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堅持自主創新,氣派科技CPC技術或將引領封裝行業新風向

堅持自主創新,氣派科技CPC技術或將引領封裝行業新風向

作為全球電子產品製造大國,近年來電子信息產業在全球市場地位迅速提升,產業鏈日漸成熟,為集成電路產業的快速發展提供了機遇。2014年,國家層面也開始加大了對於半導體產業的投入和扶持,集成電路產業迎來了新一輪的發展機遇。

目前,已經在集成電路高端裝備、成套工藝、關鍵材料、封裝測試等領域取得了部分突破。國內半導體封測環節大陸廠商在先進封裝技術上也開始與國際一流水平接軌,部分電子企業進入了國外一線廠商的供應鏈,並開始步入規模擴張階段。

數據顯示,2016年半導體產業鏈銷售額已達5609.5億元,其中電子封裝銷售額就首次突破了3000億元,已經佔據了國內半導體產業的一大半。近10年來,半導體電子封裝行業成長尤為迅速,封裝企業總數由2001年的70餘家,發展到2016年的330餘家。

今天我們要介紹的氣派科技就是其中一家發展較為出色的封裝企業的代表,其首創的擁有自主知識產權的CPC封裝技術更是吸引了業內的極大關注。3月28日,包括芯智訊在內的國內十多家半導體科技媒體前往氣派科技進行了參觀、訪問,深入了解了氣派科技。

堅持自主創新

氣派科技於2006年11月在創新之都深圳成立,目前生產工廠位於東莞石排鎮廣東氣派科技有限公司工業園內。公司成立之時可以說是趕上了半導體電子封裝行業的快速發展機遇,不過彼時國內的集成電路產業主要集中在長三角,而封裝這塊也集中在長三角和甘肅的天水等地。所以,作為一家新成立的封裝企業,其在珠三角地區難以獲得產業集群優勢。然而,國內集成電路最大的需求市場確是在珠三角地區,數據顯示,珠三角集成電路的消耗量佔到全國消耗量的70%-80%以上。貼近市場,相比競爭對手能夠更迅速的了解到市場的需求,這也正是氣派科技將立足點放在珠三角地區的一個重要原因。

同時,作為一家創立於的改革開放的前沿陣地和科技創新中心——深圳的企業,氣派科技在創立之初就將堅持自主創新作為了其立身之本。而這也是其面對眾多國內外競爭對手的壓力之下,能夠持續快速發展壯大的根本所在。

據2014年半導體行業協會的數據顯示,氣派科技封測業務收入位列內資封裝測試企業第五名,為華南地區規模最大的內資集成電路封裝測試企業。

氣派科技創始人、董事長梁大鐘先生

「在集成電路封裝領域,氣派科技與國內一流封測企業尚存差距,但是我們敢去做開拓者。」氣派科技創始人董事長梁大鐘先生非常有堅定的說到。而堅持創新正是氣派科技持續快速發展的引擎。

創新的IDF引線框結構

對於晶元封裝來說,引線框是一個非重要的工具,其主要提供電路連接和Die的固定作用。引線框的主要材料為銅,會在上面進行鍍銀等材料。

2007年,氣派科技在DIP14、DIP16等DIP產品上率先導入並推廣新的IDF引線框結構。

據了解,氣派科技的IDF引線框結構相比普通的引線框結構具有非常大的明顯優勢,能夠在提高效率的同時,降低材料、場地、電能和人工成本。

隨後, 在得知ASM公司正在研發世界上最大工作範圍的大矩陣鍵合設備時,氣派科技率先研發出了IDF結構的280mm*95mm尺寸的大矩陣引線框,成為這一先進設備的最先使用者。

2011年氣派科技正式引入「大矩陣+IDF」結構的高密度、大矩陣封裝工藝模式,開發出了100mm*300mm高密度、大矩陣引線框封裝工藝。相比之下,現在國際上引線框的尺寸一般在70mm*225mm。

據介紹,採用氣派科技的100mm*300mm高密度、大矩陣IDF引線框封裝工藝可以實現1584顆/條SOT23系列封裝,而傳統的70mm*225mm引線框則只能實現1200多顆/條。顯然,這樣做的好處是可以節省材料、提高生產效率,同時成本也會進一步降低。

據了解,氣派科技在大矩陣IDF引線框技術上已經申請了專利。截止目前,已有18款產品使用該技術生產。

克服技術難題,引入銅線焊接工藝

封裝是整個晶元製造與生產流程中不可或缺的重要環節,其主要目的是為了保護內部硅晶元、增強散熱,但更為重要的是,封裝是實現內部硅晶元與外部電路互聯的媒介,這樣一種電路的互連我們稱之為「引線鍵合」。

此前金線焊接是應用最廣、最成熟的鍵合工藝。與金線焊接相比,新興的銅絲焊接工藝頗具優勢,發展前景十分廣闊。

相比金線來說,銅線在熱導、電導、可焊性上頗具優勢,而且銅線在成本上的優勢更為突出。但是,相比金線焊接來說,銅絲焊接對於工藝技術要求更高。

氣派科技應該是國內最早採用銅線焊接工藝,早在2008年的時候,氣派科技就解決了一些列的工藝難題,在其產品當中引入了銅線的焊接工藝。據了解,目前氣派科技的產品當中,銅線焊接的生產比例已經大於80%。

開發出DIP10封裝形式

在國際上,DIP的封裝形式主要有DIP8、DIP14、DIP16、DIP18和DIP20。可以看到,當集成電路的I/0的腳位數是9和10時,只能選擇DIP14來實現,這樣成本比較高,也浪費資源。

所以,氣派科技在2010年率先開發了DIP10的封裝形式,豐富了集成電路的封裝形式。在滿足客戶需求的同時,也降低了客戶的成本。

全新Qipai系列新品

2011年,氣派科技根據市場需求,提出了對DIP系列產品進行升級改造的研究,並於同年推出了具有自主知識產權的Qipai系列產品,重新定義了DIP系列封裝形式。新封裝與現有技術生產的晶元更加匹配,實現品質更好、成本更低。

Qipai8是氣派自主研發的一種全新的8引腳封裝,相比原有的DIP8來說,在封裝體積上縮小了近6倍,金屬面積也減少了1倍多,佔用PCB板的面積也減少了近2倍,每萬隻消耗的樹脂減少了4.42kg。此外,由於整體的體積的縮小,使得信號傳輸的時間上也進一步縮短。

創新性的CPC封裝技術

針對晶元尺寸越來越小、客戶對體積要求也越來越小的趨勢,封裝的面積小,熱導好,信號傳輸距離短的無引腳的QFN封裝開始被用戶青睞,但是它的缺點在於使用成本高、製造工藝複雜、封裝成本高。

相比之下,SOP封裝由於成本低、使用方便,所以依然被廣泛採用。但是它的缺點也很多,比如:體積大,不能適應越來越小的晶元,不能滿足小體積要求;PCB的佔用面積大;信號傳輸距離長;類似封裝形式多,只為體積而變,沒有性能提升,有的成本更高。

針對這種情況,氣派科技於2015年開始著手市場應用、工藝技術、材料技術調查研究,並於2016年推出了結合SOP和QFN這兩類封裝形式優點的擁有自主知識產權的CPC封裝技術,並已在國內外申請專利。

據介紹,新的CPC封裝技術是氣派科技前期投資約7000萬元(含生產設備投資)研發的成果,可替代50%-80%的SOP封裝形式。氣派科技創新的CPC封裝節省了終端客戶的PCB空間、縮簡訊號傳輸距離,因此信號延遲短,頻率特性更好;通用性強(可以兼容不同的產品和不同的封裝形式);而且內引線短,可有效改善封裝中的沖絲現象。

氣派科技董事、副總經理施保球表示:「CPC封裝順應了晶元越來越小的趨勢和消費類電子產品體積越來越小的要求,在擁有部分QFN優點的同時,兼顧了SOP類封裝形式的各種優點並將同一腳位的產品統一,並且在成本上也更低。具體產品方面,對封裝體積敏感、對散熱性要求高的LED驅動晶元、低功率類產品的貼片封裝,氣派科技已有CPC4、CPC5封裝解決方案提供給客戶;對於一般IC封裝,氣派科技有CPC8/14/16/20/24封裝解決方案可替代。對於有性能功耗要求的產品,氣派科技還有ECPC(Expose CPC)系列封裝解決方案可以提供給客戶。」

據氣派科技創始人、董事長梁大鐘先生透露,氣派CPC系列封裝形式自去年推出后,已陸續推出8款CPC封裝系列產品,在半導體封裝行業中引起極大的反響,同時也獲得客戶大量好評。例如氣派科技主要客戶LED照明領域領頭羊晶豐明源半導體有限公司就率先採用了創新的CPC4封裝形式,取代其傳統的SOT23-6和SOP8的封裝形式。梁大鐘表示,採用CPC4封裝的LED驅動晶元的封裝成本具有明顯競爭優勢,自11月推向市場以來,12月份就達到我們現有產能的滿負荷生產,現已累計出貨9000多萬顆,預計2017年將出貨6億顆!2017年上半年,氣派科技還將推出3款CPC封裝系列新產品。他希望CPC封裝IC數量到2017年底會佔到氣派科技年封裝總量60億顆的30%!

雖然CPC技術是氣派科技自主研發,並擁有自主知識產權,同時它也確實是為氣派科技帶來了不錯的經濟效益,但是梁大鐘先生卻希望能夠有越來越多廠商來採用這項技術。

以CPC8替代SOP8為例,比較銅和樹脂的用量,每年可以為社會節省數億元成本

「氣派科技雖是封裝領域後來者,但是願當封裝領域創新的開拓者,新的CPC封裝技術不僅能夠為企業帶來經濟效益,同時也能夠為社會帶來帶來巨大的貢獻,每年可節省的銅材和樹脂(石油)高達數十億人民幣。我們非常希望能夠有越來越多的廠商來採用CPC技術。我們可以先以授權方式,全面向同行開放CPC封裝形式,為行業和社會貢獻一份力量!因為市場很大,我們一家吃不完,如果大家都來採用CPC技術,它還將會發揮出更大的社會貢獻。」氣派科技董事長梁大鐘先生最後總結到。

作者:芯智訊-浪客劍

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