Dimatix公司不久前宣布開發出全球款基于MEMS工藝的壓電式墨盒印刷機，利用這套精密的數字化材料沉積系統，開發人員將能夠在塑料、玻璃、金屬板、硅底、薄膜甚至凝膠劑等各種類型表面進行高精度功能性流體噴印。Dimatix公司一年前由Spectra更名而來，Spectra于1984年憑借美國施樂(Xerox)公司的許可技術而成立，以商業與工業噴墨產品聞名于世。

Dimatix材料沉積部的開發人員正在努力將這種噴墨技術發展成為一種能夠實現批量生產的新型生產工藝，從而代替昂貴冗長、需要多個環節以及耗費大量運輸成本的蝕刻技術。由于噴印的流體包括了毫微粒金屬和有機材料，這款型號為DMP2800的桌上型數字化材料沉積系統為正在開發電子電路的工程師們帶來了一個好消息——它將幫助工程師在普通實驗室完成對許多電子電路的“打印”工作，其中包括RFID標簽、平板與柔性顯示器，甚至還能實現某些芯片的開發或者小批量制造。

“以顯示器為例。盡管小分子OLED顯示器還需要硅沉積技術來制造，但是對于大分子的PLED來說，現在就可以利用Dimatix的噴印技術來實現了。”Dimatix公司戰略業務開發副總裁Martin Schoeppler表示，“此外，這種技術還能在生物芯片上得到應用，比如將DNA結構直接噴印在基材上。”

DMP2800桌上型數字化材料沉積系統為在實驗室打印電子電路打開了一道大門，有專家稱這是過去一年中出現的創新意義的新技術之一，它使大量面向應用的短期實驗性生產成為可能。“有趣的技術進步莫過于那些采用眾所周知的工藝卻沿令人意想不到的方向進行擴展的技術。”Semico研究公司的Morry Marshall表示，“Dimatix 材料印刷系統就是這樣一個例子。噴墨印刷工藝眾所周知，但有誰會想到使用它來印刷導電圖案或有機測試圖案呢？當有人這樣做之后，結果就是產生了在廣泛的全新應用中具有巨大應用潛力的技術。”

“MEMS技術主要用于汽車加速傳感器和DLP電視數字微型反射鏡組件(DMD)。然而當將其引入印刷領域時，我們發現了一個新的應用方向。”Schoeppler表示，“使用這種技術，我們在開發精密噴墨頭時取得了突破。”  

Schoeppler所指的突破便是通過MEMS技術實現的三層晶圓堆疊而成的“定型壓電硅材微泵(Shaped piezo silicon micropumps)”(見圖)，它是DMP2800的技術核心。包括了完整的流體泵腔(Pumping Chamber)以及噴嘴(Nozzle)。其中，上層的PZT壓電材料能夠隨電壓變化改變形狀，其他兩層皆采用標準MEMS/IC制程。據稱，將MEMS制程用于噴墨有兩個優勢，首先是能滿足適用于目前以及未來噴墨技術功能性所需的尺寸公差，此外，還能夠使用標準光罩(Photomasks)來設定設計尺寸。

具體而言，MEMS為精密噴墨打印帶來的優勢包括：首先，改進的直線性、性能與可靠性，據悉，直線性對于電子電路板和顯示器的生產來說非常重要；其次，每個微型噴嘴每次噴出的流體僅有10皮(10-12)升大小，這為超細打印線寬提供了可能；，由于采用了獨特的壓電校準(Piezo Alignment)以及阻抗匹配(Impedance Matching)架構，從而使流體能夠準確地流過預定的軌跡，終形成精密電路。

一個非常有利于將這種噴印技術發展成為微成型制造工藝的優勢還在于，硅材料形成的噴頭具有穩定的抗化學性能，使得各種水性介質、溶劑、高酸或高堿性流體安全的流過流體泵腔。此外，硅材料還具有機械韌性，并且具備充分的抗磨耗性，所以能進行頻繁的摩擦動作。

“與傳統蝕刻技術的‘減’工藝相比，新型噴印技術則是一種‘加’工藝。”Dimatix公司材料沉積部業務開發總監Linda Creagh博士表示，“它帶來的好處顯而易見，由于項目開發當中將會省去許多工藝環節，因此將大大的縮短開發周期。”此外，她還羅列了其他四點好處，包括節省的加工處理設備成本、減少工序、節省導電材料以及由此帶來環境保護。

“按照我們做過的一項估算，采用這種技術帶來的直接成本節省率高達80%，這還不包括資本投入等間接成本。”她說。

不過，人們擔心的是，這種所謂的“加”工藝是否真的能夠保證半導體技術所需的足夠的粘合性或者附著力，尤其是在需要多層電路打印的場合？“這涉及到液態材料、襯底基材以及生產工藝三項主要技術。”Schoeppler解釋說，“我們同許多液態材料供應商都進行了緊密的合作，而襯底基材是不受外部環境影響的，而Dimatix獨特的生產工藝則更加保證了工藝的穩定性。”

目前，DMP2800系統所能應付的小線寬為50微米。據悉，這是目前全球小的打印精度。面對未來，該公司顯得雄心勃勃。Schoeppler透露，利用設在硅谷的一個晶圓廠，該公司正在展開可以實現更小線寬尺寸打印頭的研發工作。“下一步我們打算進一步將打印精度縮小到20微米。”他說。

然而令人沮喪的是，10微米似乎是這種打印技術的線寬下限。“我們還無法使其達到納米級的芯片制造水平。”他坦言。