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2022-09-20 09:14:32 yqs888 1066

一颗只有半粒儿米大小的陶瓷封装基座,要历经20多道工序、60多个生产环节,需约20天的时间才能生产出来。

这中间有多难,你能想象吗?

曾经,有长达近40年的时间,这个行业都被稻盛和夫一手创办的京瓷(KYOCERA)所垄断。如今,全球只有3家企业批量生产该产品,其中一家,在河南。

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陶瓷封装基座

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显微镜下的陶瓷生片

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陶瓷封装基座,小的只有半粒儿米那么大

小到手机、扫地机器人,大到5G基站、智能家居、航空航天,我们的生活中,随处都有一种你可能从来没注意过的小东西——陶瓷封装基座(PKG)。

什么是陶瓷封装基座?

在瓷金科技(河南)有限公司(简称“瓷金科技”)总经理潘亚蕊看来,它就像是芯片的“房子”,一座密封性好的真空小“房子”。具体来说,陶瓷封装基座是由印刷有导电图形和冲制有电导通孔的陶瓷生片,按一定次序相互叠合,并经过气氛保护烧结工艺加工而形成的一种三维互连结构,主要应用于半导体封装。

它能对芯片起到什么作用?

潘亚蕊说,它主要是为芯片提供安装平台,满足气密性封装的要求,使芯片免受外来机械损伤并防止湿气、酸性气体等对制作在芯片上的电极腐蚀损害;同时,通过基座上的金属焊区,把芯片上的电极与电路板上的电极连接起来,实现内外电路导通。

9月15日,在瓷金科技严格保密的生产车间里,顶端新闻·河南商报记者见到了大小不一的陶瓷封装基座。如今正在小试的1612型陶瓷封装基座,只有1.6mm×1.2mm,约半粒儿米大小。

尚未烧制的陶瓷生片,像塑料片一样柔软,以方便制作多层内部互连电路。用显微镜放大观察,能清楚地看到肉眼很难看到的细孔和切痕。陶瓷生片再经过烧结、表面处理、裂片等工序,变成最终成品。潘亚蕊说:“我们的产品从开始投产到最终成品要经过20多道工序、60多个生产环节,20天左右的时间。”

这些成品会被售卖到生产晶振、滤波器等的企业,最终应用于智能家居、智能手机、无线通讯、汽车等领域。

研发7年,一半时间在打磨设备、工艺

陶瓷封装基座,是一个各自保密、没有借鉴的高门槛行业。真正入行前,瓷金科技董事长、河南人刘永良有一家陶瓷封装基座的下游公司,“当时,市场被国外企业垄断,我们买材料很辛苦。我就想说,中国人就做不出来?不可能。”

2010年,潮州三环打破了国外垄断,实现了陶瓷封装基座在国内的量产。2013年,刘永良决定投入陶瓷封装基座的研究,“实现完全国产化替代,需要更多国内企业去做这件事。”

两年后的2015年,刘永良回到登封,成立了瓷金科技,专注于陶瓷封装基座的研究。

直到2019年,在持续投入六七千万元、研发7年后,瓷金科技成为国内第二家实现陶瓷封装基座量产的企业,“终于算是成功了。”

为什么这么难?刘永良说,因为各自保密,市面上根本买不到现成的生产设备,也没有现成的工艺流程,“产品做出1颗、100颗都还算简单,实现量产的过程非常艰辛。它需要一整套的设备。”瓷金科技做研发的7年,仅在研究设备、工艺上就花了一半时间。

如今,瓷金科技已建成了国际上唯一SMD(表面贴装器件)陶瓷器件全自动智能化生产线,也是国内唯一实现集设备、陶瓷封装基座、金属盖板生产为一体的企业。

未来持续做研发,把“房子”升级成“别墅”

据刘永良透露,目前,全球仅有包括京瓷、潮州三环、瓷金科技在内的3家企业在生产陶瓷封装基座,“之前国外还有两家公司在做,但效率、成本、质量都比不过京瓷,还要不断地投入研发、投入设备去追赶它,所以最后就干脆不做了。”

和京瓷相比,入行时间晚了很多的瓷金科技,虽产品型号还不够齐全、体量相对较小、采购成本较高,但在刘永良看来,也有着自己独到优势,“我们的自动化程度很高,在节省材料和时间效率上,做了很多优化。在不少点上,我们都申请了专利,相比他们有了较大的突破。”这些自动化的设备,都由学无线电、技术出身的刘永良自己带队研发完成。

稻盛和夫曾经说过,技术开发必须由“外行”来做。不是专家、又懂一些技术的“外行”,反而能够持有纯粹的愿望。在这种状态下,没有开发不出的东西。

刘永良也笑言,自己是人傻胆大往前冲,“搞技术研发的,有种工匠精神、不服输的精神在,想着一定要把这个事情给做起来。”

如今,瓷金科技可以说“拥有行业内效率最高的一条生产线”,刘永良说:“国内顶端的做芯片封装的企业,几乎都是我们的客户。”

对于芯片来说,“房子”也并非越大越好。

未来,瓷金科技将对标京瓷,往轻薄化、小型化发展,把“房子”升级成“别墅”。

刘永良说,“我们已经在生产定制化的产品,被国外卡脖子的高端产品也会继续研究,在芯片封装领域做大做强。”