气溶胶喷射打印 AJ HD2
10μm超精细打印，20μm最小线间距
打印吞吐量高，适配工业批量生产
高频性能优异，适配40GHz以上信号传输
5mm离面打印，支持非平面共形沉积
无接触加工，保护精密芯片与封装器件
兼容工业标准，可接入自动化生产线
支持多种半导体先进封装工艺
工艺参数可精准调控，批次一致性好
产品介绍
Aerosol Jet HD2（AJ HD2）产品介绍
总体介绍
Aerosol Jet HD2是Optomec推出的高端工业级气溶胶喷射打印设备，定位于高频率射频器件、半导体先进封装、高密度电子互连等高端应用场景，是兼顾高精度、高吞吐量与高兼容性的专业电子制造平台。该设备在Optomec经典气溶胶喷射技术基础上进行了升级，重点优化了打印精度、加工效率与高频信号传输性能，可打印线宽低至10微米、间距低至20微米的精细电子结构，同时大幅提升了互连线路的打印速度，满足工业级批量生产的需求。AJ HD2采用高精度直线电机运动系统与先进的视觉对位技术，实现了0.1μm的运动分辨率，可在单一大尺寸工作区内完成无接触式加工，对单个芯片无任何键合力，有效保护精密半导体器件。设备支持可编程序列软件与SMEMA在线传送带选装，可无缝集成到工业生产线中，实现自动化、连续化生产，同时兼容SEMI S2/S8、CE、CSA等行业标准，满足半导体与电子制造的行业规范。该设备的材料适配性同样出色，可加工导电、介电、电阻等各类功能性材料，同时支持高达5mm的离面打印距离，可在非平面、异形封装器件上完成高精度沉积，为传统半导体封装工艺的发展增添了更多可能。目前，AJ HD2已成为5G通信、射频微波、先进半导体封装等领域的重要制造装备，可替代传统引线键合工艺，有效提升器件的高频性能与集成密度，为下一代小型化、高频率电子设备的制造提供了技术支撑。
工作原理
Aerosol Jet HD2基于优化后的气溶胶喷射打印（AJP）技术，主要工作流程为雾化-液滴分选-空气动力聚焦-高速沉积-工艺控制，在保留经典AJP技术优势的基础上，对雾化效率、聚焦精度、运动控制进行了升级，实现了高精度与高吞吐量的双重提升。首先，设备对纳米颗粒基液态墨水进行雾化处理，采用超声雾化与气动雾化双模式，可根据材料特性选择适配方式，雾化后形成直径1~5微米的均匀气溶胶液滴，相比传统型号，其雾化效率更高，液滴均匀性更好，为高精度打印提供了基础。随后，雾化后的气溶胶进入液滴分选与致密化环节，该环节会精准剔除过大或过小的液滴，只保留粒径均匀的液滴，提升气溶胶的致密性，从而保证打印线路的均匀性与一致性，减少打印缺陷。接下来，设备采用高纯度氮气作为环形保护与聚焦气体，在打印头内形成强空气动力聚焦流，将气溶胶液滴束压缩为更细窄的高速射流，射流速度可达100m/s，且能在高达5mm的离面距离下保持稳定聚焦，这一特性使其可在非平面、异形半导体封装器件上完成共形沉积，同时无任何接触力作用于基材，有效保护精密芯片与封装器件。之后，设备的高精度直线电机运动系统驱动打印头做高速、精准的运动，运动分辨率达0.1μm，可根据预设的CAD路径，将气溶胶射流以每秒3点到48点的速度精准沉积在目标位置，实现高密度、高精细度电子互连线路的快速打印，相比AJ 5X，其打印吞吐量大幅提升，满足工业级批量生产的需求。最后，设备通过数字配方控制系统对整个打印过程进行实时监测与精准调控，包括雾化参数、气体流量、打印速度、基材温度等，同时配备高精度视觉对位系统，实现打印过程的实时校准，保证打印精度与批次生产的一致性；设备还支持激光与UV固化选装，可根据材料特性完成原位后处理，进一步提升加工效率与产品性能。
优势和主要特点
Aerosol Jet HD2的主要优势集中在高打印精度、高工业吞吐量、优异的高频性能、强工业兼容性四大方面，同时在材料适配、加工灵活性、工艺稳定性上保持了Optomec AJP技术的传统优势，是面向高端电子制造的工业级平台。在打印精度与精细度上，设备可实现10微米的最小打印线宽与20微米的最小线间距，运动分辨率达0.1μm，点位重复精度高，配合高精度视觉对位系统，可实现微米级的精准沉积，满足半导体先进封装、高频射频器件对超精细电子结构的制造需求，其打印精度优于传统的引线键合、丝网印刷工艺，可实现更高的器件集成密度。在工业吞吐量与生产效率上，设备提升了互连线路的打印速度，可实现每秒3点到48点的高速打印，尤其在堆叠芯片的互连打印中，效率优势显著；同时支持可编程序列软件与SMEMA在线传送带选装，可无缝接入工业自动化生产线，实现连续化、批量化生产，相比科研型设备，其生产效率提升显著，满足工业级制造的需求。在高频信号传输性能上，设备打印的3D互连线路可替代传统的引线键合工艺，有效降低线路的电感值，在40GHz以上的高频信号传输中表现优异，解决了传统工艺在高频率下信号损耗、干扰的问题，为5G通信、射频微波、毫米波器件的制造提供了有效技术支撑。在工业兼容性与标准化上，设备兼容SEMI S2/S8、CE、CSA等半导体与电子制造行业的标准，可满足高端制造的行业规范；同时设备的设计符合工业生产线的布局要求，选装的在线传送带可实现基材的自动上下料，提升生产线的自动化程度。在加工灵活性与基材适配性上，设备支持高达5mm的离面打印距离，可在非平面、异形、3D封装器件上完成共形沉积，无任何接触力作用于基材，有效保护精密芯片与器件；同时可适配导电（银、铜、金）、介电（聚酰亚胺、UV固化丙烯酸酯）、电阻、光刻胶等各类材料，可打印3D互连线路、重分布层（RDL）、封装级屏蔽层等多种电子结构，适配半导体先进封装的多种工艺需求。在工艺稳定性与可控性上，设备配备数字配方控制系统，可对所有打印参数进行精准调控与存储，实现工艺参数的标准化管理，保证批次生产的一致性；同时设备配备工艺实时监测与自动报警系统，可及时发现打印过程中的异常情况，减少产品不良率，提升生产稳定性。此外，设备采用单一大尺寸工作区设计，无需频繁更换基材，提升了加工效率；同时支持离线CAD/CAM编程，可快速将半导体封装设计方案转化为打印路径，缩短产品研发与量产的周期。与传统半导体封装工艺相比，AJ HD2无需制作专用模具与夹具，实现了无模具加工，降低了小批量、定制化高端器件的生产成本，同时提升了器件的设计灵活性。
Aerosol Jet HD2 型号具备很好的材料兼容性与高度开放的材料体系，可更好的适配电子器件研发全流程所需的各类功能材料，涵盖导电纳米颗粒油墨（金、银、碳纳米管、MXene 等）、多种高性能聚合物（热固性聚合物、UV 固化光聚合物及聚酰亚胺等溶剂基聚合物）、绝缘材料、高性能胶粘剂、蚀刻剂，乃至蛋白质、DNA 等生物材料。设备支持材料开源使用，用户既可直接选用成熟商用材料墨水，也可自主研发定制化功能材料，灵活满足科研与产业化多元需求。下图为已通过论文验证与实际测试的材料体系，更多新材料仍在持续开发中。
Aerosol Jet 完全开源一支持商业&自主开发的任何材料 | ||
金属 | 电阻 | 非金属导电 |
金、铂、银、镍、铜、铝 铟(开发中) | Carbon Ruthenate/ 钌酸盐 | 单壁碳纳米管 多壁碳纳米管 PEDOT:PSS |
电介质&粘合剂 | 半导体 | 其他 |
聚酰亚胺(PI) BaTiO₃ 聚乙烯吡咯烷酮(PVP) Teon AF SU-8 粘合剂 不透明涂层 (Opaque coatings) 紫外线粘合剂 (UV adhesives) 紫外线丙烯酸树脂 (UV acrylics) | 有机半导体 单壁碳纳米管 | 一般溶剂、酸和碱 光刻胶 DNA、蛋白质、酶、细胞 石墨烯 钙钛矿 Mxene 或自主开发的任何材料 |
应用领域和应用案例
Aerosol Jet HD2主要面向半导体先进封装、5G/6G通信、射频微波器件、航空航天高端电子、汽车雷达等高端应用领域，有效解决高频率、高集成度、小型化电子器件的制造需求，是下一代高端电子设备制造的重要装备。在半导体先进封装领域，该设备可用于芯片的3D互连线路、重分布层（RDL）、晶圆级封装、裸片直印等工艺，替代传统的引线键合与倒装焊工艺，提升封装密度与信号传输效率，适用于异构集成、堆叠芯片DRAM等先进封装形式，可有效降低器件体积，提升芯片的集成度。在5G/6G通信与射频微波领域，可打印高频RF互连、微波器件、毫米波天线等，其打印的线路具有低电感、低损耗的特点，在60GHz以上的高频信号传输中表现优异，可用于5G基站、射频模块、卫星通信设备的器件制造，提升通信设备的性能与小型化程度。在航空航天高端电子领域，可在航空航天异形结构件与精密器件上打印共形电子线路与互连结构，实现电子器件与结构件的一体化集成，减少器件体积与重量，提升装备的可靠性与性能，适用于卫星、无人机、航空发动机监测设备等高端装备。在汽车雷达领域，可用于车载毫米波雷达的核心射频器件制造，提升雷达的探测精度与信号传输效率，适配智能网联汽车的制造需求。在电子器件屏蔽领域，可直接在封装芯片上打印导电墨水屏蔽层，实现封装级的电磁屏蔽，提升器件的抗干扰能力，替代传统的金属屏蔽罩工艺，有效降低器件体积。典型应用案例中，该设备已被用于堆叠芯片DRAM的3D互连打印，替代传统的针脚键合，降低了线路的环高，提升了有源硅面积的利用率；同时在晶圆级封装中，实现了裸片上直接打印3D互连与RDL，推动了下一代半导体封装技术的发展。此外，该设备还被射频器件制造商用于高频微波互连的制造，解决了传统工艺在高频率下的性能瓶颈。
设备参数
| 吞吐量 | 准确度/重复性 | 打印线路尺寸 | 工作区域 | 材料 |
每秒3根点到点导线堆叠芯片上每秒最高达48根导线 |
+/-5μm over 25 mm +/-2μm over 25mm |
可变范围10-860 μm 间距：最小可达20μm 厚度：<1-10+μm |
300×300 mm(XY) 100 mm(Z) | 导体：银、铜、金，铝， 镍，铟(开发中) 电介质：聚酰亚胺、紫 外光固化丙烯酸酯 光刻胶 超材料：石墨烯，钙钛矿、 MXene |
| 运动系统 | 过程控制 | 软件 | 视野 | 雾化器 |
XY:直线电机 Z:循环滚珠丝杠 0.1μm分辨率的 数字增量编码器 |
数字配方控制用于过程监控的自动报警 |
CAD/CAM离线编程 易于编程、自动化制成、运动和视觉系统 | Cognex Vision 工具： Blob、 Edge、PatMAX 12 MPUSB 3.0 RGB LED照明 | 超声雾化 (1-15 Cps) 或 气动雾化 (1-1000 Cps) |
| 电源 | 200-250 VAC单相50/60 HZ |
| 氮气 | 50 PSI@28 SLPM(MAX) |
| 尺寸 | 1168×1525×2185mm(46×60×86英寸) |
| 重量 | 1250磅(567 KG) |
| 地板 | 4”(102 mm)连续衬垫厚度 |
资料下载
Aerosol Jet 200是一款紧凑型台式气溶胶喷射打印设备，定位于专业级科研试制、材料工艺开发与小批量定制化生产，是一款兼顾精细打印精度、多材料兼容性与操作便捷性的高性价比平台，主要面向高校、科研机构、材料开发商及小型电子制造企业。
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