激光直接成型實(shí)現低成本3D集成電路

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

　　以易于實(shí)現金屬鍍層

　　在selectConnect Technologies公司獲得專(zhuān)利的selectConnect金屬化過(guò)程中，第一步是化學(xué)鍍銅，暴露著(zhù)金屬微粒的粗糙表面，創(chuàng )建一個(gè)負電勢，實(shí)現銅層的沉積。由于銅的抗氧化性能相對較差，因此后來(lái)大多數3D-mid都選擇化學(xué)鍍鎳。當然，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(shí)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。當然，根據實(shí)際應用需求，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?xún)?，因為鍍金層的過(guò)程并不是一個(gè)自催化過(guò)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。

　　應用與限制

　　目前，LDS技術(shù)最常見(jiàn)的應用領(lǐng)域是無(wú)線(xiàn)天線(xiàn)和載流電路。利用LDS技術(shù)，可以將手機天線(xiàn)集成到手機內部的一個(gè)功能性塑料元件上，從而消除了對單獨金屬天線(xiàn)的需求。在集成手機天線(xiàn)應用中，LDS技術(shù)的好處發(fā)揮得淋漓盡致：既實(shí)現了部件整合和產(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合，以配置不同的天線(xiàn)布局。目前，市場(chǎng)中很多手機天線(xiàn)的制造都是利用LDS技術(shù)實(shí)現的。

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

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

　　隨著(zhù)安裝表面貼裝元件靈活性的增加，現在基本上已經(jīng)可以將電子線(xiàn)路板作為機械塑料元件的一部分了(見(jiàn)圖3)。對于需要無(wú)鉛回流焊的應用，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(shù)脂，可以承受必要的高溫。在塑料元件中，也可以創(chuàng )建過(guò)孔用于連接元件的兩側，這為設計師帶來(lái)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(guò)孔的表面需要進(jìn)行激光活化處理，因此過(guò)孔的設計可以采用簡(jiǎn)單的圓錐形來(lái)實(shí)現。

　　圖3：用LDS技術(shù)制造的用于醫療器械中的電路板，

　　顯示了注塑元件與電子線(xiàn)路和表面貼裝元件的一種獨特集成方式

　　LDS技術(shù)在醫療領(lǐng)域也開(kāi)辟出了廣泛的應用天地。除了用于制造靜脈調節器、血糖儀、牙科工