万里行 | 中电科二所:以“装备+工艺+智能制造”塑造微电子与三代半材料智造新格局

发布时间 | 2025-09-10 15:10 分类 | 企业专访 点击量 | 8
碳化硅
导读:本站中国粉体工业万里行我们一起走近中电科二所,了解其基于两大核心工艺技术的部分代表性成果——多层共烧陶瓷产品体系以及第三代半导体碳化硅(SiC)关键装备,以此管窥中电科二所在强化我国电...

中国电子科技集团公司第二研究所(以下简称“中电科二所”)作为我国在微电子封装组装、半导体装备领域攻坚克难的“国家队”,自1962年成立以来,始终将科技创新作为立所之本,经六十余载潜心耕耘,锻造出其核心竞争力的两大基石——电气互联与真空热工工艺技术,构建起了服务国家重大战略需求的电子封装组装、真空热处理与焊接工艺装备矩阵。

本站中国粉体工业万里行我们一起走近中电科二所,了解其基于两大核心工艺技术的部分代表性成果——多层共烧陶瓷产品体系以及第三代半导体碳化硅(SiC)关键装备,以此管窥中电科二所在强化我国电子信息产业链供应链关键环节基础、推动产业技术迭代与应用升级过程中,所作出的不可或缺的努力与取得的标志性进展。

电气互连:以多层共烧陶瓷器件制备技术铸造电子“神经”

电气互连技术是实现电子元器件间可靠物理连接与高效信号/电力传输的关键,堪称现代电子系统的“血脉经络”。多层共烧陶瓷技术作为电子系统高密度、高性能、高可靠性互联的核心工艺技术之一,关键工艺装备长期依赖国外。中电科二所依托在此领域数十年的深耕积累起来的高端智能制造和工艺技术系统集成能力,发展出了国内领先的多层共烧陶瓷装备全链条供应能力,建成了拥有各级净化厂房3000余平米、各类生产检测设备近百台套的先进制造体系,打造了国内首个微电子共烧陶瓷器件数字化车间,可为用户提供覆盖从陶瓷生瓷片裁片到生坯热切工艺流程的单机工艺装备及整线系统交钥匙工程服务,目前已在消费电子、集成电路、光伏发电、新能源汽车、轨道交通等多个领域得到应用。

型应用产品

1、LTCC/HTCC共烧陶瓷管壳、基板

中电科二所在HTCC/LTC多层共烧陶瓷领域具备齐全的工艺装备产品谱系,覆盖多层共烧陶瓷裁片到热切工艺段,同时具备LTCC/HTCC管壳、基板制造能能力,广泛应用于高端无线通信、高性能传感器、汽车电子控制单元等


2、陶瓷静电吸盘

半导体制造、平板显示等精密制造领域的核心工艺设备中,陶瓷静电吸盘(ESC)是支撑与固定晶圆或基板的重要部件。当前,全球多层陶瓷静电卡盘(ESC)市场由日本、美国和韩国企业主导,国产化率较低。基于深厚的HTCC陶瓷基板工艺积累,二所目前可提供陶瓷静电吸盘裁片、冲孔、填孔、印刷、叠片、层压等关键工序的相关设备,为国内半导体设备关键部件的国产化供应和良率提升提供了强力支撑。


裁片(1)、冲孔(2)、填孔印刷(3)、叠片(4)、层压(5)

2、AMB陶瓷基板

AMB陶瓷基板作为承载IGBT、SiC MOSFET等大功率芯片的首选基板,是通过在高温下使活性金属焊膏(通常含Ti, Zr等)与陶瓷表面发生化学反应,形成高强度的冶金结合。不过,与前述LTCC/HTCC主要在未烧的生瓷片上印刷不同,AMB工艺是在已烧成的硬质、易碎熟瓷片上进行焊料和阻焊层的精密印刷。为此,二所专门针对AMB工艺中印刷制程,研发了可用于大规模生产的多种单机印刷装备以及印刷数字化整线系统供应能力,并已通过行业头部客户的大规模生产验证。其中,数字化印刷线涵盖基板正反面印刷、印刷前后称重、印刷AOI、烘干等制备及检测工序,配套研发专用SCADA系统,分析追溯各项生产数据,实现了印刷工序段的全覆盖。


AMB基板单机全自动印刷装备


分段式、连续式数字化印刷线

真空热工:真空热工,勇闯第三代半导体碳化硅高地

碳化硅半导体因其禁带宽度大、临界击穿场强高、热导率极佳、电子饱和漂移速度高等优越物理特性,成为突破硅基半导体材料极限、实现高功率、高效率、高温、高频率电力电子与射频电路的革命性材料。然而,作为产业链最上游也是技术壁垒最高的环节,高质量、大尺寸碳化硅单晶材料的制备与高效、低损伤的衬底加工等技术长期以来主要由国外领先企业掌握。

二所凭借60余年真空热工领域的耕耘经验以及40余年真空设备制造经验,聚焦以碳化硅(SiC)为代表第三代半导体的关键核心技术攻关。目前,二所重点攻克大尺寸碳化硅单晶生长、衬底激光剥离加工技术及装备,培育了晶锭生长设备、激光剥离加工设备等明星产品,可提供碳化硅衬底整线集成服务,整体达到了国内先进水平,其中最具代表性的“碳化硅材料加工智能产线”提供了8至12英寸碳化硅材料加工智能解决方案,可实现从晶锭制备到晶片成型的数字化闭环体系,显著提升了我国在碳化硅关键材料与核心装备领域的国产化水平。


小结

自成立至今,中电科二所始终立足国家战略需求、深耕电子封装和真空热工两大核心工艺领域,并通过持续深化“装备+工艺技术+智能制造”的融合发展模式,加大“数字化、网络化、智能化”技术的深度赋能,在支撑国家重大项目攻关、助力产业链供应链安全可靠、服务现代化产业体系构建的道路上,持续塑造着中国微电子与半导体装备技术版图的新格局。

 

粉体工业万里行

作者:粉体圈

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