有＂积层制造＂或＂加法制造＂(additive manufacturing) 别称的 3D 打印，在半导体制程渐受瞩目。3D 打印系统整合应用服务商德芮达科技 (Detekt) 总经理邱云尧表示，3D 打印可降低光罩费用、甚至完全不需光罩便能直接成像，是制作先进纳米原型首选，将大幅简化微型 LED 电路印刷、穿戴式传感器／天线制作、扇出／扇入型晶圆级封装 (FOWLP / FIWLP) 重布线 (RDL) 工作；预估至 2020 年，印刷电子 (Printed Electronics) 市场将达 120 亿美元。
邱云尧提到，倒装芯片凸块 (Flip Chip bump) 因可支持机械和电子连接，且互连短、电感 (Inductance) 低、电性表现良好备受关注。由于倒装的精细线径、区域阵列 (Area Array) 和高密度的内部互连架构，通常需要中介载板 (interposer) 为较粗的板级组装重布线 I/O；为了让封装体积更趋薄型化，业界试图通过 RDL 技术取代中介板，有 Fan-in 和 Fan-out 两种途径——Fan-in 是从周边数组向中心区域移动，虽然不需底部填充胶 (underfill)，却会招致另一项灾难：焊点会随之变大、需仰赖更强大的 SMT 解决。
照片人物：德芮达科技总经理邱云尧 (左)、OPTOMEC 亚太区业务总监 Pascal Pierra (右)
于是，Fan-out RDL 成为业界的讨论重点，举凡 PoP、SiP 封装皆属此类 (包括苹果 A10 芯片)，而底部填充胶则是改善倒装芯片长期可靠度的关键。邱云尧强调，封装对组件的整体效能影响至深、RDL 是晶圆级封装的关键元素，而借助 3D 打印进行 RDL 兼具低成本和设计弹性，有助推动小量的芯片尺寸封装 (CSP)。此外，为增加材料的可选性，德芮达科技与全球第一家研发出＂纳米气溶胶喷涂＂(Aerosol Jet) 的激光设备厂商 OPTOMEC 合作，可广泛用于导体、隔离器、电阻、生化材料和陶瓷组件制造，对于在立体基板上制作天线尤具优势。
图1：OPTOMEC 3D 打印可应用于消费电子、智能工业以及物联网的传感器和天线
资料来源：OPTOMEC 官网
OPTOMEC 亚太区业务总监 Pascal Pierra 说明，＂纳米气溶胶喷涂＂更方便做几何处理，适用于 10 μm～10 mm 线宽、涂布小于 100 nm 厚度的平面或立体组件，更重要的是它属于非接触型，能以 3D 打印迅速实现可挠式的软性设计、制造到成型，如：应变计 (Strain Gauge) 或具延展性的医疗级硅材。它可与多种化学材料兼容：银、铜、金导电最好，铜、镍的焊锡性 (solderability) 较佳但电迁移 (electromigration) 较弱，而铜镍合金能获得较低的电阻温度系数 (TCR)，以及较高的电阻与席贝克系数 (Seebeck coefficient，因单位温差所产生的电压差)。
至于为何要用激光方式喷涂？Pierra 指出激光烧结 (sintering) 拥有以下好处：1.能在低温基板上、以局部加热进行高温材料烧结；2.增加气体惰性以降低覆盖、抑制敏感的铜基材料被氧化；3.喷涂出来的样本可先以低功率激光干燥，之后再加大功率烧结；4.扫描速度可依功率调整 (1～20+ mm/s)；5.自限烧结反应。综合上述考虑，＂纳米气溶胶喷涂＂是物联网 (IoT) 设备的完整解决方案。
图2：OPTOMEC 气溶胶喷涂印刷电子设备
