基于增材制造的芯片定制化封装设计
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2024-01-04
18:31:40
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基于增材制造技术的定制化芯片封装设计
摘要：当前，以增材制造（亦称 3D 打印）为代表的新制造技术，其基础研究、关键技术、
产业孵化等都在快速发展。增材制造技术完全改变了产品的设计制造过程，被视为诸多领域
科技创新的“加速器”、支撑制造业创新发展的关键基础技术；进一步改变了产品的生产模
式，驱动定制化、个性化、分布式制造；通过云制造并与大数据技术结合，加快传统制造升
级，实现制造的个性化、智能化、社会化；对制造业起到巨大的推动和颠覆性变革作用，助
推航空、航天、能源、国防、汽车、生物医疗等领域核心制造技术的突破和跨越式发展。
增材制造技术的优势
增材制造是以数字模型为基础，将材料逐层增加以制造三维结构实体的智能制造技术。跟
传统的减材制造（如机加工）和等材制造（如铸锻焊）相比，增材制造技术在复杂结构件的
制造领域有不可替代的优势。
设计上的自由度：在机加工、铸造或模塑生产当中，复杂设计的代价高昂，其每项细节都
必须通过额外的刀具或其它步骤进行制造。相比而言，在增材制造当中，部件的复杂度极少
需要或根本无需额外考虑。增材制造可以构建出其它制造工艺所不能实现或无法想像的形状,
可以从纯粹考虑功能性的方面来设计部件，而无需考虑与制造相关的限制。
小批量生产的经济型：增材制造过程无需生产或装配硬模具，且装夹过程用时较短，因此
它不存在那些需要通过大批量生产才能抵消的典型的生产成本。增材工艺允许采用非常低的
生产批量，包括单件生产，就能达到经济合理的打印生产目的。
高材料效率：增材制造部件，特别是金属部件，仍然需要进行机加工。增材制造工序经常
不能达到关键性部件所要求的最终细节、尺寸和表面光洁度的要求。但是所有近净成形工艺
当中，增材制造是净成形水平最高的工艺，其后续机加工所必须切削掉的材料数量是很微量
的。
生产可预测性好：增材制造的构建时间经常可以根据部件设计方案直接预测出来，这意味
着生产用时可以预测得很精确。随着增材制造业的拓展，制造商对于自己的制造时间表编制
将拥有严密得多的控制力。
减少装配：对于许多技术成熟的产品来说，这是一项由增材生产工艺所引进的根本性变革
的要素。通过增材制造所构建的复杂形状可以一体成形，取代那些目前还需采用众多部件装
配而成的产品。这意味着增材工艺所带来的节省效果包括了省去了之前需投入到装配工序的
工作量、需涉及的坚固件、钎焊或焊接工序，还有单纯为了装配操作而添加的多余表面形状
和材料。
制造工艺流程
增材制造工艺主要包括以下五个步骤：3D 建模，数据处理，设备准备，加工，后处理，
应用。如下所示：
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