5G技術(shù)逐步成熟，以手機為代表的智能電子設備對芯片的性能和功耗要求越來越高，推動半導體領(lǐng)域向先進制程、先進封裝加速發(fā)展。如何實現(xiàn)芯片效能最大化、封裝體積最小化，成了企業(yè)不懈的追求。

Aerosol Jet打印3D互聯(lián)（3D Interconnects）增強了毫米波無線電路的性能。

示意圖：連接到毫米波組件的 Aerosol Jet 3D打印互聯(lián)（銀色）

• 家庭或辦公室中的典型無線網(wǎng)絡以 5 GHz 運行。

• 而下一代無線毫米波網(wǎng)絡將以高達 53 GHz 的頻率運行。汽車雷達、國防應用和醫(yī)學成像傳感器的工作頻率甚至更高。

• 連接 IC 的傳統(tǒng)方法，例如使用細小的金線，隨著頻率的增加其工作效果反而越來越差。

Aerosol Jet基于空氣動力學原理，實現(xiàn)對納、微米級材料。局部精準打印微米級特征，納米級層厚，可應用到如下領(lǐng)域：

3DStacked Die      mmWave       Flex Circuit

更好的連接

去年，Optomec 公司宣布其為快速增長的毫米波電子市場推出了一種新的高性能半導體封裝解決方案，以響應其客戶在 5G、自動駕駛汽車、國防和醫(yī)療領(lǐng)域的需求。

毫米波集成電路 (IC) 的使用正以 27% 的復合年增長率增長，但在許多應用中受到阻礙，因為用于將 IC 連接到電路的傳統(tǒng)技術(shù)導致低無線范圍和/或高功耗。通過低損耗的方式連接保持設備性能， 基于 Aerosol Jet技術(shù) 的 3D 打印互連解決方案解決了這一缺陷。

當今家庭或辦公室中的典型無線網(wǎng)絡以 5 GHz 運行，而下一代無線毫米波網(wǎng)絡將以高達 53 GHz 的頻率運行；汽車雷達、國防應用和醫(yī)學成像傳感器的工作頻率甚至更高。連接 IC 的傳統(tǒng)方法，例如使用細小的金線，隨著頻率的增加其工作效果反而越來越差。

毫米波頻段包括 30 至 300 GHz，毫米范圍內(nèi)每個電路連接的傳輸信號功率增加了 100%。這意味著無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c對點范圍更長，能耗更低，而且由于低功率 IC 可以在較低溫度下運行，因此 IC 壽命更長。Aerosol Jet® 3D打印 IC 連接的方法效率更高，其性能幾乎與厚銅電路板蝕刻方法媲美。

根據(jù)Optomec公司，使用毫米波頻段的許多行業(yè)都看到了3D打印互連代替標準導線或帶狀鍵合的好處。通過Aerosol Jet 3D打印互聯(lián)可帶來更短、更好的阻抗匹配轉(zhuǎn)換，直接的好處是降低每個芯片到芯片或芯片到板轉(zhuǎn)換的損耗，使得整體設備效率和性能提高。

Aerosol Jet® 的工作原理是將極細的納米粒子導電墨水液滴從最遠 10 毫米的距離噴射到電路板和組件上，可以產(chǎn)生寬度為 10 微米的導電特征。

Aerosol Jet® HD2 3D打印機具有超高打印分辨率和集成的基于視覺的對齊方式。Optomec 的Aerosol Jet可進一步提供預認證的打印配方和應用程序庫，以提供可用于生產(chǎn)的整體解決方案。

多材料3D打印加快發(fā)展

Optomec 公司已向全球 200 多家大型客戶交付了 500 多套專有的增材制造系統(tǒng)，用于電子、能源、生命科學和航空航天行業(yè)的生產(chǎn)應用。其用戶包括谷歌、FaceBook、通用電氣、三星、雷神、西門子、洛克希德，以及美國空軍、美國海軍、美國陸軍和 NASA等。

2021年9月Optomec還宣布其長期生產(chǎn)客戶之一最近又購買了五 (5) 臺 Aerosol Jet 3D 打印機，隨著時間的推移，其總數(shù)量達到 15臺設備。超過 100 萬美元的訂單是量產(chǎn)計劃的一部分，該計劃將在未來 12 個月內(nèi)增長到超過 25 臺設備采購。該客戶是全球領(lǐng)先的電子系統(tǒng)和其他先進技術(shù)產(chǎn)品制造商，年銷售額超過 200 億美元。自 2018 年以來，他們一直在生產(chǎn)中使用 Optomec 獲得專利的 Aerosol Jet 3D 打印電子解決方案，用于專有移動設備終端產(chǎn)品中的先進半導體封裝應用。

Aerosol Jet 3D打印機是一種獨特的增材電子解決方案，能夠直接打印高分辨率導電電路，特征尺寸小至 10 微米。該技術(shù)的巨大優(yōu)勢在于其能夠?qū)⒖梢詫w、電介質(zhì)、電阻器和半導體油墨在內(nèi)的常見電子材料精準的打印到非平面基材和全三維終端部件上。生產(chǎn)應用包括打印共形傳感器、天線、屏蔽和其他有源和無源組件。

半導體封裝的一個主要高價值用例是打印 3D 互連，以將芯片連接到其他芯片、傳統(tǒng)電路板，甚至直接集成到可穿戴設備等終端產(chǎn)品中。在這種情況下，該工藝取代了傳統(tǒng)的絲焊，因為它具有更小的空間要求、更低的損耗（特別是在高頻和毫米波中）和更高的機械可靠性。

Optomec微米級的氣溶膠噴射技術(shù)是由該公司成熟的氣溶膠噴射精細打印解決方案與一種可實現(xiàn)快速即時凝固的原位固化專有技術(shù)相結(jié)合而來的。與其他高分辨率3D打印技術(shù)的不同之處在于，其他3D打印技術(shù)是在進行全面的材料沉積之后再根據(jù)圖案局部固化，而氣溶膠噴射技術(shù)則是進行局部材料沉積和局部固化，這使得整個過程在材料的消耗方面更加經(jīng)濟，同時也是該技術(shù)實現(xiàn)高分辨的關(guān)鍵。

早期使用Optomec氣溶膠噴射3D打印技術(shù)的客戶已經(jīng)將該技術(shù)應用到智能設備和微流控領(lǐng)域。使用該技術(shù)可以在無需添加支撐結(jié)構(gòu)的情況下使用光聚合物等材料打印出微米級的高縱橫比以及擁有不規(guī)則形狀的3D結(jié)構(gòu)。通過將這些3D結(jié)構(gòu)直接噴印在天線、傳感器、半導體芯片、醫(yī)療設備或工業(yè)零部件等結(jié)構(gòu)上，在一臺設備上即可制造出功能性3D電子組件。這種直接的數(shù)字方法優(yōu)化了制造工藝，減少了生產(chǎn)步驟和材料用量，因此氣溶膠噴射3D微結(jié)構(gòu)打印技術(shù)也是一種經(jīng)濟的、綠色技術(shù)。

來源：科學谷

5G技術(shù)逐步成熟，以手機為代表的智能電子設備對芯片的性能和功耗要求越來越高，推動半導體領(lǐng)域向先進制程、先進封裝加速發(fā)展。如何實現(xiàn)芯片效能最大化、封裝體積最小化，成了企業(yè)不懈的追求。

Aerosol Jet打印3D互聯(lián)（3D Interconnects）增強了毫米波無線電路的性能。

示意圖：連接到毫米波組件的 Aerosol Jet 3D打印互聯(lián)（銀色）

• 家庭或辦公室中的典型無線網(wǎng)絡以 5 GHz 運行。

• 而下一代無線毫米波網(wǎng)絡將以高達 53 GHz 的頻率運行。汽車雷達、國防應用和醫(yī)學成像傳感器的工作頻率甚至更高。

• 連接 IC 的傳統(tǒng)方法，例如使用細小的金線，隨著頻率的增加其工作效果反而越來越差。

Aerosol Jet基于空氣動力學原理，實現(xiàn)對納、微米級材料。局部精準打印微米級特征，納米級層厚，可應用到如下領(lǐng)域：

3DStacked Die      mmWave       Flex Circuit

更好的連接

去年，Optomec 公司宣布其為快速增長的毫米波電子市場推出了一種新的高性能半導體封裝解決方案，以響應其客戶在 5G、自動駕駛汽車、國防和醫(yī)療領(lǐng)域的需求。

毫米波集成電路 (IC) 的使用正以 27% 的復合年增長率增長，但在許多應用中受到阻礙，因為用于將 IC 連接到電路的傳統(tǒng)技術(shù)導致低無線范圍和/或高功耗。通過低損耗的方式連接保持設備性能， 基于 Aerosol Jet技術(shù) 的 3D 打印互連解決方案解決了這一缺陷。

當今家庭或辦公室中的典型無線網(wǎng)絡以 5 GHz 運行，而下一代無線毫米波網(wǎng)絡將以高達 53 GHz 的頻率運行；汽車雷達、國防應用和醫(yī)學成像傳感器的工作頻率甚至更高。連接 IC 的傳統(tǒng)方法，例如使用細小的金線，隨著頻率的增加其工作效果反而越來越差。

毫米波頻段包括 30 至 300 GHz，毫米范圍內(nèi)每個電路連接的傳輸信號功率增加了 100%。這意味著無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c對點范圍更長，能耗更低，而且由于低功率 IC 可以在較低溫度下運行，因此 IC 壽命更長。Aerosol Jet® 3D打印 IC 連接的方法效率更高，其性能幾乎與厚銅電路板蝕刻方法媲美。

根據(jù)Optomec公司，使用毫米波頻段的許多行業(yè)都看到了3D打印互連代替標準導線或帶狀鍵合的好處。通過Aerosol Jet 3D打印互聯(lián)可帶來更短、更好的阻抗匹配轉(zhuǎn)換，直接的好處是降低每個芯片到芯片或芯片到板轉(zhuǎn)換的損耗，使得整體設備效率和性能提高。

Aerosol Jet® 的工作原理是將極細的納米粒子導電墨水液滴從最遠 10 毫米的距離噴射到電路板和組件上，可以產(chǎn)生寬度為 10 微米的導電特征。

Aerosol Jet® HD2 3D打印機具有超高打印分辨率和集成的基于視覺的對齊方式。Optomec 的Aerosol Jet可進一步提供預認證的打印配方和應用程序庫，以提供可用于生產(chǎn)的整體解決方案。

多材料3D打印加快發(fā)展

Optomec 公司已向全球 200 多家大型客戶交付了 500 多套專有的增材制造系統(tǒng)，用于電子、能源、生命科學和航空航天行業(yè)的生產(chǎn)應用。其用戶包括谷歌、FaceBook、通用電氣、三星、雷神、西門子、洛克希德，以及美國空軍、美國海軍、美國陸軍和 NASA等。

2021年9月Optomec還宣布其長期生產(chǎn)客戶之一最近又購買了五 (5) 臺 Aerosol Jet 3D 打印機，隨著時間的推移，其總數(shù)量達到 15臺設備。超過 100 萬美元的訂單是量產(chǎn)計劃的一部分，該計劃將在未來 12 個月內(nèi)增長到超過 25 臺設備采購。該客戶是全球領(lǐng)先的電子系統(tǒng)和其他先進技術(shù)產(chǎn)品制造商，年銷售額超過 200 億美元。自 2018 年以來，他們一直在生產(chǎn)中使用 Optomec 獲得專利的 Aerosol Jet 3D 打印電子解決方案，用于專有移動設備終端產(chǎn)品中的先進半導體封裝應用。

Aerosol Jet 3D打印機是一種獨特的增材電子解決方案，能夠直接打印高分辨率導電電路，特征尺寸小至 10 微米。該技術(shù)的巨大優(yōu)勢在于其能夠?qū)⒖梢詫w、電介質(zhì)、電阻器和半導體油墨在內(nèi)的常見電子材料精準的打印到非平面基材和全三維終端部件上。生產(chǎn)應用包括打印共形傳感器、天線、屏蔽和其他有源和無源組件。

半導體封裝的一個主要高價值用例是打印 3D 互連，以將芯片連接到其他芯片、傳統(tǒng)電路板，甚至直接集成到可穿戴設備等終端產(chǎn)品中。在這種情況下，該工藝取代了傳統(tǒng)的絲焊，因為它具有更小的空間要求、更低的損耗（特別是在高頻和毫米波中）和更高的機械可靠性。

Optomec微米級的氣溶膠噴射技術(shù)是由該公司成熟的氣溶膠噴射精細打印解決方案與一種可實現(xiàn)快速即時凝固的原位固化專有技術(shù)相結(jié)合而來的。與其他高分辨率3D打印技術(shù)的不同之處在于，其他3D打印技術(shù)是在進行全面的材料沉積之后再根據(jù)圖案局部固化，而氣溶膠噴射技術(shù)則是進行局部材料沉積和局部固化，這使得整個過程在材料的消耗方面更加經(jīng)濟，同時也是該技術(shù)實現(xiàn)高分辨的關(guān)鍵。

早期使用Optomec氣溶膠噴射3D打印技術(shù)的客戶已經(jīng)將該技術(shù)應用到智能設備和微流控領(lǐng)域。使用該技術(shù)可以在無需添加支撐結(jié)構(gòu)的情況下使用光聚合物等材料打印出微米級的高縱橫比以及擁有不規(guī)則形狀的3D結(jié)構(gòu)。通過將這些3D結(jié)構(gòu)直接噴印在天線、傳感器、半導體芯片、醫(yī)療設備或工業(yè)零部件等結(jié)構(gòu)上，在一臺設備上即可制造出功能性3D電子組件。這種直接的數(shù)字方法優(yōu)化了制造工藝，減少了生產(chǎn)步驟和材料用量，因此氣溶膠噴射3D微結(jié)構(gòu)打印技術(shù)也是一種經(jīng)濟的、綠色技術(shù)。

來源：科學谷