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(jí)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(jí)的精細(xì)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(qiáng)、材料利用率高等特點(diǎn)，是近年來微納制造領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

由西湖大學(xué)孵化的西湖未來智造科技獨(dú)創(chuàng)行業(yè)領(lǐng)先的微米、亞微米級(jí)超高精度電子增材技術(shù)，能夠?yàn)榭蛻籼峁┝可矶ㄖ频碾娮釉霾闹圃旖鉀Q方案。團(tuán)隊(duì)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(jìn)功能材料體系，可實(shí)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(gè)由西湖未來智造開發(fā)的微米、亞微米級(jí)超高精度電子增材制造的應(yīng)用案例，來感受一下這項(xiàng)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?xiàng)l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(dá)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(xì)互聯(lián)線路打印，實(shí)現(xiàn)有源無源集成。

④微納金屬3D結(jié)構(gòu)

可以實(shí)現(xiàn)1-10 μm級(jí)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(dá)5 μm，可實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(duì)芯片晶背進(jìn)行不同厚度散熱層打印，提升模組整體散熱能力；或可對(duì)分立器件頂部進(jìn)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(tái)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(tái)，采用微納墨水直寫（DIW）打印技術(shù)，結(jié)合獨(dú)創(chuàng)自研納米墨水材料，可實(shí)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。

●可選配機(jī)械鉆孔、激光刻蝕、原位激光燒結(jié)等工藝模塊

設(shè)備核心部件

為了實(shí)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。

• 精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)剛性框架設(shè)計(jì)，采用高精度直線電機(jī)閉環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，為打印提供亞微米級(jí)定位精度。

• 多針打印模組支持成倍提升打印效率。

• 加工模組支持直寫打印模組、精密銑削模組、壓電噴射模組、刮刀涂布模組等多種加工手段組合，可根據(jù)需求選配不同加工模組安裝于設(shè)備龍門。

• UV在線固化單元支持對(duì)UV膠材進(jìn)行原位固化；紅外激光燒結(jié)單元支持對(duì)導(dǎo)電漿料進(jìn)行原位燒結(jié)形成導(dǎo)電性。

• 高精度、高適配性的吸盤載具，支持將翹曲工件吸附作業(yè)。

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(jí)的金屬顆粒和無機(jī)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(jìn)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(jī)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(jí)線路加工、深腔填孔、特殊三維結(jié)構(gòu)構(gòu)造等應(yīng)用場(chǎng)景。

代表性漿料如下

關(guān)于西湖未來智造

西湖未來智造獨(dú)創(chuàng)行業(yè)領(lǐng)先的微米、亞微米級(jí)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(tuán)隊(duì)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(jìn)功能材料體系，可實(shí)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(tuán)隊(duì)已申請(qǐng)國內(nèi)外專利270余件，已授權(quán)專利70余件，參編國家標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)。團(tuán)隊(duì)增材技術(shù)方案面向工業(yè)級(jí)量產(chǎn)需求，應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋當(dāng)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(gè)領(lǐng)域并已積累十余家行業(yè)標(biāo)桿客戶。公司已被認(rèn)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(zhǔn)獨(dú)角獸企業(yè)，主持浙江省重大科技項(xiàng)目，入選國家級(jí)首臺(tái)套項(xiàng)目，并獲得浙江省領(lǐng)軍創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)支持。

隨著電子行業(yè)對(duì)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(jī)會(huì)。未來的發(fā)展方向包括：

1. 規(guī)?；a(chǎn)：與國內(nèi)龍頭企業(yè)合作，提升打印工藝的速度和穩(wěn)定性，適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)需求。通過優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)、開發(fā)自動(dòng)化生產(chǎn)流程和質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的大規(guī)模生產(chǎn)。計(jì)劃在未來 3 年內(nèi)，將設(shè)備的生產(chǎn)效率提高 5 倍以上，良率提升至 99% 以上。

2. 材料研發(fā)：開發(fā)更多種類的導(dǎo)電材料和功能性材料，擴(kuò)展技術(shù)的應(yīng)用范圍。深入研究材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，通過材料創(chuàng)新推動(dòng)納米增材制造技術(shù)在更多領(lǐng)域的應(yīng)用。預(yù)計(jì)未來 5 年內(nèi)，開發(fā)出 數(shù)十種新型導(dǎo)電材料和功能性材料，滿足不同行業(yè)的需求。

3. 跨行業(yè)應(yīng)用：除了電子制造領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域。結(jié)合不同行業(yè)的需求，開發(fā)針對(duì)性的工藝和材料，拓展技術(shù)的應(yīng)用邊界

4. 自動(dòng)化與智能化：結(jié)合人工智能和自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)打印工藝的智能優(yōu)化和實(shí)時(shí)監(jiān)控。利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化打印參數(shù)，通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)打印過程，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

5. 合作與生態(tài)建設(shè)：與電子制造企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)合作，推動(dòng)技術(shù)的商業(yè)化落地和生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)。建立產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，促進(jìn)技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。加強(qiáng)與上下游企業(yè)的合作，共同打造微納電子增材制造技術(shù)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)行業(yè)的整體發(fā)展。

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(dú)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(dòng)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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