3D打印在半導體這一高端行業應用得怎么樣了？一則消息給出答案。

2025年，光刻機巨頭ASML宣布建立起了首個合格的半導體零部件3D打印供應鏈。

這也就意味著，3D打印在半導體行業不再是“小打小鬧”。筆者細查發現，當前可用于半導體行業的3D打印工藝和材料種類，可謂多種多樣，本期內容將展示相關例證。

冷噴涂增材制造——濺射靶材

制造半導體晶圓的關鍵材料之一是濺射靶材，報道指出，它的純度、致密度和成分均勻性等，對鍍膜質量具有直接影響。

筆者查詢發現，超卓航科在2025年表示，已經使用冷噴涂3D打印技術實現了靶材增材制造，而并在半導體領域實現了應用，不過應用深度和廣度仍還需要進一步拓展。

報道稱，該技術制造的濺射靶材純度、密度、性能以及沉積效率都較高、材料致密幾乎無缺陷、性能優越。

陶瓷3D打印——半導體制造設備部件

3D打印參與制造的另一類產品為半導體制造設備中的關鍵部件，如晶圓搬運機器人手臂、靜電卡盤、真空吸盤等，以及氣相沉積工藝室的內部材料等。

這些部件采用氮化鋁、氧化鋁、氮化硅等技術陶瓷，他們具有很高的機械穩定性、電絕緣性和耐化學腐蝕性，以及熱穩定性。

如今，這幾類材料的3D打印已經到達批量化制造水平，尤其是采用基于光固化的陶瓷3D打印技術。

奧地利Lithoz公司在陶瓷3D打印領域具有很高的知名度，其最近展示了一個關于原子層沉積環（ALD）的案例。

Lithoz公司陶瓷3D打印的原子層沉積環

奇遇科技3D打印的氧化鋁陶瓷P曲面

Lithoz所開發的LCM技術可實現以前無法實現的復雜設計，具有針對關鍵細節的光滑表面，無需連接和組裝。通過將多種功能集成到單個組件中并使用基于增材制造的設計，不僅可以減輕重量，還可以提高成本效益。此外，由于其穩定的過程控制，LCM工藝可實現可靠的批量生產。

Prodways制造： 中 央處理單元上的白色隔離

除此之外，3D打印技術參考還注意到， Prodways針對半導體行業推出了A100 和A110氧化鋁漿料，這兩種材料均為高純度、快速固化的氧化鋁樹脂，具備滿足半導體加工要求的多種特性，包括優異的耐磨性、熱穩定性和化學惰性。該公司能夠3D打印尺寸為150μm、層厚為50μm （取決于材料和配置）的部件。

Prodways為半導體市場提供兩種定制方案，使制造商能夠優化精細小型零件和大型復雜零件的生產，同時不影響性能或可靠性。

微型3D打印技術——制造超高精度探針

半導體行業中的探針是連通芯片/晶圓與測試設備進行信號傳輸的核心零部件，對半導體產品的質量控制起著重要作用。

由于半導體產品的體積較小，尤其是芯片產品的尺寸非常細微，探針的尺寸要求達到微米級別，是一種高端精密電子元器件，其制造技術含量高。

3D打印技術參考注意到，專注于微型金屬部件3D打印的瑞士公司Exaddon正在制造該高精尖部件。其表示，目前探針測試難以實現40μm以下的間距，Exaddon的微型3D打印技術克服了這些挑戰，其擅長制造高縱橫比的獨立結構，可以制造尺寸小于20μm的高質量金屬部件。

Exaddon微型3D打印技術制造探針

該公司展示了MicroLED測試陣列，采用3D打印技術直接打印在間距小于20μm的預制圖案走線上。該演示陣列擁有128個探針，X軸最小間距為 18.5μm，Y 軸最小間距為9.5μm，Z 軸最小間距為±2μm。Exaddon的探針陣列尺寸約為其他公司探針陣列的10%，可使MicroLED測試儀的效率提高64倍。

Exaddon128探針陣列的光學顯微圖像，該陣列直接3D打印在接觸墊上

激光3D打印

高精度制造半導體設備部件

半導體設備的精度和可靠性直接影響半導體制造工藝的效率和良率，如今，激光粉末床熔融3D打印因高精度、一體化和復雜結構制造優勢在半導體行業取得最多的應用。ASML制定的針對3D打印供應商的全面審核和資格認證方案，也是針對于該類型3D打印工藝。

晶圓臺是半導體制造中的關鍵部件，通過面向增材制造的設計，可以優化內部冷卻通道和表面結構，從而顯著改善表面溫度和熱梯度，同時降低時間常數。憑借只有增材制造才能實現的獨特設計，可以高效散熱；通過結構優化提高可靠性，提升系統吞吐量和精度，并提升整體性能。

3D Systems 3D打印的晶圓臺熱管理部件

3D Systems推出的一款半導體晶圓臺熱管理3D打印部件，突出了該技術的巨大潛力。它具有對稱的放射狀排列長條形結構，從中心向外輻射，形成類似扇葉的形狀，表面分布著多個大小不一的點陣以及翅片，整體設計精密，通過3D打印實現一體化制造，可用于高效散熱。

該公司展示的另一個應用是用于半導體制造中均勻沉積材料的噴頭。噴頭的孔徑結構和溫度穩定性是決定沉積均勻性的重要因素。LPBF 3D打印技術可控制沉積的非圓柱形噴嘴的幾何形狀、用于散熱的更復雜的冷卻通道，以及用于防止泄漏的強化組件。數千個小孔通過3D打印制造，對成本和生產時間的影響幾乎可以忽略不計。

3D Systems 3D打印的沉積噴頭

半導體設備關鍵部件要求材料具有優異的耐腐蝕性，同時不影響性能或系統正常運行時間。3D打印技術參考注意到，EOS推出了一種商業純鎳合金NiCP，純度最低達99.0%。該材料的推出改變了半導體制造商的元件設計和生產方式，消除了保護性電鍍的傳統限制，同時提高了元件的使用壽命。

增材制造技術在 行業的應用潛力巨大，其應用范圍及工藝類型，相信要遠超過本文所列舉的示例與類型。

但3D打印的零件質量相信在該行業也有著極高的要求。ASML的QAM團隊針對特定增材制造工藝執行了故障模式評估，要求供應商根據專家意見完善風險定義。其核心目標是減少影響工藝輸出可重復性的工藝變量，為半導體制造等高風險行業的標準化增材制造生產樹立標桿。

注：本文由3D打印技術參考創作，未經授權，謝絕轉載。