טכנולוגיה ייחודית תאפשר ייצור רכיבים דיפרקטיביים מרובי שכבות

חברת EKB TECHNOLOGIES פיתחה תהליכים ייחודים המאפשרים ייצור רכיבים דיפרקטיביים מרובי שכבות

מאת יובל קפלנר.

פיתוח יכולות לפבריקציה יעילה של מסכות פאזיות ממסכות בינריות למסכות רב שכבתיות טומן בתוכו פוטנציאל עצום אשר יכול להיות ממומש בתחומים רבים בתעשיה כיום.

מסכות אלו משמשות למגוון של אפליקציות ,כמו פיצול ועיצוב אלומה ושינוי תכונות מבנה תאורה (BEAM SHAPING) ,שיפור והגדלת עומק פוקוס (שינוי חזית גל) ,הולוגרפיה,תקשורת, תעשיה וחיתוך, מיקרו אלקטרוניקה, מיזעור מערכות אופטיות והקטנת מספר אלמנטים במערכת. כמו כן לשיפור יוניפיקציה של תאורה כגון GAUSSIAN TO TOP HAT אשר ממומשת גם באפליקציות מסחריות (לדוגמא מקרן וידאו מבוסס לייזר הדורש רמת תאורה אחידה בין קצוות למרכז) ועד שימוש בתחומי רפואה וצבא.

פיתוח מעצבי אלומה מאוד פופלרי בכל העולם וברוב המקרים איננו דורש תכנון של רכיבים בעלי שכבות רבות (מסתפקים ברכיב בינארי).

לרכיבים בינאריים תופעות מגבילות רבות שחייבות להלקח בחשבון בעת שלב התכנון, בעיקר אם המידע המיועד לתצוגה אינו סימטרי גראפית (מידע שנדרש ליצור במוצא) ודרישת יעילות המרה סופית (שלא תעבור את 78 אחוז ברכיבים בינארים) ואשר פעמים רבות איננה מספיקה.

תכנון הליך רב שכבתי פותח מרחב עצום של יכולות אשר נדרשות על ידי חברות ומכונים רבים בישראל ובעולם ומפשט את הליך התכנון אך מתנה הליך ייצור מיוחד אותו פיתחנו בשנה האחרונה. כיום מאוד קשה למצוא גורמים העוסקים בתחום יחודי זה באופן מסחרי.

בשנת 2008 עבדנו על פיתוח טכנולוגיה וידע בבניית תהליכי הייצור של הרכיבים הללו, פיתוח זה הינו מאתגר במיוחד מאחר ונדרשת רמת דיוק גבוהה בין השכבות של האלמנט , בטכניקה מיוחדת שפיתחנו אנו יכולים לשמור על רמות גבוהות של דיוק ולכן אנו בעצם מסוגלים לבנות רכיבים רב שכבתיים מבלי לדאוג לרמות גבוהות של סטיות אשר היו גורמות לתוצאות בלתי רצויות ושונות מהסימלוץ של המסלול האופטי והתכנון המקורי.



תהליך ייצור זה מאפשר לנו לפתח רכיבים בעלי מספר רב של שכבות ולספק יעילות אופטית גבוהה ברגע שיש את היכולת לפתח רכיבים כאלו אנו בעצם מסירים מעצמנו מגוון רב של פרמטרים שהיו צריכים להלקח בחשבון בשלב התכנון והסימלוץ אילו היינו מחוייבים ליצור אלמנט בינארי ולכן אנו מפשטים את הליך הפיתוח באופן כללי ובכך מורידים הרבה מהסיכונים שטמונים בדרך עד הגעה למטרה.

כיום יש ברשותנו נגישות למיכשור חדש אשר נרכש במהלך השנה שעברה ומאפשר לנו לתמוך בייצוריות (MASS PRODUCTION) אנו מסוגלים לתמוך בלקוחות הדורשים כמויות גדולות של רכיבים.

תהליכי השכפול הנהוגים בעולם (בד"כ HOT EMBOSSING / STAMPING) הופכים לבעייתים יותר בפני ייצרנים רבים אשר מתקשים לספק רמה גבוהה של מבנה רכיב הקרובה לרכיב האב טיפוס כאשר מדובר על ייצור המוני.



ביכולתנו ליצר אלמנטיים זהים מבלי לבצע שיכפול בשיטות הנהוגות כיום בעולם בנוגע לרכיבים מסוג זה ,כל אלמנט נצרב בנפרד בתהליך כתיבה ישיר – DIRECT WRITING כאילו שהוא עצמו אלמנט האב טיפוס ולכן התוצאות זהות בין אלמנט ואלמנט כאשר יש ביכולתנו לכתוב מספר גבוה של אלמנטיים בזמנים קצרים מאד, זאת בהתחשבות בתלות מורכבות האלמנט(רזולוציה, מספר הרמות אפור) ולענות על דרישות של כמויות גבוהות בזמנים קצרים.



חברתנו צברה נסיון רבן בעבודה עם מקורות אור שונים והתמקצעות, בין היתר במיקרו אופטיקה ובמיוחד מעצבי אלומה, לאחר שהקמנו בשנת 2001 את חברת ExPlay בישראל, חברת סטארט אפ אשר מפתחת את הרעיון אשר העלינו עוד בסוף שנת 2000 של מקרן מינאטורי לטלפונים סלולריים ומכשירים ניידים.

שוק מיקרו המקרנים לבדו (לטלפונים סללולרים , משחקים ניידים , מצלמות דיגיטליות , רכבים , תחומי רפואה ובטחון ) מוערך בכמאות רבות של מליוני דולרים כאשר רכיבים אופטיים אלו הנם רכיבי מפתח.

חברתנו פיתחה יכולות וידע בתחום עיצוב האלומה, דבר הנדרש במקרים של מערכות הקרנה, בהן נדרשת תאורה פרוסה בתצורה מסויימת על המודולטור האופטי ע"מ לקבל במוצא תמונה בעלת אחידות גבוהה בין המרכז לקצוות וכמו כן למזער הפסדים של האור על גבי המדולטור עצמו. טכניקות רבות פותחו במהלך הדרך כגון טיפול בתופעות ייחודיות ללייזר אשר אינן רצויות באפליקציות הנ"ל כדוגמת הורדת רזולוציית ה SPECKLES.

לידי EKB הועברו בקשות ממספר חברות בינלאומיות לתכנון מודולים אופטים יחודיים מבוססים רכיב דיפרקטיבי אשר אותם ניתן יהיה לפתח אך ורק כרכיב רב שכבתי. לרוב, הדרישות קשורות במיזעור והקטנת מודולים, הצגת מידע בעל רזולוציה גבוהה ומספר רמות אפור גבוהה , הורדת רמות דיוק מכאניות ע"מ להוריד עלויות של מודולים אופטיים ולהופכם ליותר ייצוריים.

חברות ישראליות רבות היום מעוניינות במוצרים המבוססים על טכנולוגיות אלו(רב שכבתיים) ועבודה עם חברה ישראלית כ-EKB נותן להן יתרונות רבים הן בנושא שמירת סודיות(בטחונית), במידה ויש והן ביכולת להיות קרובים לספק הרכיבים היות ויכולת התקשורת והשליטה בפרוייקט חשובה לחברות הללו במיוחד.

עם הזמן, נוכחנו כי בישראל אין מענה הולם וממשי לתחום טכנולוגית קצה זו ורוב הלקוחות בישראל או שמנסים ליצור יכולות כאלו ברמה מסויימת תחת קורת הגג שלהם או שפונים לחברות שמעבר לים, לרוב בגרמניה וארה"ב שם ישנם מרכזי ידע נרחבים בתחום ונסיון רב.

מלקוחותינו למדנו כי תחום ה 10.6 מיקרון היותר אתגרי מבחינת ייצור ותכנון תומן בתוכו פוטנציאל רב מאחר וישנה דרישה רבה לתחום זה בעיקר במערכות בטחוניות ולכן אנו פונים היום לריכוז מאמץ גם באורכי גל אלו ע"מ לתת מענה ללקוחות מיוחדים גם ברמת התכנון וגם ברמת הייצור.

כיום,רוב התכנונים של אלמנטיים כאלו ברחבי בעולם מתמקדים בפיתוח מסכות פאזיות בינאריות (לרוב לעיצוב אלומה לקבלת מבנה גראפי סימטרי),

כל תכנון מסובך יותר דורש התייחסות לרמות אפור והקרנה של מידע מורכב כגון תמונות בעלות גווני אפור רבים או תבניות מרובות משתנים(מבנים להם הולכת וגדלה הדרישה עקב התפתחויות טכנטלוגיות בתחומים מקבילים) כמעט ואיננו אפשרי במרכיבים בינארים ודורש התחכמות ותכנון מורכב ביותר ע"מ לנסות ולעקוף את המגבלות הנוצרות בתהליך הייצור. המגבלות הללו מהוות מכשול מהותי אשר לרוב לא ניתן לעקוף אותו אלא בייצור רב שכבתי. מספר דוגמאות למגבלות באלמנטים בינאריים: הקושי בהצגת תבניות לא סמטריות (בעיות TWIN IMAGING ) והשגת יעילות אנרגטית גבוהה.בתצורה זו. התמודדות עם רעשים (SNR) ובהצגת מידע עדין שבד"כ לא היה מהווה בעיה בעיצוב אלומה אך כן בעייתי בהצגת צורות עדינות או תבנית רב צורתית עדינה.

הידע והיכולות בתכנון הליך רב שכבתי יעיל מאפשר לנו כיום לתת פתרונות מקיפים ומורכבים ללקוחותינו והופך את חברתנו לספק המקומי העיקרי המבצע הליכים אלו כאן בישראל באופן ייחודי ואטרקטיבי ללקוחות בארץ וכמו כן ללקוחות שמעבר לים.

הכותב:
יובל קפלנר רבינוביץ' ,יזם וסמנכ"ל טכנולוגיות ב
EKB-TECHNOLOGIES LTD
www.ekb.co.il