城院双创云展第十三期｜科芯精工——电子封装楔形劈刀国产化的开创者

技术铸芯，驾创新之长风

精准封装，拓国际之阔步

本期创新创业比赛优秀项目会展

我们介绍的是

来自机械与电气工程学院的作品

进入二十一世纪以来，在国家科技强国战略的指引下，我国坚定不移地推动科技创新，致力于实现高水平的科技自立自强。随着社会科技与经济的不断发展，楔形劈刀在电子封装领域需求日益增长，尤其在芯片、新能源电池及LED封装中其作用愈发重要。然而，面对日益严峻的国际形势，楔形劈刀市场主要由国外品牌控制，存在供应风险；同时，国内楔形劈刀产业的痛点逐渐显现，产业正迎来快速发展的契机，国产化进程需要加速推进。

面对这样的时代机遇，贺庭轩作为负责人，与钟业晨、赵小康、刘叶林、何佑辉、周俊彦、李俊辉、徐婧和王志豪共同组建了“科芯精工—电子封装楔形劈刀国产化的开创者”科研项目团队，旨在解决这一问题。

在周理、刘琰和谭伟石三位指导老师的悉心指导下，团队经过认真钻研，该项目参加了中国国际大学生创新大赛（2024）总决赛，并斩获高教主赛道国赛银奖。

图为科芯精工团队参加

中国国际大学生创新大赛（2024）现场合影留念

此外，该项目在第十一届“挑战杯”湖南省大学生创业计划竞赛中获得金奖。

图为科芯精工团队获得

第十一届“挑战杯”湖南省大学生创业计划竞赛金奖

创新点亮生活星辰，科技编织未来画卷

团队自成立以来齐心协力、稳步向前

勇于面对科研难关，不断突破创新界限

最终在竞赛中斩获了骄人的成绩

下面让我们一起来了解

“科芯精工—电子封装楔形劈刀国产化的开创者”

这个作品吧！

在负责人贺庭轩的带领下，凭借三项核心技术以及高精度、高耐磨、低成本的楔形劈刀产品，团队成立了湖南科芯精工科技有限公司，专注于电子封装技术，该项目不仅填补了国内市场空白，还达到国际标准，实现销售230万元，并呈现出稳步增长的趋势。

同时，团队研发出的楔形劈刀加工技术涉及了多种创新方法，包括电子束图像反馈、神经网络建模、专用夹具设计及激光加工等，这些技术提高了楔形孔和直通孔的加工精度，经权威检测，产品精度达到国际标准，焊点稳定性和通过性良好，磨损情况正常，显示出较国外同类产品具有更优的稳定性和耐用性。

图为科芯精工团队项目成立的公司

经过多年的发展，该团队开发出多代楔形劈刀产品，具有显著的市场优势；此外，在项目研究进程中，他们成立的公司促进产教融合，强化了工程实践能力，并传承了民族精神，对全社会的发展具有重要意义。

在湖南科芯精工科技有限公司成立之初，团队深知市场调研的重要性。针对相关技术市场的空白以及市场需求量日趋增长的问题，负责人贺庭轩首先在中国电子科技集团的多家公司进行实习和调研市场，充分了解楔形劈刀产业发展进程。接着，团队成员参加了多场专业的电子电路展览会，与行业内的专家、学者进行深入交流，并观摩了最新的技术展示。这些活动使团队更加明确了楔形劈刀产品的市场需求和技术方向。

图为科芯精工团队市场调研历程

在两年的时间里，团队走访了湖南、广东、上海等多个省市，进行了数十次企业访问和市场考察，深入了解电子封装行业生产流程、技术需求和市场痛点，获得了宝贵的行业洞见，为后续的产品创新和技术研发奠定了坚实的基础。

在中美贸易战和芯片战的背景下，团队发现楔形劈刀产业仍面临以下技术痛点，其国产化发展迫在眉睫。

1、微孔精密加工技术的不足：缺乏加工直径50微米的复杂楔形孔技术和针对深径比100的微孔加工技术；

图为科芯精工团队绘制楔形劈刀局部视图

2、刀具材料耐磨性不高：封装过程需要处理高硬度、高强度的材料，产品刀具易因压力和摩擦而损坏；

图为科芯精工团队测量金属硬度

3、型面加工难以满足要求：难以保证传统的电火花加工技术达到型面加工的精度和满足亚微米级光洁度的要求。

图为科芯精工团队使用传统电火花加工

面对这些技术痛点，负责人贺庭轩借助在中国电子科技集团和赛默飞等多地的调研和学习经历，带领团队利用粉末冶金、激光加工、FIB等先进技术，开发了系列楔形劈刀，提出了中国式解决方案，以提升国内楔形刀片产业的竞争力。

1、超细晶硬质合金挤压成型的刀坯制造技术：通过粉末冶金技术直接烧制出复杂形状的金属结构，在挤压过程中形成金丝通孔，从而解决大深径比通孔加工困难的问题；同时，采用晶粒度0.4的球形粉末，使挤压后的材料致密度更高、耐磨性更强；

图为科芯精工团队挤压超细晶硬质合金成型

2、基于五轴激光的劈刀型面加工方法：这是一种利用皮秒激光束作为热源的新型加工工艺，通过五轴联动加工中心实现一次装夹，能够加工14个型面，从而让工业机器人自动上下料，提高自动化程度；

图为科芯精工团队专用五轴激光加工中心

3、FIB楔形微孔加工技术：利用静电透镜将离子束聚焦至极小尺寸，实现显微切割技术；采用基于溅射刻蚀的微打孔技术和基于SEM微孔实时检测与反馈技术，分别解决了精密楔形孔加工困难的问题，并提高加工精度。

图为科芯精工团队加工FIB楔形微孔

该团队的产品研发始于对电子封装行业需求的深入理解，以及对技术挑战的直接应对。2021年3月，团队确定技术研发方向后，着手进行详尽的技术储备和人才培养。创始人贺庭轩及其团队成员在多个科研机构和企业进行学习和交流，积累了丰富的知识和经验。在发现了楔形劈刀制造过程中的关键问题后，他们开始探索可能的解决方案，启动了研发项目并进行了初步的技术试验。

通过应用新技术，他们不仅极大提高了产品的加工精度和性能，还改进了生产效率并降低了成本。

到2023年初，他们成立的公司终于成功生产出4大类、50多种型号的电子封装劈刀，不仅填补了国内市场的空白，还具备了与国际品牌竞争的实力。这一时期标志着科芯精工楔形劈刀产品从概念设计到成品实现全面成熟。

图为科芯精工团队研发的四代楔形劈刀

产品并投入生产后，团队在楔形劈刀市场上进行了详细的竞品分析。与国内的上市公司相比，这些公司主要集中在球形劈刀的生产上，而他们则专注于楔形劈刀的研发和生产，有效填补了国内市场在这一领域的空白。例如：在键合过程中，楔形劈刀具有不会出现焊球的优势，适用于某些特定的应用场景。

与以色列的MPP和美国的Deweyl等国际品牌，该团队采用了更先进的技术，加工效率更高。通过电镜分析发现，他们的产品在硬度、正常焊点、耐磨性以及表面光洁度等方面均表现出色，尤其是在成本方面，价格仅为竞争对手的1/8，极具市场竞争力。

图为科芯精工团队项目产品与其他国际品牌的对比

团队建立的公司实现了商业模式多元化，商业模式具体涵盖了直销、代销、服务以及技术支持等多个方面。终端客户主要包括中国电子、航天科工、宁德等大型企业，公司通过直接销售楔形劈刀给这些企业，实现了销售收入的82%，并保持了63%的较高毛利率。同时，公司还通过云汉芯城、阿里巴巴采购批发等平台拓展业务，进一步增加了市场覆盖面。

团队除了产品销售外，还提供楔形劈刀和加工设备的维修服务，并销售电子封装设备，提供电子封装技术和硬质合金加工的技术支持。这部分业务的收入占比7%，毛利率保持在76%的健康水平。这种综合的商业模式使科芯精工能够灵活应对市场变化，不断提升公司的盈利能力和市场竞争力。

图为科芯精工团队项目商业模式局部呈现

团队成立湖南科芯精工科技有限公司后，其发展与创新具有深远的社会意义。在“让中国封装业从短板转型为全球封装业的标杆”的国家政策指引下，团队的成立和成长不仅响应了国家战略，推动电子封装行业从短板转型为全球封装业的标杆，而且通过自主研发和生产楔形劈刀，公司打破了国外技术垄断，降低了国内电子行业对外部供应链的依赖，对提升国家自主创新能力、保障国家产业链安全具有重要意义。

团队所研发的楔形劈刀产品以其高性能、高效率和成本优势，在提升中国电子产品国际竞争力的同时，也为消费者带来了性价比更高的电子产品。他们在技术创新和市场成功方面的运营模式为国内其他科技型中小企业树立了榜样，激发了国内创业和创新的活力，对于促进就业、增加税收、推动地区经济发展均产生了积极影响。

图为科芯精工团队项目带动就业

专访一：项目研究的初衷是什么

专访二：如何解决困难和瓶颈

专访三：如何实现学习与学术良性循环

专访四：给同学们分享项目研究的技巧和方法