温州科技计划项目

1、温州市科技计划项目（温州市激光与光电产业科技专项项目）LED驱动芯片的无损伤成型封装可行性报告二零一二年六月一、立项的背景和意义二、国内外研究现状和发展趋势三、研究开发内容和技术关键四、预期目标五、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解六、计划进度安排七、现有工作基础和条件 八、经费预算、立项的背景和意义半导体产业作为尖端技术及高附加值产业对其他产业的影响极大，是整个国民经济中具有重大战略意义的关键性技术产业，因此世界各国政府都将其视为国家的骨干产业。从1980年到2007年，全球半导体产业与 GDP的相关性越来越 高（图1）,全球半导体产业的发展亦成为各国衡量国民经济发展水平的指标之'

2、;o19952004半导体产业增长率 GDP增长率9661 弼5.0% 4瓠4电%3 5% 3.0%2.5% 20%2 呷 15% 10% 06% 0.0%60.3% srn40.0% 30 n%20.0%10.Q%06%-10.0%-20u0% -30.0% 40.0%数据来源；世界银行,31a,兴北法茶研发中心我国的半导体行业一直是国家行业政策鼓励和支持发展的行业。党中央、国务院高度重视集成电路产业的发展，制定并颁布了鼓励软件产业和集成电路产 业发展若干政策（国发200018号文件）以及集成电路产业“十一五”专项 规划。2002年6月21日，国家经贸委、财政部、科技部、国家税务总局联合 颁

3、布了国家产业技术政策。2005年，国家有关部委联合出台了财建（2005） 132号集成电路产业研究与开发专项基金管理暂行办法等一系列政策措施， 为我国集成电路产业发展营造了良好的环境。 得益于此，进入新世纪以来，中国 半导体产业的发展开始步入快车道，国内IC设计和芯片制造规模的不断扩大， 半导体产业在近几年也同样保持了稳定快速发展的势头；国际大型半导体公司纷 纷将其设计生产企业向我国转移，进一步推动了国内半导体产业发展现代经济发展数据表明，1元集成电路的产值将带动10元左右电子产品产 值和100元国民经济的增长。这个数字反映出集成电路对信息产业和国民经济的 关联度，其拉动系数是相当大的。目前先

4、进的新型号汽车，电子装备已占其总成 本的70%。在军舰、战车、飞机、导弹和航天器中，集成电路的成本分别占到 总成本的22%、24%、33%、45%和66%。国民经济总产值增长部分的 65%与 微电子有关。因此，从宏观上看，集成电路有关产品是一个长远性、战略性的产 业，人类未来的生活与它息息相关。长远看，它将拥有一个永不停歇的市场。从国内看，目前，中国已经成为全球增长最快的半导体产业市场之一。2005年到2011市场复合增长率达35.8%,预计在未来几年中国半导体市场规模有望 成为全球最大的市场，因此，国内半导体行业将面临更多的发展机遇和挑战，拥有广阔的发展前景。项目产品广泛应用于计算机领域、消

5、费电子领域、网络通信领域等电路封装， 有的集成可适用于PC开关电源，LED横流驱动电源以及电动车充电器电源中， 开关电源中做电流、电压取样。集成于一体后产品应用比较广泛， 简化PCBII路 设计、加工人工成本和开关电源的稳定性。二、国内外研究现状和发展趋势当前国内众多封装测试企业中，封装形式多样，技术水平参差不齐，因为工 艺水平不高，对高端产品芯片的封装尚未形成规模。与国际先进半导体技术相比， 我国内地企业无论是生产形式还是生产工艺技术都存在差距。本土企业欲求在先进半导体技术上有所突破，必须要抓紧眼前的时机。事实上，内地近几年崛起的 半导体晶圆代工产业的发展，对于国内本土半导体生产行业的拉动效

6、应已开始显 现。对于目前内地半导体生产产业而言， 因为工艺水平不高，对高端产品芯片的 生产尚未形成规模。封装测试企业在 GA FLIP CHIP、凸点技术、TCP/CO股术 以及众多的CSP技术等方面，在未来几年将必须强化开发和应用， 以满足高端产 品芯片封装测试的要求。电子封装是集成电路芯片生产完成后不可缺少的一道工序， 是器件到系统的 桥梁。封装这一生产环节对微电子产品的质量和竞争力都有极大的影响。 在微电 子器件的总体成本中，设计占了三分之一，芯片生产占了三分之一，而封装和测 试也占了三分之一，封装研究在全球范围的发展是如此迅猛， 而它所面临的挑战 和机遇也是自电子产品问世以来所从未遇到

7、过的；封装所涉及的问题之多之广， 也是其它许多领域中少见的。随着国内IC设计和芯片制造规模不断扩大，国内半导体晶圆代工产业快速 发展，对后段制造的拉动效应已开始显现。 同时，国际大型半导体公司封装企业 纷纷向我国转移，尤其是2008-2009年受经济危机影响，IC封测业向我国转移 的趋势更加明显，直接推动了国内半导体封装产业规模的迅速扩大，技术和产业升级的条件已经形成。我国政府对电子信息产业的发展高度重视，并出台了鼓励发展政策。如2005年3月，为鼓励集成电路企业加强研究与开发，国家设立了 集成电路产业研究与开发专项资金， 制定集成电路产业研究与开发专项资金管 理暂行办法（132号文件）。20

8、09年2月，国务院通过电子信息产业调整振兴 规划，该规划明确提出“进一步加大鼓励软件和集成电路产业发展”。国内企业 必须要抓紧眼前的时机，在先进封装技术上有所突破以跟上国外技术发展水平。未来发展趋势主要有：加工微细化：将光学光刻推进到实用线宽0.25 m,可满足256MDRAMJ造的需要。硅片大直径化：芯片尺寸随着集成度提高而增大， 使圆片能分割的芯片数减少，导致成本增大。世界主要IC厂家已将主流硅片直径 标准定为12英寸。加工环境、设备及材料超净化：随着加工微细化、超净要求 越来越高，如线宽为0.25 1I m时，要求硅片缺陷尺寸小于 0.05 1I m,工艺气体 0.02 m的杂质每立方英

9、尺少于1个,对生产环境、设备以及各种气体、化学品、 原材料等的尘粒及杂质都有严格的限制。四是生产工艺不断优化。三、研究开发内容和技术关键1、主要研究内容项目产品采用小外型有线扁平封装（SOP,小外形封装通常称为 SQ SOP 或SOIG它封装的器件相对于它的芯片尺寸和所包含的引脚数来说，在电路板 上的印迹（foot print）是出乎寻常的小。它们能达到如此的紧凑程度是由于其引 脚间距非常小，框架特殊设计，以及模块厚度极薄。在SO封装结构中，两边或四边引脚设计都有。这些封装的特征是在芯片周围的模封料及其薄，因而， SO 封装发展和可靠性的关键是模封料在防止开裂方面的性能。(1)提出一种小型贴片

10、封装IC无损伤弧线成型方法；(2)开发无损伤弧线成型机构；(3)降低小型贴片IC封装成本；(4)减少材料浪费降低制造成本；2、技术关键及创新点技术关键：(1)30 0无损伤直接挤压成型封装技术传统工艺无损伤弧线成型封装技术，由于关节较多，公差尺寸大，在制作上 容易产生较大的误差；且部件间是直接摩擦，极易损耗产品表面，造成锡镀层大 刮伤，导致准确度下降；弧形成型技术中加入弹簧，材料较易出现反弹现象，只 能适用于低脚数成型。而本产品采用 30度直接挤压技术，部件损耗较小，锡镀 层刮伤小，且无关节效应，挤压力大从而消除弹簧效应，本技术适用于多脚数成 型。(2)引线成型模具设计技术常用的引线成型方式有

11、以下3种：a、手动专用模具所有的引线同时成形， 成形后逐边剪切；b、采用通过成形设备单边剪切，单边成形；c、专用设备所有 边同时成形，剪切、成形一体。在常用成形方式的基础上，本设计采用两边引线 同时成形，且成形、剪切一体的成形方式，该成形方式操作更简单、成形精度高。本引线成型模具，仅需要一次冲压即可完成所有引线的成形、校正及剪切工 作，成形精度高。在成形过程分析以及模具设计的基础上，形成了引线成形模具设计相关计算的通用公式，为各种型号的半导体集成电路引线成形模具设计提供 了依据。(3)小型贴片集成电路SOP-16的铜线优化工艺技术及对封装工艺流程简化 整合技术。采用小型贴片集成电路SOP-16

12、的铜线优化工艺及对封装工艺流程简 化整合工艺。达到减少工序，缩短流程，降低生产成本之目的。创新点一：采用30 0无损伤成型封装技术，以减少冲头接触面积，避免了 传统垂直冲压成型造成集成电路引脚的外表损伤，并确保集成电路引脚的可焊部分水平。切除集成电路框架外引脚之间的中筋而获得半成品。在切除集成电路框架外引脚尾筋，使得引脚长度符合标准下成型凹模与引脚的接触点即为引脚的上打弯点。成形刀片倾斜30°角位对引脚作冲压，使成型块下端与引脚下弯点外侧作点接触。详情如图1所示图1弧度的可调节性增加了引脚的焊接性：焊接性的增加提高了每支管脚的共面 性，从而可获得更高的成形精度；对于各种脚数的产品，可

13、获得更好的焊接面； 不可调节产品的引脚焊接性较差，管脚不能确保达不到共面性。创新点二：创新设计了扁平封装集成电路引线成形模具，完成所有引线的成 形及剪切工作，成形精度高，引脚共面性高。（主要针对高脚数的封装类型：TQFP TSOP SO将）。模具的主体结构如图2所示，其下模主要由凹模、压料板镶块组成，压料板 镶块通过凹模并保持间隙配合，上模主要有凸模、废料切刀及其固定架组成，凸 模通过废料切刀固定架并保持间隙配合，废料切刀通过冲裁间隙的合理调试固定 在废料切刀固定架上。工作时，集成电路有压料板镶块的定位槽定位，上模下行， 首先对引线压紧，其后依次进行引线的自由弯曲、弯曲校正、废料剪切，从而实

14、现引线的弯曲成形。成形上夹板、 成形上刀成形枢机支架成形卸料块成形下刀托件图2无损成型机构图创新点三：产品引脚弧度设计成可在 0-8 0范围内调节，增加了引脚的焊接性, 从而可获得更高的成形精度。如下图所示：弧度的可调节性增加了引脚的焊接性。焊接性的增加提高了每支管脚的共面性，从而可获得更高的成形精度对于各种脚数的产品，可获得更好的焊接面。四、预期目标1、主要技术指标(1) 温度循环(TCT) ( -65° C150° C, 15min-15min): 100次循环(2) 高压蒸煮(PCT)(温度：121° C;湿度：100% 2个大气压)：168小时(3) 恒温

15、恒湿(THT)(温度：600 C;湿度：95%: 168小时(4) 高温储存(HTS) (Ta=150° Q : 168小时2、项目预期经济效益本项目批量投产后，预计将完成年产量1.4片，按平均售价2000元/片计算， 将实现年销售收入2800万元，净利润281万元，上交税金210万元。3、知识产权申请情况(1)实用新型专利：集成电路块，专利号：ZL201020136323.0。(2)实用新型专利：一种集成电路块，专利号：ZL201020244685.1。(3)外观专利：集成电路块(uDIP8),专利号：ZL201030123289.9。(4)外观专利：集成电路块(Udip14),专

16、利号：ZL201030123274.2。(5)外观专利：集成电路块(UDIP16),专利号：ZL201030123271.9。(6)外观专利：集成电路块(UDIP18),专利号：ZL201030123223.X。(7)外观专利：集成电路块(UDIP20),专利号：ZL201030123217.4。4、应用前景国内众多半导体制造企业中，生产形式多样，技术水平参差不齐。与国际先 进半导体技术相比，我国内地企业无论是生产形式还是生产工艺技术都存在差 距。本土企业欲求在先进半导体技术上有所突破，必须要抓紧眼前的时机。事实上，内地近几年崛起的半导体晶圆代工产业的发展，对于国内本土半导体生产行业的拉动效应

17、已开始显现。对于目前内地半导体生产产业而言，因为工艺水平不 高，对高端产品芯片的生产尚未形成规模。BGA FLIP CHIP、凸点技术、TCP/COF 技术以及众多的CS限术，在未来几年将被更多封装生产企业所开发、使用，以 满足高端产品芯片生产的要求。目前，中国已经成为全球增长最快的半导体产业市场之一。2005年到2011年市场复合增长率达 28.9%,预计在未来几年中国半导体市场规模有望成为全球最大的市场，因此，国内半导体行业将面临更多的发展机遇和挑战， 而我公司生 产研发的项目产品将拥有广阔的市场前景五、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解1、研究方案(1)项目名称LED驱动芯片的无损伤

18、成型封装研究背景随着国内IC设计和芯片制造规模不断扩大，国内半导体晶圆代工产业快速 发展，对后段制造的拉动效应已经开始显现。同时，国际大型半导体公司封装企业纷纷向我国转移，尤其是 2008-2009年受经济危机的影响，IC封测业项我国 转移的趋势更加明显，直接推了国内半导体封装的迅速扩大， 技术和产业升级的 条件应经形成。研究目标提出一种小型贴片封装IC无损伤弧线成型的LED芯片，熟练掌握和应用无 损伤弧线成型封装技术并推广。研究内容项目提出一种小型贴片封装IC无损伤弧线成型方法；开发无损伤弧线成型 机构；降低小型贴片IC封装成本；减少材料浪费降低制造成本。 (5)研究方法抽调专业技术人员，安

19、排专用设备和机器针对关键技术和关键问题进行攻 关。2、技术路线集成电路是利用半导体工艺或厚膜、薄膜工艺，将电阻、电容、二极管、双 极型三极管等电子元器件按照设计要求连接起来，制作在同一硅片上，成为具有特定功能的电路。它实现了材料、元器件、电路的三位一体，与分立器件组成的 电路相比，具有体积小、功耗低、性能好、可靠性高及成本低等优点。集成电路 技术进步主要遵循摩尔定律，即集成电路芯片上的晶体管数目，约每 18个月增 加1倍，性能也提升1倍，而价格降低一半。目前，能够实现量产 IC芯片特征 尺寸已经达到45nmi并且32nm制造工艺已经研发成功；晶圆尺寸也从 100mm 断扩大至300mm(12英

20、寸)，并拓展开发450mm(18英寸)。集成电路首先通过电路设计（包括逻辑设计、电路设计、图形设计）；然后根据设计好的电路进行芯片的制造；最后进行芯片封测（如下图）£之匕九把;1:核潦1也蚀L!L犷气12 .鼻子精人13.化学气柳心枫3、组织方式与课题分解组织方式本项目采用自主研发进行研究。项目的实施是在研发经理直接领导下组织项目组成员具体负责整个项目的实施。公司抽调技术骨干成立课题组，在人力资源、 研发资金、工作场所、研发设施等方面给予优先安排，各职能部门和生产车间等 部门积极配合，开展以题组为主线，各部门协同攻关的企业科技创新活动。课题分解（1） 无损伤弧线成型封装技术（采用30

21、度直接挤压技术，部件损耗较小，锡 镀层刮伤小，且无关节效应，挤压力大从而消除弹簧效应，适用于多脚数成型）。（2） 扁平封装集成电路引线成形模具的设计（完成所有引线的成形及剪切工 作，成形精度高，引脚共面性高）。（3）铜线优化工艺及对封装工艺流程简化整合工艺（达到减少工序，缩短流程，降低生产成本之目的）六、计划进度安排1、2011.10-2012.4 ,购置加工和设备和检测仪器，产品批量生产。2、2012.5-2012.12 ,按国家标准以及ISO9001管理体系对产品的性能要求，完 善生产工序。3、2013.1-2013.7 ,对整个项目使用的设备进行整体调整和测试。 检测生产的产 品品质是否

22、符合标准的要求、设备的利用率是否符合设计的要求、 整个项目的生 产能力是否达到预期的设计要求。4、2013.8-2013.10 ,项目实施完成，资料整理，项目验收。七、现有基础工作基础和条件1、企业概况企业成立于2009年3月，注册资金3000万元,位于乐清市柳市镇长征路 71-85号，现有员工总数65人，其中大专学历以上科技人员 20人，占员工总数 的31%公司是专业从事集成电路 OE林口其他电子产品的封装和测试服务，具备 了较强的技术创新与新产品研发能力，现有授权实用新型专利2项，外观专利5项，并且每年将销售额的 6%F拨给研发中心作为新产品开发费用。成功开发了 uDIP8系列双列直插式封

23、装技术、扁平式封装集成电路（ SOP封装工艺等系列 项目。其中扁平式封装集成电路（SOP项目被列入省级新产品，uDIP8系列双 列直插式封装技术被列入乐清市工业重大科技计划。公司拥有先进的加工设备和 技术，是创造优质产品的基础和保证， 公司拥有规模化生产流水线，公司已通过 ISO9001: 2008质量管理体系认证和ISO14001环境管理体系认证，质保体系健 全、完善，企业按照标准进行是生产，生产技术具有成熟可靠性、先进性、创新 性。2、生产条件及产业基础生产管理：产品从原材料进库到售后服务全过程严格执行质量管理体系模式 程序。检测手段完善，为产品生产提供了最根本的质量保证。质量管理：为了使

24、产品质量得到可靠的保证，公司已通过ISO9001、ISO14001 体系认证，生产过程中涉及的相关产品质量的因素及关键件、核心件的质量均受控；在产品质量检测方面实行以专检为主，自检、互检、专检相结合的产品质量 检验制度。除专检外，每道工序都进行自检，各道工序间进行互检，产品经出厂 检验合格后才能出厂，形成一整套完整的质量检验体系。品质部负责从原材料进厂到产品出厂全过程的产品质量检验和计量器具的 检定、修理、管理工作，严格遵照、执行有关标准和制度，充分发挥质检部门的 职能作用，对关键工序，设置质量控制点；对重要技术、质量问题，组织工艺试 验，技术“会诊”，重点攻关。生产设备：自公司成立起，就先后引进和购置了国内最先进的用于生产和研 发的检测设备和测量仪器。目前已经拥有了检测半导体晶片测试仪、测试分选机、 SCO-8厢密烤箱、高速银浆固晶机、高频加热机等各类仪器。主要原材料来源：本公司生产所需原材料绝大多数均从国内采购， 每种原材 料至少有2家以上固定供货客户。本公司与各供应厂家签定质量协议书， 并建立 了长期合作关系，原材料供应充足，供应渠道较为畅通。综上所述，本公司已具备生产项目产品生产条件， 形成完善的产品质量管理 体系，产品性能优良，产品质量不断稳定提升，若新增一批先进设备，则可以形 成大批量生产规模。八、经费预算1、资金的筹措项目