德克萨斯大学开发3D打印芯片封装工艺，将极大地促进半导体制造

GS 5 2025-12-09 12:23:13 编辑

2025年12月6日，由德克萨斯大学奥斯汀分校领导的团队获得了美国国防高级研究计划局（DARPA）1450万美元的拨款。这笔资金将用于成立一支由学术界和产业界精英组成的工程师团队，致力于利用一种全新的3D打印方法革新半导体芯片的生产方式。这种被研究人员称为全息超表面纳米光刻（Holographic MetasurfaceNano-Lithography， HMNL）的新方法，旨在实现更快、更高效、更环保的先进电子产品生产。

HMNL的应用范围十分广泛，涵盖智能手机、机器人和航空航天等领域。它可以创造出以前无法实现的设计，例如用于电子设备储能的3D打印电容器，或是能够安装在非常规空间内的电子封装。例如，它可以让人工智能嵌入到定制化的配置中，以满足机器人或火箭的特定需求。

领导团队的德克萨斯大学奥斯汀分校科克雷尔工程学院沃克机械工程系副教授迈克尔·库里南说：“我们的目标是从根本上改变电子产品的封装和制造方式。借助HMNL，我们可以一步到位地创建复杂的多材料结构，将生产时间从数月缩短到数天。”

      研究团队已从美国国防高级研究计划局 (DARPA)获得 1450 万美元的拨款，用于开展这项工作。

      HMNL 提供了一种比传统 3D 打印技术更快、更可持续的替代方案。这项技术突破的关键在于超表面，这是一种能够编码高密度信息的超薄光学掩模。当暴露于光线下时，这些超表面会生成全息图，从而能够同时将金属和聚合物混合树脂图案化成复杂的 3D 结构。该工艺的精度极高，可以达到比头发丝还细的分辨率。

△全息超表面纳米光刻（HMNL）工艺利用亚波长图案化的超表面掩模（超表面掩模）在光固化金属-聚合物混合树脂中制作多色全息图。该工艺仅需一次曝光即可对完整的三维多材料（绝缘体和导体）纳米结构进行图案化。与传统的空间光调制器（例如数字微镜器件）相比，超表面可以编码更高的信息密度，因此，HMNL 中超表面光学器件的应用克服了传统全息 3D 打印方法中存在的分辨率低和图案化面积小等诸多挑战。此外，所生成的全息图尺寸仅受限于所制备的超表面的尺寸。利用该方法已成功在大于 30 mm × 30 mm 的区域内制备出分辨率约为 500 nm 的结构。研究证明，超表面光学器件可以通过设计，在不同颜色的光照射下产生不同的全息图案。

 

此外，HMNL工艺通过简化生产步骤、减少材料浪费，最大限度地降低了工业活动对环境的影响。速度的提升也将有助于开发独特的原型产品。

作为项目的一部分，研究人员创建了四个原型，用于各种应用，包括

商业电子产品：用于消费电子设备的扇出模块，展示了更快的生产速度和更高的设计灵活性）；

国防系统（用于高频通信和可重构电子产品的先进原型）；

非平面设计：适合复杂空间的电子封装）；

有源封装：具有机械和电气功能的结构，例如用于光学应用的精确光束指向系统）。

库里南说：“这不仅仅是让电子产品生产得更快或更便宜，而是要开启新的可能性。”

 

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