3D列印用到晶片上 西湖大學這項技術厲害在哪兒

周南嘉在西湖大學精密智造實驗室。 嚴粒粒 攝

11月6日，記者走入西湖大學精密智造實驗室看到，一根細細的金屬探針正在一塊名片大小的電路板上循環畫圈，探針內流下的液體逐漸圍成一個圓環。「這是我們通過3D列印而成的微電極陣列，再用矽膠進行二次加工後，可用於藥物機理檢測等領域，檢測效率將大大提升。」正在顯示屏前監測情況的西湖大學工學院周南嘉實驗室博士生朱沛然說。

正在顯示屏前監測情況的西湖大學工學院周南嘉實驗室的兩位學生。 嚴粒粒 攝

這是西湖大學工學院特聘研究員周南嘉團隊自主研發的微米級精度三維3D精密製造技術的一角。該技術為目前國內最高精度的電子3D列印，以新材料作為突破3D列印精度極限的核心，設計全新的3D列印功能材料，實現了百納米至微米級別電子3D列印。

近日，由周南嘉創立的西湖未來智造公司完成了數千萬元的天使輪融資。

「我們做的最小尺度的3D列印，就是直接在晶片上用3D列印進行加工。」周南嘉說。通過實現超高精度，周南嘉團隊將3D多材料列印技術引入到晶片級高端製造領域，利用3D列印技術進行三維高精度光電封裝、製造高頻無源器件，例如可將天線尺寸縮小到十微米至百微米級別。周南嘉說，這一做法較現有的加工方式，在精度上提升了1到2個數量級，從而使得3D列印技術得以應用到毫米波技術、光通訊、微型機器人、柔性電子等領域，為未來小型化、集成化、個性化電子設備提供新的製造方案。

周南嘉實驗室電子3D列印產品。 西湖大學供圖

當下，電子與光學領域核心功能器件與系統加工對技術精度的要求越來越高，傳統工藝難以滿足產品需求；同時，目前市場上為人所熟知的3D列印主要以雷射燒結、光固化等工藝為主，其產品主要為金屬、航空件以及塑料等聚合物，但這些3D列印產品往往僅具備結構而無法功能化。這些都成為當下相關行業領域的痛點。

在周南嘉看來，3D 列印並不只是能夠實現具體的結構，更重要的是實現特定的功能。依託西湖大學精密製造實驗室及浙江省3D微納加工與表徵重點實驗室，周南嘉以精密增材製造技術為核心，基於先進功能材料和三維集成技術方面的優勢，開發了多材料、多尺度的靈活加工工藝。

「在超高精度 3D 列印方面，工藝本身並不複雜，要實現超高精度以及多樣化功能，真正在實際應用上取得突破，從源頭出發，實現材料方面的突破才是關鍵。」周南嘉說。通過材料和技術兩方面的努力，突破目前的列印精度之後，其團隊自主研發的微米、亞微米級3D列印技術與材料體系成功解決了這些難題。「其實，今後生活中常見的顯示屏、手機、可穿戴設備、無人機、汽車導航、醫療健康儀器等許多電子產品的『內臟』裡，就能找到我們產品的身影。」周南嘉說。

周南嘉實驗室電子3D列印產品。 西湖大學供圖

在2018年加入西湖大學之前，周南嘉在國外學習工作多年。他說，中國電子加工上下遊產業鏈完備，浙江在智能製造領域又有著很好的市場前景，這成為他在浙江創業的重要考慮因素。周南嘉團隊計劃通過產學研結合，將電子 3D 列印技術帶入市場，擴大功能 3D 列印技術的市場空間。「作為西湖大學在智能製造領域第一個自主科技成果落地轉化項目，西湖未來智造公司得到了學校的大力支持，由學校成果轉化辦公室專業團隊全程跟進，以技術保護、政策諮詢、法務諮詢、融資指導等專業服務為企業賦能，正加速推進成果的成功轉化。」周南嘉說。

目前，周南嘉的西湖未來智造公司與中國多家行業領先的企業展開合作，在短時間內已建成多個精密製造平臺，驗證了相關技術的可行性，並制定了完善的設備及工藝開發流程和相關規範，並在一些具體產品應用方面探索量產方案。「就像開一扇門一樣，我們期待不斷開拓電子 3D 列印的前景。」周南嘉說，目前團隊通過 3D 列印製造高精度電子器件、柔性可穿戴設備等，憑藉團隊的專業能力提供對外電子 3D 列印服務、設備與材料集成的一站式解決方案。