激光直接成型實現(xiàn)低成本3D集成電路

　　圖2：激光直接成型(LDS)刻蝕高分子材料，進而創(chuàng)造出一個活化的粗糙表面，

　　以易于實現(xiàn)金屬鍍層

　　在selectConnect Technologies公司獲得專利的selectConnect金屬化過程中，第一步是化學(xué)鍍銅，暴露著金屬微粒的粗糙表面，創(chuàng)建一個負電勢，實現(xiàn)銅層的沉積。由于銅的抗氧化性能相對較差，因此后來大多數(shù)3D-mid都選擇化學(xué)鍍鎳。當(dāng)然，也可以選擇沉積金層，金層將提供更為卓越的抗抗氧化性能，同時還能為表面貼裝元件提供理想的安裝面。對于這些金屬鍍層，典型的鍍層厚度為：銅為100~600微英寸(1英寸=24.5);鎳為50~100微英寸;金為3~8微英寸。當(dāng)然，根據(jù)實際應(yīng)用需求，如承載更大的電流，銅和鎳的鍍層可以更厚些。但是金層的厚度必須限制在8微英寸以內(nèi)，因為鍍金層的過程并不是一個自催化過程。如果需要較厚的金鍍層，那么化學(xué)鍍金層是一種可行的選擇方案。

　　應(yīng)用與限制

　　目前，LDS技術(shù)最常見的應(yīng)用領(lǐng)域是無線天線和載流電路。利用LDS技術(shù)，可以將手機天線集成到手機內(nèi)部的一個功能性塑料元件上，從而消除了對單獨金屬天線的需求。在集成手機天線應(yīng)用中，LDS技術(shù)的好處發(fā)揮得淋漓盡致：既實現(xiàn)了部件整合和產(chǎn)品小型化，又減少了部件組裝工作，這對于大批量生產(chǎn)和降低手機成本至關(guān)重要。此外，LDS技術(shù)還很容易與快速成型相結(jié)合，以配置不同的天線布局。目前，市場中很多手機天線的制造都是利用LDS技術(shù)實現(xiàn)的。

　　除了集成手機天線應(yīng)用外，目前LDS技術(shù)正在拓展到更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。從本質(zhì)上講，LDS技術(shù)是將電子線路集成到了機械塑料元件上。如果沒有LDS技術(shù)，那么至少需要一個單獨的電路板或柔性電路來承載電子線路。

　　面對封裝方面的限制，設(shè)計人員自然而然地會在電路布局方面挑戰(zhàn)極限，他們希望電子線路越來越細，兩條線路之間的間隔越來越小。由于LDS技術(shù)使用的光束直徑為65μm，當(dāng)然這是理論上最小的寬度，而在實際加工過程中，最小寬度至少是理論值的兩倍。對于兩條線路之間的間隔，其最小間隔必須要保證在鍍層過程中，不會導(dǎo)致兩根平行的電子線路相交(短路)。根據(jù)迄今為止的實踐經(jīng)驗，適合生產(chǎn)的最小電子線路寬度和線路之間的間隔分別為0.008英寸(8mil)和0.010英寸(10mil)。當(dāng)然，在技術(shù)上可能還可以實現(xiàn)更小的電路線寬和電路間隔，但是在實際加工中需要認真考慮設(shè)計的各個方面，確保能夠為大批量生產(chǎn)提供一個足夠可靠的加工過程。

　　隨著安裝表面貼裝元件靈活性的增加，現(xiàn)在基本上已經(jīng)可以將電子線路板作為機械塑料元件的一部分了(見圖3)。對于需要無鉛回流焊的應(yīng)用，聚合物L(fēng)CP和PPA可承受典型的回流焊溫度;BASF公司提供的聚酰胺PA6/6T樹脂，可以承受必要的高溫。在塑料元件中，也可以創(chuàng)建過孔用于連接元件的兩側(cè)，這為設(shè)計師帶來了更大的靈活性，因為這樣就可以在元件的兩面布置電路了。由于過孔的表面需要進行激光活化處理，因此過孔的設(shè)計可以采用簡單的圓錐形來實現(xiàn)。

　　圖3：用LDS技術(shù)制造的用于醫(yī)療器械中的電路板，

　　顯示了注塑元件與電子線路和表面貼裝元件的一種獨特集成方式

　　LDS技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域也開辟出了廣泛的應(yīng)用天地。除了用于制造靜脈調(diào)節(jié)器、血糖儀、牙科工