微納3D打印加碼尖端科技，助力半導(dǎo)體封裝研發(fā)測試

來源：摩方精密

隨著摩爾定律逐漸逼近物理極限，集成電路制程微縮在物理層面和成本方面均遭遇雙重挑戰(zhàn)。在此背景下，精密芯片架構(gòu)和異構(gòu)集成已成為延續(xù)算力增長的關(guān)鍵路徑。因此，如何實現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的高效、可靠且經(jīng)濟的封裝方案已成為行業(yè)面臨的核心挑戰(zhàn)。

如今，微納3D打印技術(shù)正以其突破性的技術(shù)特質(zhì)為高端制造業(yè)提供創(chuàng)新解決方案。摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)憑借超高光學(xué)精度與突破傳統(tǒng)限制的結(jié)構(gòu)制造能力，正在努力改進半導(dǎo)體封裝基板、中介層及射頻元件的生產(chǎn)體系，推動產(chǎn)業(yè)向精密化、集成化方向轉(zhuǎn)型升級。

在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，尺寸即是一切。當(dāng)傳統(tǒng)工藝在微米級特征尺寸前止步時，摩方精密率先突破2μm光學(xué)精度，憑借高標(biāo)準(zhǔn)公差控制能力，成功將技術(shù)從實驗室拓展到終端產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，核心優(yōu)勢在于其多維度突破：

精度維度：實現(xiàn)10μm孔徑與17μm桿徑的極限陶瓷加工能力，攻克微通道結(jié)構(gòu)精密成型等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

材料維度：從韌性樹脂、耐高溫樹脂到氧化鋁、氧化鋯陶瓷材料，滿足半導(dǎo)體封裝的多元需求。

設(shè)計維度：支持打印懸空結(jié)構(gòu)、中空多孔結(jié)構(gòu)等傳統(tǒng)工藝無法實現(xiàn)的復(fù)雜幾何形狀。

這些肉眼幾乎無法辨識的微觀世界正推動著宏觀性能的飛躍。近期，韓國科研機構(gòu)利用摩方microArch® S230A（精度：2 μm），成功驗證了微納3D打印在半導(dǎo)體封裝研發(fā)及測試中的可行性。

研究案例：用于先進封裝的曲面通孔中介層
DOI：10.1109/ECTC51687.2025.00201

在題為“3D Printed Fanout Interposer Substrates with Curved Through-Holes for Rapid Prototyping of Advanced Packaging”的研究中，研究人員利用摩方微納3D打印技術(shù)開發(fā)了一種具有嵌入式曲面通孔的新型有機中介層。

該設(shè)計旨在解決傳統(tǒng)重布線層（RDL）制造的局限性，傳統(tǒng)方法每層需要超過十道光刻步驟，對于小批量或原型生產(chǎn)而言往往成本過高。該項研究關(guān)鍵創(chuàng)點在于以下四個方面：

精準(zhǔn)曲面通孔： 不同于傳統(tǒng)的基于RDL的積層結(jié)構(gòu)，曲面通孔提供了連接具有不同間距I/O接口芯片的潛力，增強了設(shè)計靈活性，實現(xiàn)了高互連密度和信號完整性。

高保真自動化制造： 使用microArch® S230A（精度：2 μm）3D打印系統(tǒng)，可自動化高精度打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

一步金屬化： 采用凹槽圖案設(shè)計和化學(xué)鍍銅工藝，形成了電阻<1 Ω、在高達40 GHz頻率下插入損耗<0.5 dB的導(dǎo)電路徑。

簡化封裝流程： 通過整合多道制造工序，顯著簡化中介層生產(chǎn)流程，同步實現(xiàn)新布局的快速原型制造、專業(yè)應(yīng)用的低成本規(guī)�；瘮U展，以及基于低損耗介質(zhì)與高完整性金屬化的射頻性能躍升。

圖. 沿連續(xù)通孔排布的菊花鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的三維CAD設(shè)計圖。

圖. 基板的三維CAD設(shè)計圖。

研究案例：用于封裝天線的準(zhǔn)同軸蓋式基板
DOI：10.1109/ECTC51687.2025.00302

在最近的研究“Quasi-Coaxial Through-Hole Integrated Additively Manufactured Antenna-in-Package（AiP） Lid Substrates”中，研究團隊介紹了一種集成了貼片天線、共面波導(dǎo)和準(zhǔn)同軸通孔的3D打印蓋式AiP基板，為AiP基板提供了一種經(jīng)濟高效且可擴展的解決方案，該研究的三大亮點分別是：

同軸通孔環(huán)繞： 信號通孔被多個接地通孔環(huán)繞，形成類似同軸的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可抑制電磁干擾并確保50 Ω阻抗匹配。

一體化射頻集成： 采用microArch® S230A（精度：2 μm）3D打印系統(tǒng)制造了尺寸為5×7 mm、厚度1.6 mm、通孔直徑200 µm的聚合物結(jié)構(gòu)，成功一體化制得集成貼片天線、共面波導(dǎo)線和芯片腔體的高集成且高性能AiP基板。

精確電磁調(diào)諧： 實現(xiàn)27.94 GHz諧振頻率的基板設(shè)計與接地金屬層集成，有效抑制對芯片的電磁干擾。

微納3D打印技術(shù)并非完全替代傳統(tǒng)半導(dǎo)體封裝制備工藝，而是聚焦定制化需求、空間拓?fù)鋬?yōu)化及電氣性能提升等關(guān)鍵場景，形成對現(xiàn)有精密制造體系的戰(zhàn)略補充。

圖. 制造流程示意圖，3D打印基板上貼片天線的正視圖，3D打印基板上CPW線的光學(xué)顯微鏡圖像以及橫截面示意圖。

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向高性能、低功耗、微型化解決方案加速演進的關(guān)鍵階段，先進封裝技術(shù)已成為決定產(chǎn)業(yè)競爭力的戰(zhàn)略制高點。微納3D打印技術(shù)憑借其高精度制造、柔性設(shè)計和快速迭代的三重優(yōu)勢，正在構(gòu)建全新的技術(shù)范式。

未來，摩方也將致力于突破傳統(tǒng)工藝的結(jié)構(gòu)制造極限，率先布局微納3D打印技術(shù)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略方針，為半導(dǎo)體異構(gòu)集成提供了增效技術(shù)路徑。