5G技術(shù)逐步成熟，以手機(jī)為代表的智能電子設(shè)備對(duì)芯片的性能和功耗要求越來(lái)越高，推動(dòng)半導(dǎo)體領(lǐng)域向先進(jìn)制程、先進(jìn)封裝加速發(fā)展。如何實(shí)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(qiáng)了毫米波無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)以 5 GHz 運(yùn)行。

• 而下一代無(wú)線(xiàn)毫米波網(wǎng)絡(luò)將以高達(dá) 53 GHz 的頻率運(yùn)行。汽車(chē)?yán)走_(dá)、國(guó)防應(yīng)用和醫(yī)學(xué)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(xì)小的金線(xiàn)，隨著頻率的增加其工作效果反而越來(lái)越差。

Aerosol Jet基于空氣動(dòng)力學(xué)原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)納、微米級(jí)材料。局部精準(zhǔn)打印微米級(jí)特征，納米級(jí)層厚，可應(yīng)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(zhǎng)的毫米波電子市場(chǎng)推出了一種新的高性能半導(dǎo)體封裝解決方案，以響應(yīng)其客戶(hù)在 5G、自動(dòng)駕駛汽車(chē)、國(guó)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(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，但在許多應(yīng)用中受到阻礙，因?yàn)橛糜趯?IC 連接到電路的傳統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)致低無(wú)線(xiàn)范圍和/或高功耗。通過(guò)低損耗的方式連接保持設(shè)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(dāng)今家庭或辦公室中的典型無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)以 5 GHz 運(yùn)行，而下一代無(wú)線(xiàn)毫米波網(wǎng)絡(luò)將以高達(dá) 53 GHz 的頻率運(yùn)行；汽車(chē)?yán)走_(dá)、國(guó)防應(yīng)用和醫(yī)學(xué)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(xì)小的金線(xiàn)，隨著頻率的增加其工作效果反而越來(lái)越差。

毫米波頻段包括 30 至 300 GHz，毫米范圍內(nèi)每個(gè)電路連接的傳輸信號(hào)功率增加了 100%。這意味著無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c(diǎn)對(duì)點(diǎn)范圍更長(zhǎng)，能耗更低，而且由于低功率 IC 可以在較低溫度下運(yùn)行，因此 IC 壽命更長(zhǎng)。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(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線(xiàn)或帶狀鍵合的好處。通過(guò)Aerosol Jet 3D打印互聯(lián)可帶來(lái)更短、更好的阻抗匹配轉(zhuǎn)換，直接的好處是降低每個(gè)芯片到芯片或芯片到板轉(zhuǎn)換的損耗，使得整體設(shè)備效率和性能提高。

Aerosol Jet® 的工作原理是將極細(xì)的納米粒子導(dǎo)電墨水液滴從最遠(yuǎn) 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(dǎo)電特征。

Aerosol Jet® HD2 3D打印機(jī)具有超高打印分辨率和集成的基于視覺(jué)的對(duì)齊方式。Optomec 的Aerosol Jet可進(jìn)一步提供預(yù)認(rèn)證的打印配方和應(yīng)用程序庫(kù)，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(hù)交付了 500 多套專(zhuān)有的增材制造系統(tǒng)，用于電子、能源、生命科學(xué)和航空航天行業(yè)的生產(chǎn)應(yīng)用。其用戶(hù)包括谷歌、FaceBook、通用電氣、三星、雷神、西門(mén)子、洛克希德，以及美國(guó)空軍、美國(guó)海軍、美國(guó)陸軍和 NASA等。

2021年9月Optomec還宣布其長(zhǎng)期生產(chǎn)客戶(hù)之一最近又購(gòu)買(mǎi)了五 (5) 臺(tái) Aerosol Jet 3D 打印機(jī)，隨著時(shí)間的推移，其總數(shù)量達(dá)到 15臺(tái)設(shè)備。超過(guò) 100 萬(wàn)美元的訂單是量產(chǎn)計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃將在未來(lái) 12 個(gè)月內(nèi)增長(zhǎng)到超過(guò) 25 臺(tái)設(shè)備采購(gòu)。該客戶(hù)是全球領(lǐng)先的電子系統(tǒng)和其他先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品制造商，年銷(xiāo)售額超過(guò) 200 億美元。自 2018 年以來(lái)，他們一直在生產(chǎn)中使用 Optomec 獲得專(zhuān)利的 Aerosol Jet 3D 打印電子解決方案，用于專(zhuān)有移動(dòng)設(shè)備終端產(chǎn)品中的先進(jìn)半導(dǎo)體封裝應(yīng)用。

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

半導(dǎo)體封裝的一個(gè)主要高價(jià)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(shè)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?yàn)樗哂懈〉目臻g要求、更低的損耗（特別是在高頻和毫米波中）和更高的機(jī)械可靠性。

Optomec微米級(jí)的氣溶膠噴射技術(shù)是由該公司成熟的氣溶膠噴射精細(xì)打印解決方案與一種可實(shí)現(xiàn)快速即時(shí)凝固的原位固化專(zhuān)有技術(shù)相結(jié)合而來(lái)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(jìn)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(jìn)行局部材料沉積和局部固化，這使得整個(gè)過(guò)程在材料的消耗方面更加經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也是該技術(shù)實(shí)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(hù)已經(jīng)將該技術(shù)應(yīng)用到智能設(shè)備和微流控領(lǐng)域。使用該技術(shù)可以在無(wú)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(jí)的高縱橫比以及擁有不規(guī)則形狀的3D結(jié)構(gòu)。通過(guò)將這些3D結(jié)構(gòu)直接噴印在天線(xiàn)、傳感器、半導(dǎo)體芯片、醫(yī)療設(shè)備或工業(yè)零部件等結(jié)構(gòu)上，在一臺(tái)設(shè)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(jì)的、綠色技術(shù)。

來(lái)源：科學(xué)谷

5G技術(shù)逐步成熟，以手機(jī)為代表的智能電子設(shè)備對(duì)芯片的性能和功耗要求越來(lái)越高，推動(dòng)半導(dǎo)體領(lǐng)域向先進(jìn)制程、先進(jìn)封裝加速發(fā)展。如何實(shí)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(qiáng)了毫米波無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)以 5 GHz 運(yùn)行。

• 而下一代無(wú)線(xiàn)毫米波網(wǎng)絡(luò)將以高達(dá) 53 GHz 的頻率運(yùn)行。汽車(chē)?yán)走_(dá)、國(guó)防應(yīng)用和醫(yī)學(xué)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(xì)小的金線(xiàn)，隨著頻率的增加其工作效果反而越來(lái)越差。

Aerosol Jet基于空氣動(dòng)力學(xué)原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)納、微米級(jí)材料。局部精準(zhǔn)打印微米級(jí)特征，納米級(jí)層厚，可應(yīng)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(zhǎng)的毫米波電子市場(chǎng)推出了一種新的高性能半導(dǎo)體封裝解決方案，以響應(yīng)其客戶(hù)在 5G、自動(dòng)駕駛汽車(chē)、國(guó)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(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，但在許多應(yīng)用中受到阻礙，因?yàn)橛糜趯?IC 連接到電路的傳統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)致低無(wú)線(xiàn)范圍和/或高功耗。通過(guò)低損耗的方式連接保持設(shè)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(dāng)今家庭或辦公室中的典型無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)以 5 GHz 運(yùn)行，而下一代無(wú)線(xiàn)毫米波網(wǎng)絡(luò)將以高達(dá) 53 GHz 的頻率運(yùn)行；汽車(chē)?yán)走_(dá)、國(guó)防應(yīng)用和醫(yī)學(xué)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(xì)小的金線(xiàn)，隨著頻率的增加其工作效果反而越來(lái)越差。

毫米波頻段包括 30 至 300 GHz，毫米范圍內(nèi)每個(gè)電路連接的傳輸信號(hào)功率增加了 100%。這意味著無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c(diǎn)對(duì)點(diǎn)范圍更長(zhǎng)，能耗更低，而且由于低功率 IC 可以在較低溫度下運(yùn)行，因此 IC 壽命更長(zhǎng)。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(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線(xiàn)或帶狀鍵合的好處。通過(guò)Aerosol Jet 3D打印互聯(lián)可帶來(lái)更短、更好的阻抗匹配轉(zhuǎn)換，直接的好處是降低每個(gè)芯片到芯片或芯片到板轉(zhuǎn)換的損耗，使得整體設(shè)備效率和性能提高。

Aerosol Jet® 的工作原理是將極細(xì)的納米粒子導(dǎo)電墨水液滴從最遠(yuǎn) 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(dǎo)電特征。

Aerosol Jet® HD2 3D打印機(jī)具有超高打印分辨率和集成的基于視覺(jué)的對(duì)齊方式。Optomec 的Aerosol Jet可進(jìn)一步提供預(yù)認(rèn)證的打印配方和應(yīng)用程序庫(kù)，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(hù)交付了 500 多套專(zhuān)有的增材制造系統(tǒng)，用于電子、能源、生命科學(xué)和航空航天行業(yè)的生產(chǎn)應(yīng)用。其用戶(hù)包括谷歌、FaceBook、通用電氣、三星、雷神、西門(mén)子、洛克希德，以及美國(guó)空軍、美國(guó)海軍、美國(guó)陸軍和 NASA等。

2021年9月Optomec還宣布其長(zhǎng)期生產(chǎn)客戶(hù)之一最近又購(gòu)買(mǎi)了五 (5) 臺(tái) Aerosol Jet 3D 打印機(jī)，隨著時(shí)間的推移，其總數(shù)量達(dá)到 15臺(tái)設(shè)備。超過(guò) 100 萬(wàn)美元的訂單是量產(chǎn)計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃將在未來(lái) 12 個(gè)月內(nèi)增長(zhǎng)到超過(guò) 25 臺(tái)設(shè)備采購(gòu)。該客戶(hù)是全球領(lǐng)先的電子系統(tǒng)和其他先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品制造商，年銷(xiāo)售額超過(guò) 200 億美元。自 2018 年以來(lái)，他們一直在生產(chǎn)中使用 Optomec 獲得專(zhuān)利的 Aerosol Jet 3D 打印電子解決方案，用于專(zhuān)有移動(dòng)設(shè)備終端產(chǎn)品中的先進(jìn)半導(dǎo)體封裝應(yīng)用。

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

半導(dǎo)體封裝的一個(gè)主要高價(jià)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(shè)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?yàn)樗哂懈〉目臻g要求、更低的損耗（特別是在高頻和毫米波中）和更高的機(jī)械可靠性。

Optomec微米級(jí)的氣溶膠噴射技術(shù)是由該公司成熟的氣溶膠噴射精細(xì)打印解決方案與一種可實(shí)現(xiàn)快速即時(shí)凝固的原位固化專(zhuān)有技術(shù)相結(jié)合而來(lái)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(jìn)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(jìn)行局部材料沉積和局部固化，這使得整個(gè)過(guò)程在材料的消耗方面更加經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也是該技術(shù)實(shí)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(hù)已經(jīng)將該技術(shù)應(yīng)用到智能設(shè)備和微流控領(lǐng)域。使用該技術(shù)可以在無(wú)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(jí)的高縱橫比以及擁有不規(guī)則形狀的3D結(jié)構(gòu)。通過(guò)將這些3D結(jié)構(gòu)直接噴印在天線(xiàn)、傳感器、半導(dǎo)體芯片、醫(yī)療設(shè)備或工業(yè)零部件等結(jié)構(gòu)上，在一臺(tái)設(shè)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(jì)的、綠色技術(shù)。

來(lái)源：科學(xué)谷