1、课题来源与背景。 课题来源：广东省科技厅2020年广东省重点领域研发计划，项目编号：2020B010181001。 课题背景：陶瓷劈刀作为半导体封装中wirebond 工艺里的必备耗材，由于精细化程度要求高，被“围困”于高技术壁垒之内，长期以来需要依靠进口方式提供。 （1）粉体自制能力差，原料供应受到限制 国内致力于生产陶瓷劈刀的企业不在少数，但生产陶瓷劈刀所需的高端陶瓷粉末均需要依赖进口，国内制备的陶瓷粉末通常粒度均匀性差且性能不稳定，直接影响后续批量化制备的陶瓷产品性能和可靠性。 （2）成型和烧结工艺的可控精度达不到要求 陶瓷劈刀产业化生产中工艺路线的设计复杂难度大，对材料配方、成型工艺、烧结工艺等提出了非常高的要求。虽然我国高性能结构陶瓷生产工艺技术已有很大提升，但在关键工艺技术上与国外先进企业仍然有较大差距，由于高精度内孔成型、精密烧结工艺的可控精度尚达不到要求，导致陶瓷劈刀产品仍需依赖进口。 （3）表面加工处理能力差 国内厂家在陶瓷劈刀表面加工处理层面上，技术能力较差，对于抛光液的选择以及加工参数的设定没有系统的研究，表面处理不能满足陶瓷劈刀产品的外表光洁度高、耐磨度高的生产需求。

    2、技术原理及性能指标。 技术原理：陶瓷劈刀是一种具有垂直方向孔的轴对称陶瓷工具，属于精密微结构陶瓷材料，用于微电子加工领域引线键合过程中的焊接工具，由于其硬度大、比重高、晶粒细小、外表光洁度高、尺寸精度高、使用寿命长等优点而从碳化钨、钛金等其他材质的劈刀中脱颖而出，广泛应用于可控硅，声表面波，LED，二极管，三极管，IC 芯片等线路的键合焊接，并发挥了极其重要的作用。项目主要在氧化铝材料中加入氧化锆材料，通过混炼、注射成型、排胶烧结制成毛坯，再通过无芯研磨，内径研磨、同心研磨、内倒角研磨、表面处理等工艺，使产品各个尺寸指标达到使用的要求。 性能指标： （1）陶瓷劈刀用陶瓷粉体： ①陶瓷粉体一次粒径：65 nm； ②粒度D50：0.141 μm； ③BET：18.99 m2/g （2）IC芯片封装用陶瓷劈刀 ①尺寸精度：-0.806～0.064μm； ②表面光洁度Ra：0.075μm，Rz：0.438μm； ③硬度：2078.0 HV； ④抗弯强度:833MPa； ⑤刀头端面纳米硬度：36 GPa； ⑥焊点数：完成2007174 次焊接，外观无明显缺陷，无断裂（焊接工艺条件：超声电流90-130 mA，焊接压力25-60g，焊接时间15-30 ms）。

    3、技术的创造性与先进性： 本成果独立自主研发出了高性能的陶瓷劈刀粉体材料、高精度的劈刀制造设备和制造技术工艺，打破了国外长期垄断的劈刀市场，加快国内半导体国产化进程，实现陶瓷劈刀国产化，产品性能达到行业先进水平。 （1）高性能的陶瓷劈刀粉体材料 为了满足日益复杂的封装形式和封装条件，封装向超细键合和降低成本的趋势，因此对其材料的强度、硬度、密度、超声输出及耐磨性等提出了更高的要求。本成果通过在氧化铝粉体中增加氧化锆粉体，利用其相变增韧的特性提高氧化铝陶瓷的断裂韧性，同时研究添加少量高效的烧结助剂，抑制陶瓷晶粒长大，形成均匀的细晶结构。 （2）高精度的劈刀制造设备和制造技术工艺 陶瓷劈刀加工工艺复杂且难度大，且市面上无制造劈刀的通用设备，设备和加工技术均掌握在国外厂家上，为了克服无现有设备和技术的问题，本成果通过结合国内外高精密的加工工艺和设备，独立研发多种精密加工的工艺技术，并根据该多种工艺研发出适用于加工硬度高、精度要求高、精细微的制造设备，解决陶瓷劈刀生产的卡脖子问题。 （3）解决的关键技术难题 通过添加纳米氧化锆粉体，利用其相变增韧的特性，解决产品强度不足问题； 通过调整内孔在主轴的中心位置，再进行锥面研磨，解决毛坯内孔与圆锥不同心的问题； 通过模型研磨的加工方式制作出符合尖端尺寸要求的研磨工具，对产品尖端进行研磨加工，解决了尖端加工精度不足问题； 开发出专用的研磨设备，选取合适的抛光研磨液和研磨需要的线材，解决了超细内孔精细度、光洁度不足等问题； 在焊嘴表面采用物理、化学、热处理等方式对表面进行微处理，形成一系列不同的形貌和粗糙度，解决了表面粗糙度的不足的问题。

     4、技术的成熟程度，适用范围和安全性： 本成果技术成熟度高，经中国赛宝实验室评价，技术就绪度等级达到9级，产品经有资质的第三方机构检测和客户的批量使用，证实其性能的可靠性和安全性。成果适用的范围为IC芯片封测厂商，用于芯片的键合焊接。

    5、应用情况及存在的问题： 本成果已经在潮州三环（集团）股份有限公司应用，建成了年产1000万只陶瓷劈刀的生产线，生产线目前运行正常，未发现存在问题。

    6、历年获奖情况： 无。