有＂積層制造＂或＂加法制造＂(additive manufacturing) 別稱的 3D 打印，在半導體制程漸受矚目。3D 打印系統整合應用服務商德芮達科技 (Detekt) 總經理邱云堯表示，3D 打印可降低光罩費用、甚至完全不需光罩便能直接成像，是制作先進納米原型首選，將大幅簡化微型 LED 電路印刷、穿戴式傳感器／天線制作、扇出／扇入型晶圓級封裝 (FOWLP / FIWLP) 重布線 (RDL) 工作；預估至 2020 年，印刷電子 (Printed Electronics) 市場將達 120 億美元。
邱云堯提到，倒裝芯片凸塊 (Flip Chip bump) 因可支持機械和電子連接，且互連短、電感 (Inductance) 低、電性表現良好備受關注。由于倒裝的精細線徑、區域陣列 (Area Array) 和高密度的內部互連架構，通常需要中介載板 (interposer) 為較粗的板級組裝重布線 I/O；為了讓封裝體積更趨薄型化，業界試圖通過 RDL 技術取代中介板，有 Fan-in 和 Fan-out 兩種途徑——Fan-in 是從周邊數組向中心區域移動，雖然不需底部填充膠 (underfill)，卻會招致另一項災難：焊點會隨之變大、需仰賴更強大的 SMT 解決。
照片人物：德芮達科技總經理邱云堯 (左)、OPTOMEC 亞太區業務總監 Pascal Pierra (右)
于是，Fan-out RDL 成為業界的討論重點，舉凡 PoP、SiP 封裝皆屬此類 (包括蘋果 A10 芯片)，而底部填充膠則是改善倒裝芯片長期可靠度的關鍵。邱云堯強調，封裝對組件的整體效能影響至深、RDL 是晶圓級封裝的關鍵元素，而借助 3D 打印進行 RDL 兼具低成本和設計彈性，有助推動小量的芯片尺寸封裝 (CSP)。此外，為增加材料的可選性，德芮達科技與全球第一家研發出＂納米氣溶膠噴涂＂(Aerosol Jet) 的激光設備廠商 OPTOMEC 合作，可廣泛用于導體、隔離器、電阻、生化材料和陶瓷組件制造，對于在立體基板上制作天線尤具優勢。
圖1：OPTOMEC 3D 打印可應用于消費電子、智能工業以及物聯網的傳感器和天線
資料來源：OPTOMEC 官網
OPTOMEC 亞太區業務總監 Pascal Pierra 說明，＂納米氣溶膠噴涂＂更方便做幾何處理，適用于 10 μm～10 mm 線寬、涂布小于 100 nm 厚度的平面或立體組件，更重要的是它屬于非接觸型，能以 3D 打印迅速實現可撓式的軟性設計、制造到成型，如：應變計 (Strain Gauge) 或具延展性的醫療級硅材。它可與多種化學材料兼容：銀、銅、金導電最好，銅、鎳的焊錫性 (solderability) 較佳但電遷移 (electromigration) 較弱，而銅鎳合金能獲得較低的電阻溫度系數 (TCR)，以及較高的電阻與席貝克系數 (Seebeck coefficient，因單位溫差所產生的電壓差)。
至于為何要用激光方式噴涂？Pierra 指出激光燒結 (sintering) 擁有以下好處：1.能在低溫基板上、以局部加熱進行高溫材料燒結；2.增加氣體惰性以降低覆蓋、抑制敏感的銅基材料被氧化；3.噴涂出來的樣本可先以低功率激光干燥，之后再加大功率燒結；4.掃描速度可依功率調整 (1～20+ mm/s)；5.自限燒結反應。綜合上述考慮，＂納米氣溶膠噴涂＂是物聯網 (IoT) 設備的完整解決方案。
圖2：OPTOMEC 氣溶膠噴涂印刷電子設備
