近年来，随着电子设备的小型化、精密化和功能多样化的发展，微米级增材制造技术在电子行业中扮演着越来越重要的角色。微纳直写打印技术（Micro/Nano Direct Writing Printing Technology）是一种基于增材制造的高精度加工技术，能够直接在基底上沉积材料，形成微米或纳米级的精细结构。与传统的光刻、蚀刻等减材制造工艺相比，微纳直写打印技术具有高精度、灵活性强、材料利用率高等特点，是近年来微纳制造领域的研究热点之一。
核心特点
- 高精度：能够实现微米级甚至亚微米级的打印分辨率。通过先进的运动控制和材料沉积技术，利用西湖未来研发的高精度打印系统，配合闭环反馈控制系统，可将打印特征尺寸控制精度提升至 ±1 um。
- 灵活性：支持多种材料（导电材料、绝缘材料、生物材料等）和多种基底（刚性、柔性、透明基底等）。支持硅基、玻璃基等材质表面电路加工，亦可在硅胶、PET、PI等基材上打印柔性电路。
- 增材制造：材料利用率高，与传统减材制造工艺不同，微纳直写打印技术是按需添加材料，避免刻蚀技术带来的材料浪费。
- 无掩膜制造：无需传统光刻工艺中的掩膜或模板，降低制造成本。在小批量生产特殊电路时，采用数字化设计和直接打印，将产品开发周期从传统工艺的数周缩短至一天内，尤其适用于个性化、定制化的电子产品制造
- 多功能性：支持在同一台设备上实现电子、光学、生物等多种材料的一体化异质异构集成。
- 高效率：行业首创阵列化微纳直写打印，大大提升加工效率。采用多个打印喷头同时工作，配合优化的运动路径规划和实时监控系统，在制造微纳结构阵列时，可将加工速度提升至传统单喷头打印的 10 倍以上，实现高速、高精度的批量生产。
微纳直写打印技术的应用
西湖未来智造的微纳直写打印技术在多个领域展现了广阔的应用前景，特别是在电子器件、光学元件、生物医学等方面。
1.柔性电子
- 应用场景：柔性显示、柔性电路、可穿戴设备。
- 技术优势：
- 支持多种导电材料（如银、铜等）、多种介质材料（环氧树脂、光敏树脂、聚酰亚胺等）的混合打印，支持多层结构加工
- 能够在柔性基底（如有机薄膜、聚酰亚胺）上直接打印电路。
- 支持复杂图案的快速制造。
2. 先进封装
- 应用场景：RDL布线、TGV/TSV通孔互联、Bumping/Pillar等
- 技术优势：
- 支持多种导电材料（如银、铜等）快速制作微米级电路
- 支持通孔直径30 μm的过孔金属化
- 支持银、铜等材料制作高宽比5:1以上的pillar结构直接打印
- 支持solder bump结构直接打印
3.微电子制造
- 应用场景：高密度集成电路、传感器、无源器件（电感、电容、电阻、传输线、滤波器、天线等）。
- 技术优势：
- 可实现三维电磁结构（如同轴线）制备，高频性能更优。
- 实现高精度器件的直接打印，无需黄光工艺，尤其适用于产品研发验证阶段，降低制造成本。
- 实现特殊功能材料（如压电、磁性材料等）的异质集成。
4.传感器与微电子器件
- 应用场景：制造微传感器和其他微电子元件。
- 技术优势：
- 西湖未来智造技术能够在微米尺度下制造高精度的电子结构，适用于微型传感器、MEMS（微机电系统）等领域。
- 支持复杂结构的快速原型制造和小批量生产。
5.光学器件
- 应用场景：光波导、微透镜阵列、光栅。
- 技术优势：
- 能够制造高精度的光学结构，无需半导体工艺。
- 可实现微纳光学结构在产品上的直接集成，无需考虑对位问题
- 产品设计加工自由度高，可实现定制化生产。
- 材料灵活性强。
6.生物医学
- 应用场景：生物传感器、组织工程、生物微针、微流控系统。
- 技术优势：
- 支持生物材料的精准沉积，用于制造微型多功能生物器件。
- 在柔性和透明基底上打印复杂结构，适用于多种生物应用。
7.能源器件
- 应用场景：太阳能电池、电池电极、超级电容器等。
- 技术优势：
- 实现高效能量转换和存储器件的制造。
- 支持多种功能性材料的沉积。
技术的优势对比
技术案例：
RDL布线：
PI介质表面精密RDL线路（线路中心距2.5μm，线路后处理条件：300℃ 1h 空气氛围烧结）
精密导电线路加工，最小特征尺寸可达1 μm
可兼容硅、玻璃、陶瓷、金属、PI、PET等基材表面加工
无源器件加工，有源无源集成
可直接打印加工电容、电感、电阻器件等
通过精细互联线路打印，实现有源无源集成
微纳金属3D结构
可以实现1-10 μm级特征线宽尺寸纯三维微纳金属结构打印加工
打印键合线
微纳直写打印Wire Bond线，线宽最小可达5 μm
可实现无焊盘键合互联
打印悬空结构
可打印MEMS悬臂导电结构，悬臂跨度＞200 μm
打印多层电路
可加工多层电路板，加工层数＞
4层
打印Pillar结构
可实现高宽比≥5的Pillar结构打印
可应用于POP、AIP封装中的层间互联、金属屏蔽、金属探针等
高温打印bumping结构
支持无助焊剂直接焊料熔融打印植球，支持In-Ag、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-Ag-Cu等多种合金熔融打印
晶圆表面制作金属立墙结构（电磁屏蔽）
可用于SiP、射频前端模组的分区屏蔽，替代传统引线键合或激光刻槽填充导电浆料工艺，节省成本，提升屏蔽性能，缩小封装尺寸。支持载板、晶圆等产品原位打印金属屏蔽结构。具备工艺参数的自适应闭环调节能力，在线智能调参，无需人工介入。低至200℃以下的材料后处理烘烤温度
玻璃基通孔金属填充
支持孔径
≥30 μm，深宽比≤10的微孔致密金属化填充
可以兼容金属、聚合物等材料填充打印
光子晶体
可实现光子晶体高精度三维结构打印加工
气敏传感器
可实现超小型高灵敏度气体传感器的打印加工和系统集成
芯片散热
可用于芯片模组的FOWLP、FOPLP封装散热，对芯片晶背进行不同厚度散热层打印，提升模组整体散热能力；或可对分立器件顶部进行特定散热微结构打印，制作微型散热器，提升器件载流能力。相比常规散热方式，散热效率提升＞30%
设备介绍：
西湖未来智造通用型电子增材平台，采用微纳墨水直写（DIW）打印技术，结合独创自研纳米墨水材料，可实现最小具有1-10μm 特征尺寸的高性能金属导电材料、聚合物及复合介质材料的增材制造，可用于精密互联线路、微波天线、无源器件、柔性电路、立体电路等产品打印。
- 最小打印特征尺寸可达1 μm
- 庞大的材料库，可用于不同打印场景
- 可打印2D、2.5D及复杂3D结构
- 支持快拆更换的打印头
- 支持多材料打印
- 可选配机械钻孔、激光刻蚀、原位激光烧结等工艺模块
材料介绍：
西湖未来智造基于行业领先的微米、亚微米级的金属颗粒和无机填料的合成、生产工艺，以及填料与树脂的分散工艺等核心技术，自主开发可满足1 – 10 微米精度电子增材制造的先进功能材料体系，含括高性能金属浆料体系、高性能树脂浆料体系、有机复合材料体系，根据客户需求的定制化开发，可满足显示、半导体封装、锂电等行业内微米级线路加工、深腔填孔、特殊三维结构构造等应用场景。
代表性浆料如下：
公司介绍
西湖未来智造独创行业领先的微米、亚微米级超高精度电子增材技术，为客户提供量身定制的电子增材制造解决方案。团队自主开发1-10微米精度电子增材设备及与之配套的先进功能材料体系，可实现数十种高性能金属导电材料、聚合物及陶瓷基介质材料、光学、磁性材料的精密三维增材制造。团队已申请国内外专利270余件，已授权专利70余件，参编国家标准7项。团队增材技术方案面向工业级量产需求，应用领域涵盖当下及下一代主流集成电路系统应用，目前产品与解决方案已落地显示、半导体封装、锂电等多个领域并已积累十余家行业标杆客户。公司已被认定为国家高新技术企业、省专精特新中小企业、省高新技术企业研发中心，杭州市准独角兽企业，主持浙江省重大科技项目，入选国家级首台套项目，并获得浙江省领军创业团队支持。
随着电子行业对高精度、小型化和低成本制造的需求不断增加，纳米增材制造技术将迎来更多的应用机会。未来的发展方向包括：
1.规模化生产：与国内龙头企业合作，提升打印工艺的速度和稳定性，适应大规模生产需求。通过优化设备设计、开发自动化生产流程和质量监控系统，实现高效、稳定的大规模生产。计划在未来 3 年内，将设备的生产效率提高 5 倍以上，良率提升至 99% 以上。
2.材料研发：开发更多种类的导电材料和功能性材料，扩展技术的应用范围。深入研究材料的结构与性能关系，通过材料创新推动纳米增材制造技术在更多领域的应用。预计未来 5 年内，开发出数十种新型导电材料和功能性材料，满足不同行业的需求。
3.跨行业应用：除了电子制造领域，还可以应用于生物医学、航空航天等领域。结合不同行业的需求，开发针对性的工艺和材料，拓展技术的应用边界
4.自动化与智能化：结合人工智能和自动化技术，实现打印工艺的智能优化和实时监控。利用机器学习算法优化打印参数，通过传感器实时监测打印过程，提高生产效率和产品质量。
5.合作与生态建设：与电子制造企业和科研机构合作，推动技术的商业化落地和生态系统建设。建立产学研用协同创新机制，促进技术的快速发展和广泛应用。加强与上下游企业的合作，共同打造微纳电子增材制造技术的完整产业链，推动行业的整体发展。
结语
西湖未来智造的微纳电子增材制造技术为电子制造行业带来了全新的解决方案，特别是在高精度、低成本和环保制造方面展现出巨大的潜力。西湖未来智造作为这一领域的佼佼者，凭借其独创的微纳墨水直写（DIW）打印技术，正在为电子制造行业带来前所未有的变革。未来，纳米增材制造技术将继续推动电子制造的创新，为高精度、高性能的电子产品提供更多可能性。
