顆粒在線訊：2024年1月，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的衍生公司Scrona AG和打印電子特種材料制造商Avantama已成功使用 Scrona 的電流體動(dòng)力 (EHD) 噴墨 3D 打印技術(shù)加工高性能量子點(diǎn) (QD) 墨水。

●Scrona 表示，EHD 3D 打印能夠以比傳統(tǒng)噴墨 3D 打印小得多的分辨率進(jìn)行制造，非常適合半導(dǎo)體和微型顯示器的生產(chǎn)。Crona EHD 3D 打印可以實(shí)現(xiàn) 1μm 以下的分辨率。   

●Avantama 的鈣鈦礦 QD 3D 打印墨水非常適合 Scrona 的微型 3D 打印工藝，擁有 QD 中最高的吸收系數(shù)。這使得 3D 打印像素具有精細(xì)的分辨率和良好的光學(xué)密度，從而顯著縮短生產(chǎn)時(shí)間。   

Scrona與Avantama的此次合作將能夠高效且經(jīng)濟(jì)高效地生產(chǎn) 3D 打印 MicroLED 顯示器，并提高色彩純度和亮度。

電流體動(dòng)力 (EHD) 噴墨 3D 打印

電流體動(dòng)力 (EHD) 噴墨 3D 打印是一種利用電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)液體油墨從噴嘴噴出并在基板上形成三維結(jié)構(gòu)的技術(shù)。它有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

●實(shí)現(xiàn)高分辨率的打印，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于噴嘴的直徑，甚至達(dá)到亞微米或納米級(jí)別。

●使用多種材料，包括金屬、陶瓷、聚合物、生物材料等，只要它們能夠在電場(chǎng)中產(chǎn)生極化或帶電。

●控制噴射的模式，從不連續(xù)的液滴到連續(xù)的錐射流，以適應(yīng)不同的打印需求12。

●可以與其他打印技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多材料、多功能的三維打印12。

電流體動(dòng)力 (EHD) 噴墨 3D 打印的基本原理如下：

●首先，將液態(tài)油墨（可以是有機(jī)溶劑或水）注入到帶有微孔的噴嘴中，形成一個(gè)液滴流。

●然后，通過(guò)一個(gè)高壓電源，給噴嘴和接收基板施加一個(gè)高電壓差，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的靜電場(chǎng)。

●在靜電場(chǎng)的作用下，液滴流從噴嘴中噴出，并被偏轉(zhuǎn)到基板上，形成一個(gè)亞微米級(jí)的噴射。

●最后，通過(guò)控制噴嘴的移動(dòng)和噴射的頻率，可以在基板上實(shí)現(xiàn)任意形狀的三維打印。

Scrona 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Patrick Galliker 博士評(píng)論道：“我們不斷尋找 EHD 的新應(yīng)用，通過(guò)提供比光刻圖案更高分辨率的添加劑、完全無(wú)浪費(fèi)的工藝來(lái)滿足行業(yè)的需求。雖然傳統(tǒng)的噴墨打印頭需要低粘度的墨水，但 Scrona 已經(jīng)證明打印墨水的處理能力是其處理能力的 1,000 倍，為更高效的 MicroLED 顯示器鋪平了道路?！?/p>

△采用 Avantama 材料的 Scrona 亞微米 3D 打印   

Scrona 的 EHD 靜電多噴嘴 3D 打印技術(shù)在生產(chǎn)多材料、功能性電子產(chǎn)品方面比傳統(tǒng)噴墨 3D 打印具有顯著優(yōu)勢(shì)。 該公司表示，當(dāng)前噴墨技術(shù)基于噴嘴的噴射方法會(huì)產(chǎn)生具有高流體含量的狹窄液滴，從而阻礙了超高分辨率零件的生產(chǎn)。與通過(guò)從噴嘴中推出液滴來(lái)擠出材料的傳統(tǒng)噴墨 3D 打印不同，Scrona 的 EHD 技術(shù)使用靜電力將材料拉出。 這些拉力完全集中在微型噴嘴的尖端上，使極其小的液滴能夠噴射、加速并向下引導(dǎo)。液滴尺寸可以通過(guò)施加的電壓來(lái)控制，從而能夠產(chǎn)生比噴嘴小一個(gè)數(shù)量級(jí)的液滴。這種擠出工藝能夠噴射更厚、更濃縮的液體，從而形成比傳統(tǒng)噴墨 3D 打印分辨率更精細(xì)的物體。   

Scrona 專有噴墨 3D 打印技術(shù)的開發(fā)得到了 2022 年 A 系列融資的幫助，公司在該輪融資中籌集了 960 萬(wàn)美元。該公司獲得了AM Ventures、TRUMPF Ventures、Verve Ventures和 Manz Management Consulting and Investment 的財(cái)務(wù)支持。 這筆資金使該公司能夠“加速其技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化”，并通過(guò)與 Avantama 的合作將其推向市場(chǎng)。  

Avantama 的鈣鈦礦基材料產(chǎn)品具有比任何其他量子點(diǎn)更高的基于重量的吸收率。這意味著非常高的 OD 厚度值，非常適合 Scrona 的高分辨率擠出工藝。鈣鈦礦固有的缺陷容限性使這一顯著特性成為可能，這意味著不需要鈍化殼即可實(shí)現(xiàn)高發(fā)射量子產(chǎn)率。這使得 Avantama 材料與 Scrona 噴墨 3D 打印結(jié)合使用時(shí)，非常適合生產(chǎn) MicroLED 組件。  

Avantama 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官 Norman Lüchinger 博士表示：“對(duì)于新興的 MicroLED 顯示器來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)噴墨打印并不是一個(gè)可行的選擇，因?yàn)樗鼈兪褂玫南袼乇?QD-OLED 顯示器小得多。通過(guò)與 Scrona 合作，我們已經(jīng)能夠證明，使用厚度低于 2μm 的鈣鈦礦 QD 層可以獲得大于 1 的 OD。這可以將打印頭噴嘴數(shù)量減少五分之一，并提供薄的 QD 層，從而提高 MicroLED 顯示技術(shù)的整體效率和生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間。” 

△Scrona 噴墨 3D 打印噴嘴

微型3D打印的發(fā)展

Scrona 的 EHD 3D 打印機(jī)并不是第一款設(shè)計(jì)用于制造 MicroLED 等微型組件的打印機(jī)。早在 2022 年，桌面 3D 打印機(jī)制造商Anycubic就與顯示面板專家Jade Bird Display (JBD) 合作開發(fā)了消費(fèi)級(jí)MicroLED 3D 打印機(jī)。這款 3D 打印機(jī)名為 J1 MicroLED，配備 UV MicroLED 顯示屏和可調(diào)節(jié) 0.3CC 光引擎，使其能夠生產(chǎn)細(xì)節(jié)小至 10μm 的零件。因此，該系統(tǒng)作為同類中第一臺(tái) 3D 打印機(jī)進(jìn)行銷售，以實(shí)現(xiàn)“低能耗、長(zhǎng)壽命和具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格”。J1 高度僅為 175 毫米，非常緊湊，可以輕松運(yùn)輸和部署以進(jìn)行按需 MicroLED 3D 打印。

2023年奧地利高精度光學(xué)設(shè)備開發(fā)商In-Vision與印度班加羅爾科學(xué)研究所的Tapajyoti Das Gupta教授合作開發(fā)亞微米3D打印機(jī)。 合作伙伴與孟買 3D 打印機(jī)制造商 J Group Robotics 合作，打造了這款 3D 打印機(jī)，可以生產(chǎn)靈活、可拉伸的光子設(shè)備，希望這款新型 3D 打印機(jī)能夠降低納米級(jí)高性能光學(xué)器件的生產(chǎn)成本，從而顛覆半導(dǎo)體行業(yè)。