近年來，隨著電子設備的小型化、精密化和功能多樣化的發展，微米級增材制造技術在電子行業中扮演著越來越重要的角色。微納直寫打印技術（Micro/Nano Direct Writing Printing Technology）是一種基于增材制造的高精度加工技術，能夠直接在基底上沉積材料，形成微米或納米級的精細結構。與傳統的光刻、蝕刻等減材制造工藝相比，微納直寫打印技術具有高精度、靈活性強、材料利用率高等特點，是近年來微納制造領域的研究熱點之一。
核心特點
- 高精度：能夠實現微米級甚至亞微米級的打印分辨率。通過先進的運動控制和材料沉積技術，利用西湖未來研發的高精度打印系統，配合閉環反饋控制系統，可將打印特征尺寸控制精度提升至 ±1 um。
- 靈活性：支持多種材料（導電材料、絕緣材料、生物材料等）和多種基底（剛性、柔性、透明基底等）。支持硅基、玻璃基等材質表面電路加工，亦可在硅膠、PET、PI等基材上打印柔性電路。
- 增材制造：材料利用率高，與傳統減材制造工藝不同，微納直寫打印技術是按需添加材料，避免刻蝕技術帶來的材料浪費。
- 無掩膜制造：無需傳統光刻工藝中的掩膜或模板，降低制造成本。在小批量生產特殊電路時，采用數字化設計和直接打印，將產品開發周期從傳統工藝的數周縮短至一天內，尤其適用于個性化、定制化的電子產品制造
- 多功能性：支持在同一臺設備上實現電子、光學、生物等多種材料的一體化異質異構集成。
- 高效率：行業首創陣列化微納直寫打印，大大提升加工效率。采用多個打印噴頭同時工作，配合優化的運動路徑規劃和實時監控系統，在制造微納結構陣列時，可將加工速度提升至傳統單噴頭打印的 10 倍以上，實現高速、高精度的批量生產。
微納直寫打印技術的應用
西湖未來智造的微納直寫打印技術在多個領域展現了廣闊的應用前景，特別是在電子器件、光學元件、生物醫學等方面。
1.柔性電子
- 應用場景：柔性顯示、柔性電路、可穿戴設備。
- 技術優勢：
- 支持多種導電材料（如銀、銅等）、多種介質材料（環氧樹脂、光敏樹脂、聚酰亞胺等）的混合打印，支持多層結構加工
- 能夠在柔性基底（如有機薄膜、聚酰亞胺）上直接打印電路。
- 支持復雜圖案的快速制造。
2. 先進封裝
- 應用場景：RDL布線、TGV/TSV通孔互聯、Bumping/Pillar等
- 技術優勢：
- 支持多種導電材料（如銀、銅等）快速制作微米級電路
- 支持通孔直徑30 μm的過孔金屬化
- 支持銀、銅等材料制作高寬比5:1以上的pillar結構直接打印
- 支持solder bump結構直接打印
3.微電子制造
- 應用場景：高密度集成電路、傳感器、無源器件（電感、電容、電阻、傳輸線、濾波器、天線等）。
- 技術優勢：
- 可實現三維電磁結構（如同軸線）制備，高頻性能更優。
- 實現高精度器件的直接打印，無需黃光工藝，尤其適用于產品研發驗證階段，降低制造成本。
- 實現特殊功能材料（如壓電、磁性材料等）的異質集成。
4.傳感器與微電子器件
- 應用場景：制造微傳感器和其他微電子元件。
- 技術優勢：
- 西湖未來智造技術能夠在微米尺度下制造高精度的電子結構，適用于微型傳感器、MEMS（微機電系統）等領域。
- 支持復雜結構的快速原型制造和小批量生產。
5.光學器件
- 應用場景：光波導、微透鏡陣列、光柵。
- 技術優勢：
- 能夠制造高精度的光學結構，無需半導體工藝。
- 可實現微納光學結構在產品上的直接集成，無需考慮對位問題
- 產品設計加工自由度高，可實現定制化生產。
- 材料靈活性強。
6.生物醫學
- 應用場景：生物傳感器、組織工程、生物微針、微流控系統。
- 技術優勢：
- 支持生物材料的精準沉積，用于制造微型多功能生物器件。
- 在柔性和透明基底上打印復雜結構，適用于多種生物應用。
7.能源器件
- 應用場景：太陽能電池、電池電極、超級電容器等。
- 技術優勢：
- 實現高效能量轉換和存儲器件的制造。
- 支持多種功能性材料的沉積。
技術的優勢對比
技術案例：
RDL布線：
PI介質表面精密RDL線路（線路中心距2.5μm，線路后處理條件：300℃ 1h 空氣氛圍燒結）
精密導電線路加工，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
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
通過精細互聯線路打印，實現有源無源集成
微納金屬3D結構
可以實現1-10 μm級特征線寬尺寸純三維微納金屬結構打印加工
打印鍵合線
微納直寫打印Wire Bond線，線寬最小可達5 μm
可實現無焊盤鍵合互聯
打印懸空結構
可打印MEMS懸臂導電結構，懸臂跨度＞200 μm
打印多層電路
可加工多層電路板，加工層數＞
4層
打印Pillar結構
可實現高寬比≥5的Pillar結構打印
可應用于POP、AIP封裝中的層間互聯、金屬屏蔽、金屬探針等
高溫打印bumping結構
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
晶圓表面制作金屬立墻結構（電磁屏蔽）
可用于SiP、射頻前端模組的分區屏蔽，替代傳統引線鍵合或激光刻槽填充導電漿料工藝，節省成本，提升屏蔽性能，縮小封裝尺寸。支持載板、晶圓等產品原位打印金屬屏蔽結構。具備工藝參數的自適應閉環調節能力，在線智能調參，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
可實現光子晶體高精度三維結構打印加工
氣敏傳感器
可實現超小型高靈敏度氣體傳感器的打印加工和系統集成
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構打印，制作微型散熱器，提升器件載流能力。相比常規散熱方式，散熱效率提升＞30%
設備介紹：
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，結合獨創自研納米墨水材料，可實現最小具有1-10μm 特征尺寸的高性能金屬導電材料、聚合物及復合介質材料的增材制造，可用于精密互聯線路、微波天線、無源器件、柔性電路、立體電路等產品打印。
- 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及復雜3D結構
- 支持快拆更換的打印頭
- 支持多材料打印
- 可選配機械鉆孔、激光刻蝕、原位激光燒結等工藝模塊
材料介紹：
西湖未來智造基于行業領先的微米、亞微米級的金屬顆粒和無機填料的合成、生產工藝，以及填料與樹脂的分散工藝等核心技術，自主開發可滿足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、有機復合材料體系，根據客戶需求的定制化開發，可滿足顯示、半導體封裝、鋰電等行業內微米級線路加工、深腔填孔、特殊三維結構構造等應用場景。
代表性漿料如下：
公司介紹
西湖未來智造獨創行業領先的微米、亞微米級超高精度電子增材技術，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1-10微米精度電子增材設備及與之配套的先進功能材料體系，可實現數十種高性能金屬導電材料、聚合物及陶瓷基介質材料、光學、磁性材料的精密三維增材制造。團隊已申請國內外專利270余件，已授權專利70余件，參編國家標準7項。團隊增材技術方案面向工業級量產需求，應用領域涵蓋當下及下一代主流集成電路系統應用，目前產品與解決方案已落地顯示、半導體封裝、鋰電等多個領域并已積累十余家行業標桿客戶。公司已被認定為國家高新技術企業、省專精特新中小企業、省高新技術企業研發中心，杭州市準獨角獸企業，主持浙江省重大科技項目，入選國家級首臺套項目，并獲得浙江省領軍創業團隊支持。
隨著電子行業對高精度、小型化和低成本制造的需求不斷增加，納米增材制造技術將迎來更多的應用機會。未來的發展方向包括：
1.規模化生產：與國內龍頭企業合作，提升打印工藝的速度和穩定性，適應大規模生產需求。通過優化設備設計、開發自動化生產流程和質量監控系統，實現高效、穩定的大規模生產。計劃在未來 3 年內，將設備的生產效率提高 5 倍以上，良率提升至 99% 以上。
2.材料研發：開發更多種類的導電材料和功能性材料，擴展技術的應用范圍。深入研究材料的結構與性能關系，通過材料創新推動納米增材制造技術在更多領域的應用。預計未來 5 年內，開發出數十種新型導電材料和功能性材料，滿足不同行業的需求。
3.跨行業應用：除了電子制造領域，還可以應用于生物醫學、航空航天等領域。結合不同行業的需求，開發針對性的工藝和材料，拓展技術的應用邊界
4.自動化與智能化：結合人工智能和自動化技術，實現打印工藝的智能優化和實時監控。利用機器學習算法優化打印參數，通過傳感器實時監測打印過程，提高生產效率和產品質量。
5.合作與生態建設：與電子制造企業和科研機構合作，推動技術的商業化落地和生態系統建設。建立產學研用協同創新機制，促進技術的快速發展和廣泛應用。加強與上下游企業的合作，共同打造微納電子增材制造技術的完整產業鏈，推動行業的整體發展。
結語
西湖未來智造的微納電子增材制造技術為電子制造行業帶來了全新的解決方案，特別是在高精度、低成本和環保制造方面展現出巨大的潛力。西湖未來智造作為這一領域的佼佼者，憑借其獨創的微納墨水直寫（DIW）打印技術，正在為電子制造行業帶來前所未有的變革。未來，納米增材制造技術將繼續推動電子制造的創新，為高精度、高性能的電子產品提供更多可能性。
