近年來，隨著電子設(shè)備的小型化、精密化和功能多樣化的發(fā)展，微米級增材制造技術(shù)在電子行業(yè)中扮演著越來越重要的角色。微納直寫打印技術(shù)（Micro/Nano Direct Writing Printing Technology）是一種基于增材制造的高精度加工技術(shù)，能夠直接在基底上沉積材料，形成微米或納米級的精細結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的光刻、蝕刻等減材制造工藝相比，微納直寫打印技術(shù)具有高精度、靈活性強、材料利用率高等特點，是近年來微納制造領(lǐng)域的研究熱點之一。
由西湖大學(xué)孵化的西湖未來智造科技獨創(chuàng)行業(yè)領(lǐng)先的微米、亞微米級超高精度電子增材技術(shù)，能夠為客戶提供量身定制的電子增材制造解決方案。團隊自主開發(fā)的1-10微米精度電子增材設(shè)備及與之配套的先進功能材料體系，可實現(xiàn)數(shù)十種高性能金屬導(dǎo)電材料、聚合物及陶瓷基介質(zhì)材料、光學(xué)、磁性材料的精密三維增材制造。
我們先通過14個由西湖未來智造開發(fā)的微米、亞微米級超高精度電子增材制造的應(yīng)用案例，來感受一下這項技術(shù)的魅力。
① RDL布線
PI介質(zhì)表面精密RDL線路（線路中心距2.5um，線路后處理條件：300℃ 1h 空氣氛圍燒結(jié)）。
②?精密導(dǎo)電線路加工，最小特征尺寸可達1 μm
可兼容硅、玻璃、陶瓷、金屬、PI、PET等基材表面加工。
③無源器件加工，有源無源集成
可直接打印加工電容、電感、電阻器件等，通過精細互聯(lián)線路打印，實現(xiàn)有源無源集成。
④微納金屬3D結(jié)構(gòu)
可以實現(xiàn)1-10 μm級特征線寬尺寸純?nèi)S微納金屬結(jié)構(gòu)打印加工。
⑤打印鍵合線
微納直寫打印Wire Bond線，線寬最小可達5 μm，可實現(xiàn)無焊盤鍵合互聯(lián)。
⑥打印懸空結(jié)構(gòu)
可打印MEMS懸臂導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，懸臂跨度＞200 μm。
⑦打印多層電路
可加工多層電路板，加工層數(shù)＞4層。
⑧打印Pillar結(jié)構(gòu)
可實現(xiàn)高寬比≥5的Pillar結(jié)構(gòu)打印，可應(yīng)用于POP、AIP封裝中的層間互聯(lián)、金屬屏蔽、金屬探針等。
⑨高溫打印bumping結(jié)構(gòu)
支持無助焊劑直接焊料熔融打印植球，支持In-Ag、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-Ag-Cu等多種合金熔融打印。
⑩晶圓表面制作金屬立墻結(jié)構(gòu)（電磁屏蔽）
可用于SiP、射頻前端模組的分區(qū)屏蔽，替代傳統(tǒng)引線鍵合或激光刻槽填充導(dǎo)電漿料工藝，節(jié)省成本，提升屏蔽性能，縮小封裝尺寸。支持載板、晶圓等產(chǎn)品原位打印金屬屏蔽結(jié)構(gòu)。具備工藝參數(shù)的自適應(yīng)閉環(huán)調(diào)節(jié)能力，在線智能調(diào)參，無需人工介入。低至200℃以下的材料后處理烘烤溫度。
?玻璃基通孔金屬填充
支持孔徑≥30 μm，深寬比≤10的微孔致密金屬化填充，可以兼容金屬、聚合物等材料填充打印。
?光子晶體
可實現(xiàn)光子晶體高精度三維結(jié)構(gòu)打印加工。
?氣敏傳感器
可實現(xiàn)超小型高靈敏度氣體傳感器的打印加工和系統(tǒng)集成。
?芯片散熱
可用于芯片模組的FOWLP、FOPLP封裝散熱，對芯片晶背進行不同厚度散熱層打印，提升模組整體散熱能力；或可對分立器件頂部進行特定散熱微結(jié)構(gòu)打印，制作微型散熱器，提升器件載流能力。
相比常規(guī)散熱方式，散熱效率提升＞30%。
看了以上的眾多應(yīng)用案例，那么它們究竟是用什么樣的一臺增材制造設(shè)備打印出來的呢？
西湖未來智造設(shè)備
西湖未來智造通用型電子增材平臺，采用微納墨水直寫（DIW）打印技術(shù)，結(jié)合獨創(chuàng)自研納米墨水材料，可實現(xiàn)最小具有1-10μm 特征尺寸的高性能金屬導(dǎo)電材料、聚合物及復(fù)合介質(zhì)材料的增材制造，可用于精密互聯(lián)線路、微波天線、無源器件、柔性電路、立體電路等產(chǎn)品打印。
●最小打印特征尺寸可達1 μm●龐大的材料庫，可用于不同打印場景●可打印2D、2.5D及復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)●支持快拆更換的打印頭●支持多材料打印
設(shè)備核心部件
為了實現(xiàn)高精度的打印和穩(wěn)定的工作，西湖未來智造在設(shè)備中使用了諸多前沿的技術(shù)，以下是設(shè)備中用到的一些核心零部件。
材料介紹
西湖未來智造基于行業(yè)領(lǐng)先的微米、亞微米級的金屬顆粒和無機填料的合成、生產(chǎn)工藝，以及填料與樹脂的分散工藝等核心技術(shù)，自主開發(fā)可滿足1 – 10 微米精度電子增材制造的先進功能材料體系，含括高性能金屬漿料體系、高性能樹脂漿料體系、有機復(fù)合材料體系，根據(jù)客戶需求的定制化開發(fā)，可滿足顯示、半導(dǎo)體封裝、鋰電等行業(yè)內(nèi)微米級線路加工、深腔填孔、特殊三維結(jié)構(gòu)構(gòu)造等應(yīng)用場景。
代表性漿料如下
| 產(chǎn)品
類型 |
代表性
產(chǎn)品 |
關(guān)鍵技術(shù)能力 | 應(yīng)用場景 |
| 銀漿 | E3D-A-01A | 250~300 oC固化后電阻率可滿足< 8 μΩ·cm，可滿足1~10μm針徑的打印， | 線寬≤10 μm直寫打印；柔性電路、集成電路、復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)等 |
| E3D-A-02B | 150~200 oC固化后電阻率< 80 μΩ·cm；50~70μm針徑長期打印流量波動<10% | 線寬≤100 μm直寫打印；芯片封裝，集成電路，印制電路板、芯片貼裝等 | |
| E3D-A-03A | 150~200 oC固化后電阻率< 16 μΩ·cm；50~150μm直寫疊層打印，高寬比可到3以上；銀立柱高寬比可到5以上 | 線寬≤200 μm的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)構(gòu)建，電子屏蔽，散熱器件，芯片貼裝等 | |
| 銅漿 | E3D-B-03B | 200 oC/氮氣氛圍固化后電阻率< 34 μΩ·cm；30~50μm針徑長期打印流量波動<10% | 線寬≤100 μm直寫打印；芯片封裝，集成電路，印制電路板、芯片貼裝等 |
| E3D-B-04B | 200 oC/氮氣氛圍固化后電阻率< 85 μΩ·cm；可滿足孔徑≥50μm，徑深比>3的填孔打印 | 深腔填孔，如TGV,TSV,PCB填孔等 | |
| 環(huán)氧樹脂 | E3D-C-05 | 單組分、室溫穩(wěn)定、粘度適中，可滿足1~10μm針徑的打印 | 應(yīng)用于光學(xué)器件及電子器件的封裝，對PC、玻璃、塑料等基材都具有很好的粘接力 |
| E3D-C-08 | 單組份、高觸變性、低收縮率等特點,可滿足50~100μm針徑打印 | 適用于光學(xué)器件、電子元器件封裝、攝像頭模組等低收縮低應(yīng)力特殊要求的場景 | |
| 硅樹脂 | E3D-D-04 | 單組分、不流動的有機硅膠，打印高寬比可達0.3以上，可滿足針徑50~100μm的打印，可按需配制成黑色、白色等外觀 | 應(yīng)用于顯示模組、電子元器件、模塊和線路板等領(lǐng)域 |
| UV膠水 | E3D-E-04 | 無溶劑型的高性能丙烯酸酯類UV固化膠，產(chǎn)品具有中等黏度、固化速度快、固化后透明度高、耐候性好等特點，可滿足1~10μm針徑的打印 | 適用于光學(xué)器件及電子器件的封裝，對PC、玻璃、塑料等基材都具有很好的粘接力 |
| E3D-E-17 | 單組份、無溶劑型，高粘結(jié)強度、固化速度快，打印高寬比可達0.4以上，滿足>100μm線徑的打印 | 適用于光學(xué)器件、電子元器件封裝、攝像頭模組等低收縮低應(yīng)力特殊要求的場景 |
關(guān)于西湖未來智造
西湖未來智造獨創(chuàng)行業(yè)領(lǐng)先的微米、亞微米級超高精度電子增材技術(shù)，為客戶提供量身定制的電子增材制造解決方案。團隊自主開發(fā)1-10微米精度電子增材設(shè)備及與之配套的先進功能材料體系，可實現(xiàn)數(shù)十種高性能金屬導(dǎo)電材料、聚合物及陶瓷基介質(zhì)材料、光學(xué)、磁性材料的精密三維增材制造。團隊已申請國內(nèi)外專利270余件，已授權(quán)專利70余件，參編國家標準7項。團隊增材技術(shù)方案面向工業(yè)級量產(chǎn)需求，應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋當下及下一代主流集成電路系統(tǒng)應(yīng)用，目前產(chǎn)品與解決方案已落地顯示、半導(dǎo)體封裝、鋰電等多個領(lǐng)域并已積累十余家行業(yè)標桿客戶。公司已被認定為國家高新技術(shù)企業(yè)、省專精特新中小企業(yè)、省高新技術(shù)企業(yè)研發(fā)中心，杭州市準獨角獸企業(yè)，主持浙江省重大科技項目，入選國家級首臺套項目，并獲得浙江省領(lǐng)軍創(chuàng)業(yè)團隊支持。
隨著電子行業(yè)對高精度、小型化和低成本制造的需求不斷增加，納米增材制造技術(shù)將迎來更多的應(yīng)用機會。未來的發(fā)展方向包括：
結(jié)語
西湖未來智造的微納電子增材制造技術(shù)為電子制造行業(yè)帶來了全新的解決方案，特別是在高精度、低成本和環(huán)保制造方面展現(xiàn)出巨大的潛力。西湖未來智造作為這一領(lǐng)域的佼佼者，憑借其獨創(chuàng)的微納墨水直寫（DIW）打印技術(shù)，正在為電子制造行業(yè)帶來前所未有的變革。未來，納米增材制造技術(shù)將繼續(xù)推動電子制造的創(chuàng)新，為高精度、高性能的電子產(chǎn)品提供更多可能性。
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