助力芯片“缝纫针”国产化

本报记者 孙 超

棉线来回穿梭，在布料上织出细密的针脚。要是仔细观察过全自动缝纫机是如何工作的，人们都会对上下翻飞的缝纫针印象深刻。如果把棉线换成直径只有0.01毫米的纯金线，把布料换成芯片，要用什么样的“针头”？

　　芯片封装领域，这种将芯片内部微小的电路点与外部连接点“缝”在一起的“针头”，被称作楔形劈刀，是半导体封装中的高值易耗品。过去，高端楔形劈刀的制造工艺和市场份额长期是国外企业的天下。

　　近年来，来自湖南城市学院的00后大学生创新创业团队，不仅完成了这一技术突破，还实现了中试量产。截至今年上半年，他们创立的企业已经销售出超过1万把楔形劈刀。

　　这支团队由6名00后组成，2001年出生的黄宇轩是最早进行技术研发的成员之一，其他5名成员是该校电气工程及其自动化、智能制造工程等专业的2021级、2022级学生。他们和楔形劈刀的缘分，源于湖南城市学院创新创业学院副教授周理的研发项目组。

　　“封装技术的不断创新，对楔形劈刀的性能也提出了更高要求。”周理说，研发项目所依靠的生力军，就是这群00后。

　　“要做，就做有难度的项目，面向国家需要的方向。”团队成员刘叶林说，6人起初并不相识，因为共同的志趣，接下了周理发出的挑战邀约。

　　显微镜下的楔形劈刀，微小的针尖处，有十几个加工截面，一道极细的孔洞纵贯其间。这个孔，直径只有0.05毫米，长度却超过直径的100倍，孔洞内部还得是光滑的。

　　用车床磨？在这么细的高硬度材料上打磨出这么小的孔洞，没有现成的设备可以实现精度、成本和效率的平衡。

　　用激光烧？“这种深径比大于100的洞，很特殊。我们在早期的试验中就发现，熔融物很快就会把内部堵住，烧不透。”黄宇轩说。

　　一个暑假，一张桌子，在学校创新创业基地，他们反复挑选材料、打磨流程、修改方案，熬过无数个夜晚。前期项目资金不足，大家自掏腰包买耗材、做实验。

　　如何设定加工参数，如何调到足够的精度？团队成员多次到外地取经。为找到最合适的技术与材料，他们跑过四川成都、浙江杭州等10多个城市。湖南省内的新材料重镇株洲、娄底，他们更是跑了数十次。

　　为解决材料硬度和寿命问题，他们以碳化钨为原料，将超细晶硬质合金挤压成型，制造刀坯。为解决微孔难题，他们首创了一种粉末冶金金丝通孔成型技术。他们运用皮秒激光、离子束楔形微孔等精密加工技术，将加工精度提升到了50微米级……经过3年多的摸索，技术路线最终成形。

　　“国外同行的价格为三四百美元，我们量产后是三四百元人民币。经过国内几家主流封装企业试用，寿命和可靠性都不输国外产品。”黄宇轩说。

　　为了让这一成果被更多人看见，团队在共青团益阳市委等部门的支持下参加各类创新创业大赛，在实战中锤炼打磨。湖南省大学生创投基金、长沙市望城区创投基金等的支持，为产品中试量产提供了宝贵支持。目前，团队初创的企业已具备生产四大类、50多种型号电子封装楔形劈刀的能力。

　　又到一年毕业季，团队成员们有的已经走出校园，有的继续深造学习。“但我们突破的技术、孵化的企业，还将继续发展壮大。经历这段终生难忘的岁月之后，大家的人生赛道，已经找准。”黄宇轩说。