci klasických tiskáren
Microdrop
Microfab
Superfine InkJet
Solder Jet
Mikrochromatografie
VaporJet
Přímé psaní pasivních elektronických součástek
Mikrostruktury pro solární články a palivové články
Biosenzory
Tkáňové inženýrství
Mikrodávkování
Výroba mikrooptických prvků
Senzory
Ink-Jet Printing II.
Výrobci/výzkum
Výrobci klasických inkoustových tiskáren
domácí tiskárny lze využít pro jednoduché či počáteční
experimenty
y HP, Canon, Lexmark – termální inkoustový tisk
y
(méně vhodné – limitace vlastností inkoustu, možnost tepelného
poškození materiálu)
y
y
3
Epson – piezoelektrický inkoustový tisk
výhodou je snadné ovládání, známý protokol, dostupnost širokého
množství CAD softwaru
Ink-Jet Printing II.
Výrobci/výzkum
Microdrop (www.microdrop.de)
y dávkovací hlavy s řídící jednotkou
(dávkování kapalin, depoziční
experimenty)
y laboratorní systémy s více hlavami
(tvorba složitých struktur v jednom
kroku)
4
Ink-Jet Printing II.
Výrobci/výzkum
MicroFab (www.microfab.com)
y vývoj průmyslových a laboratorních
systémů pro inkoustový tisk
y výzkum aplikace technologie
inkoustového tisku v netradičních
oblastech
Solder Jet
y Vapor Jet
y Sphere Jet
y
5
Ink-Jet Printing II.
Speciální technologie
Superfine InkJet tiskárny
y technologie vyvinutá v japonském National Institute of Advanced Industrial
y
y
y
y
y
y
6
Science and Technology (AIST)
umožňují vytvářet kapky o teoretické velikosti až 1/1000 objemu kapky
vytvořené standardními technologiemi InkJet (v současnosti dosahují velikosti
1/600 objemu).
miniaturní, možnost napájení z baterií
umožňují tvorbu struktur bez využití fotolitografie s velikostí v řádu
mikrometrů, objem nanášeného materiálu je okolo femtolitru, proces nanášení
probíhá za laboratorní teploty a za normálního tlaku
jako inkoust mohou být použity např. nanotrubky, vodivé polymery, keramické
materiály či kovové částice
lze tak tisknout např. ultrajemné kovové obvody tlusté pouze několik
mikrometrů
kapky této technologie schnou velice rychle a je proto možné je využít při
tvorbě 3D nanostruktur
Ink-Jet Printing II.
Speciální technologie
Superfine InkJet tiskárny
7
Ink-Jet Printing II.
Speciální technologie
Solder Jet® Technology
y přesné a cílené pájení mikrostruktur
y 25-125μm průměr pájecího bodu, rychlost pájení 400
bodů/s
y pájení při 220 °C (SnPb nebo SnCu, In a Sn).
8
Ink-Jet Printing II.
Speciální technologie
Mikrochromatografie
y speciální modifikace piezoelektrické hlavy pro dávkování
peptidů separovaných kapalinovou chromatografií na terče
MALDI-TOF MS pro hmotnostní spektroskopii
9
Ink-Jet Printing II.
Speciální technologie
Mikrochromatografie
10
Ink-Jet Printing II.
Speciální technologie
VaporJet™
příprava definovaných testovacích atmosfér s velmi nízkými
koncentracemi par
y kalibrace detektorů explozivních par, kalibrace detektorů
stopových množství par
y pro určování detekčních limitů senzorů a detektorů
y mikroprocesorem ovládaná piezoelektrická tryska vypouští kapky
rozpuštěného standardu na topný element, kde se mění na páru;
koncentrace par je řízena množstvím (či frekvencí – v případě
kontinuálního módu) kapek dopadajících na topný element
y
11
Ink-Jet Printing II.
Speciální technologie
VaporJet™
• kalibrace nízkých koncentrací par
12
Ink-Jet Printing II.
Speciální technologie
SphereJet™
y výzkumná platforma pro
přípravu mikrokapek léčiv
y kombinace systémů drop-ondemand a kontinuálního
inkoustového tisku
y rychlost generování kapek
50kHz a průměr kapek od 20
μm do 100 μm
13
Ink-Jet Printing II.
Přímé psaní pasivních elektronických součástek
y piezoelektrický tisk rezistorů
y speciálně vyráběné inkousty s
definovaným odporem
y podobně tisk vodičů, cívek,
senzorů, kapacit a optických
prvků
14
Ink-Jet Printing II.
Mikrostruktury pro solární články a
palivové články
y levné flexibilní solární buňky (lze tisknout na plast), řádově levnější než
anorganické buňky
y
y
y
y
y
y
15
šetří použité drahé kovy (Pt);
nízké náklady na depoziční proces;
vysoká přesnost;
přímé nanášení;
bezkontaktní depozice;
snadno lze měnit produkční množství;
Ink-Jet Printing II.
Biosenzory
určeno zejména pro optické vláknové biosenzory, užívané v
situacích, kde není praktické použít standardní senzory
y kompaktní, lehké, minimálně invazivní, lze je multiplexovat
y odolné proti elektromagnetickému rušení, vydrží i náročné
podmínky
y pro rozpoznávání látek ze směsi - optická senzorová pole
y
16
Ink-Jet Printing II.
Tkáňové inženýrství
y léčba popálenin a poranění
y tisk biokompatibilních materiálů od roztoků polymerů po
živé buňky
y depoziční tryska lze snadno sterilizovat zvýšenou teplotou či
gamma zářením bez ztráty funkčnosti
y pokrývání umělých cév
17
Ink-Jet Printing II.
Mikrodávkování
y kapky s průměrem 15-200μm (2pl na 5nl), rychlost
dávkování 0-25,000 za sekundu pro jednotlivé on-demand
kapičky
y dávkování do MEMS a BioMEMS
18
Ink-Jet Printing II.
Výroba mikrooptických prvků
y mikročočky, optická vlákna a vlnovody, senzory deponované
na konce optických vláken
y tiskové hlavy jsou ohřívány až na 220 °C, změnou teploty je
možné měnit tvar vyráběných čoček s velikostí od 80 µm do
1mm, s přesností mikronů
19
Ink-Jet Printing II.
Senzory
y tisk materiálů na MEMS pro použití v klinické diagnostice,
v kontrole výrobního procesu, monitoring v ochraně životního prostředí
y ve výzkumu MEMS nosníků, povrchu senzorů s povrchovou akustickou vlnou
(SAW) a dalších mikrokonstrukcí
Vodivostní senzory
20
Ink-Jet Printing II.
Rezonanční senzory
Použitá literatura
y www.microdrop.com
y www.microfab.com
21
Ink-Jet Printing II.