當增材制造與人工智能、數字孿生技術(shù)深度融合，微電子封裝技術(shù)正在向自適應智能系統進(jìn)化。隨著(zhù)半導體器件向微型化、三維集成化方向加速演進(jìn)，傳統封裝工藝的局限性日益凸顯。在這關(guān)鍵轉折點(diǎn)上，以休斯研究實(shí)驗室（HRL Laboratories）為代表的科研機構，正通過(guò)3D打印技術(shù)重塑微電子封裝的底層邏輯，開(kāi)啟產(chǎn)業(yè)變革的新篇章。

在微電子技術(shù)向三維異構集成演進(jìn)的關(guān)鍵階段，低溫共燒陶瓷（LTCC）和高溫共燒陶瓷（HTCC）技術(shù)雖在規?；a(chǎn)中占主導，但其二維層壓-燒結工藝存在局限性，導致電氣布線(xiàn)受限，面臨幾何自由度不足、集成密度瓶頸和異質(zhì)集成障礙等挑戰。特別是在紅外焦平面陣列（FPA）的異質(zhì)集成中，傳統平面中介層難以滿(mǎn)足曲面探測器的精準對接需求，導致信號路徑和阻抗匹配問(wèn)題。

休斯研究實(shí)驗室作為波音與通用汽車(chē)共同孕育的創(chuàng )新引擎，在Tobias Schaedler博士的帶領(lǐng)下，通過(guò)摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）3D打印技術(shù)實(shí)現了陶瓷封裝領(lǐng)域的革命性突破。這項技術(shù)不僅攻克了傳統工藝的物理極限，更重新定義了微電子系統的集成范式，為半導體產(chǎn)業(yè)開(kāi)啟了全新的技術(shù)維度。

研究團隊設計并利用摩方精密microArch® S230 （精度：2 μm）3D打印系統打印后高溫熱解得到含有通孔陣列的陶瓷中介層，其中通孔的直徑與間距分別小至9 μm和18 μm。在此基礎上，采用熔融滲透技術(shù)對通孔進(jìn)行金屬化處理，構建了電氣路徑，開(kāi)創(chuàng )了通孔布線(xiàn)的新篇章，實(shí)現了包括彎曲和傾斜通孔在內的復雜布線(xiàn)，為微電子系統的三維集成封裝提供了創(chuàng )新方案。

圖1. 3D打印中介層制造原理圖。

本研究展示了兩種創(chuàng )新中介層設計：一是彎曲型中介層，其設計理念是為了實(shí)現彎曲紅外探測器與平面讀出集成電路（ROIC）的有效連接；二是扇出型中介層，該設計成功將通孔陣列的間距從60μm擴展至220μm。這兩種中介層的實(shí)現，需依賴(lài)于數千個(gè)彎曲和傾斜通孔的精確制造，這一技術(shù)高度超越了傳統微電子加工方法的局限。

圖2. 彎曲型中介層。

圖3. 扇出型中介層。

隨后，研究團隊測試出金屬化處理后的通孔電阻約為4 x 10-8 ??m，與銀和銅的電阻值處于同一數量級，通過(guò)微納3D打印技術(shù)制造的彎曲和傾斜通孔結構，可突破傳統工藝的布線(xiàn)限制，為高分辨率成像傳感器提供緊湊型系統解決方案。

在這場(chǎng)由增材制造驅動(dòng)的陶瓷封裝技術(shù)創(chuàng )新中，休斯研究實(shí)驗室的實(shí)踐印證了三點(diǎn)產(chǎn)業(yè)規律：精密制造需回歸材料本源，工藝創(chuàng )新需突破維度約束，技術(shù)突破需構建跨學(xué)科協(xié)同。未來(lái)，隨著(zhù)微納3D打印技術(shù)的加入，將會(huì )進(jìn)一步重構電子器件的物理形態(tài)，開(kāi)啟智能硬件進(jìn)化的新維度，更催生出具備環(huán)境感知與自主優(yōu)化的新一代智能精密硬件。