综述：微纳增材制造在单颗芯片先进电子封装中的应用

这篇综述系统阐述了微纳增材制造（AM）技术如何突破传统封装局限，通过3D天线、铜柱微凸点（Cu pillar micro-bumps）和重分布层（RDL）等创新应用，实现高密度互连、异质集成（heterogeneous integration）和热管理优化，为高性能芯片研发提供低成本、定制化解决方案。

　　

微纳增材制造开启芯片封装新纪元

结构制造的革命性突破
微纳增材制造技术以纳米级精度构建复杂三维结构，彻底改变了传统光刻工艺的平面限制。通过金属纳米颗粒喷印（如银/铜墨水）与电化学沉积技术，可在室温下直接成型微米级铜柱凸点，其电导率达3.14 mS/cm。特别值得关注的是香港科技大学开发的聚合物核心铜柱技术，通过气溶胶喷射3D打印实现柔性-刚性复合结构，使热循环寿命提升32%，跌落测试性能增强411%。

三维天线：性能跃迁的关键
激光3D打印的半球形螺旋天线在5GHz频段展现出革命性优势：与平面天线相比，反射系数降低50%，增益提高6dB（达10.2dBi）。为避免高温激光损伤芯片，低熔点共晶金属直写技术应运而生，在保持10μm精度的同时将加工温度控制在150°C以下。这种天线结构特别适用于6G通信的波束赋形，其多频段覆盖能力为军事和量子通信提供了新可能。

异质集成的低温解决方案
针对光电子芯片集成难题，双光子聚合（TPP）技术可打印直径2μm的自由形态聚合物波导，将InP激光器与硅光电路的插入损耗降至0.4dB。而在电学互联领域，微流控化学沉积（MELI）技术实现了室温铜-铜键合，通过往复流设计使沉积均匀性达±5%，但需注意甲醛还原反应产生的H₂气泡会导致约2μm孔隙，目前通过镍掺杂可将孔隙率控制在1%以下。

热管理的多尺度创新
3D打印的层级微纳结构表面将喷雾冷却性能推向极致：在1cm²面积实现1273W/cm²热通量，传热系数达443.7kW/(m²·K)。针对局部热点，定制化微喷流冷却器可降低36%热阻，而碳纳米管（CNT）面内融合技术则通过化学气相沉积（CVD）构建垂直导热通路，其热导率比传统TIM材料高两个数量级。

工业化进程的挑战与机遇
当前技术瓶颈主要体现在：电化学沉积的气泡控制、聚合物光波导的光老化（1000小时衰减约15%）、以及铜墨水氧化稳定性等。未来发展方向呈现双路径：一方面聚焦量子封装等尖端领域，开发亚微米精度多材料打印；另一方面推动面板级（PLP）量产技术，通过多喷嘴并行制造将吞吐量提升10倍。这种"尖端突破+规模应用"的协同发展模式，正推动微纳增材制造从实验室走向半导体生产线。