鍵合陶瓷劈刀

陶瓷劈刀是一種具有垂直方向孔的軸對稱陶瓷工具，因其具有高硬度、高耐磨、耐高溫、耐化學腐蝕、表面光潔度高及尺寸精度高等優勢，在半導體引線鍵合焊接領域中扮演著不可替代的角色。引線鍵合是將芯片電極面朝上粘貼在封裝基座上，用金屬絲將芯片電極與引線框架上對應的電極通過焊接的方法連接的過程。引線鍵合的目的是將芯片與外部封裝框架電氣連通，以確保電信號傳遞的通暢。金屬導線的選擇會影響到焊接質量、器件的可靠性等方面，理想的材料應滿足如下條件：(1)可與半導體材料形成良好的接觸；(2)化學性能穩定；(3)與半導體材料形成良好的結合力；(4)導電性能良好；(5)易焊接，焊接過程保持一定的形狀。黃金作為一種金屬，化學性能穩定、導電性能優異、具有良好的延展性、容易加工成絲，作為引線焊接材料的首選。目前半導體封裝行業大多數采用金線焊接。然而，由于黃金作為貴重金屬，具有明顯的稀缺性，價格昂貴，導致封裝成本高。隨著封裝技術的發展，銅絲價格低廉，機械、電子、熱學性能優異，其焊接成本不到金絲的30％，因此，被認為是金絲最好的替代品。

目前機械加工(機械加工指經過機械拋光)制作的陶瓷劈刀的表面粗糙度不合適，導致金屬線焊接效果較差，雖然采用化學蝕刻處理能夠獲得合適的表面粗糙度，但是化學蝕刻處理會對焊接劈刀的耐磨性能和機械性能存在消極影響，而較大程度的影響其使用壽命。

陶瓷劈刀的分類及制備

由于陶瓷劈刀的使用能夠影響芯片的質量和生產的穩定性，因此在微電子領域中對于陶瓷劈刀加工設備的選擇是非常重要的。

目前可用的陶瓷劈刀，除了球形鍵合過程中使用的陶瓷劈刀外，還有楔形鍵合中使用的楔形劈刀。兩種陶瓷劈刀有原則性的區別

類型不同，鍵合方式自然也不同。球形鍵合的一般弧度高度是150μm，弧度長度要小于100倍的絲線直徑，且鍵合頭尺寸不要超過焊盤尺寸的3/4，球尺寸一般是絲線直徑的2到3倍，細間距約1.5倍；楔形鍵合，焊盤尺寸必須支持廠的鍵合點和尾端，焊盤長軸必須在絲線的走線方向，焊盤間距因適合于固定的鍵合間距。

但無論使用哪種類型的陶瓷劈刀，性能不達標一切都空談。而在半導體封裝成本日益降低要求下，低成本的鍵合線勢在必行，因此銅線勢必會取代金線會成為未來替代金線的主要鍵合線。但是，銅線在熱循環中的可靠性遠遠比金線差，而且還比金線、合金線更硬，因此在引線鍵合的時候需要用更大的超聲波和更大粘接力，這就要求基板和陶瓷劈刀都需要具有更高的強度、更好的耐磨損性能以及可靠性，以避免封裝效果變差。對于鍵合劈刀來說，改善陶瓷材料的制備及使用方法都是可行之道。