计划温州市科技计划项目.docx

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计划温州市科技计划项目

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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

一、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一。

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[2000]18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PCB线路设计、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

当前国内众多封装尝试企业中，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。

封装尝试企业在GA、FLIPCHIP、凸点技术、TCP/COF技术以及众多的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尝试的要求。

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，而封装和尝试也占了三分之一，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）。

2009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0.25μm,可满足256MDRAM制造的需要。

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0.25μm时,要求硅片缺陷尺寸小于0.05μm,工艺气体＞0.02μm的杂质每立方英尺少于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SO，SOP或SOIC。

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（footprint）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°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°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、SOP等）。

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，从而实现引线的弯曲成形。

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°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°C～150°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）恒温恒湿（THT）（温度：

60°C；湿度：

95%）：

168小时

（4）高温储存（HTS）（Ta=150°C）：

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：

ZL6323.0。

（2）实用新型专利：

一种集成电路块，专利号：

ZL4685.1。

（3）外观专利：

集成电路块（uDIP8），专利号：

ZL3289.9。

（4）外观专利：

集成电路块（Udip14），专利号：

ZL3274.2。

（5）外观专利：

集成电路块（uDIP16），专利号：

ZL3271.9。

（6）外观专利：

集成电路块（uDIP18），专利号：

ZL3223.X。

（7）外观专利：

集成电路块（uDIP20），专利号：

ZL3217.4。

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、FLIPCHIP、凸点技术、TCP/COF技术以及众多的CSP技术，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驱动芯片的无损伤成型封装

（2）研究背景

随着国内IC设计和芯片制造规模不