键合陶瓷劈刀

陶瓷劈刀是一种具有垂直方向孔的轴对称陶瓷工具，因其具有高硬度、高耐磨、耐高温、耐化学腐蚀、表面光洁度高及尺寸精度高等优势，在半导体引线键合焊接领域中扮演着不可替代的角色。引线键合是将芯片电极面朝上粘贴在封装基座上，用金属丝将芯片电极与引线框架上对应的电极通过焊接的方法连接的过程。引线键合的目的是将芯片与外部封装框架电气连通，以确保电信号传递的通畅。金属导线的选择会影响到焊接质量、器件的可靠性等方面，理想的材料应满足如下条件：(1)可与半导体材料形成良好的接触；(2)化学性能稳定；(3)与半导体材料形成良好的结合力；(4)导电性能良好；(5)易焊接，焊接过程保持一定的形状。黄金作为一种金属，化学性能稳定、导电性能优异、具有良好的延展性、容易加工成丝，作为引线焊接材料的首选。目前半导体封装行业大多数采用金线焊接。然而，由于黄金作为贵重金属，具有明显的稀缺性，价格昂贵，导致封装成本高。随着封装技术的发展，铜丝价格低廉，机械、电子、热学性能优异，其焊接成本不到金丝的30％，因此，被认为是金丝最好的替代品。

目前机械加工(机械加工指经过机械抛光)制作的陶瓷劈刀的表面粗糙度不合适，导致金属线焊接效果较差，虽然采用化学蚀刻处理能够获得合适的表面粗糙度，但是化学蚀刻处理会对焊接劈刀的耐磨性能和机械性能存在消极影响，而较大程度的影响其使用寿命。

陶瓷劈刀的分类及制备

由于陶瓷劈刀的使用能够影响芯片的质量和生产的稳定性，因此在微电子领域中对于陶瓷劈刀加工设备的选择是非常重要的。

目前可用的陶瓷劈刀，除了球形键合过程中使用的陶瓷劈刀外，还有楔形键合中使用的楔形劈刀。两种陶瓷劈刀有原则性的区别

类型不同，键合方式自然也不同。球形键合的一般弧度高度是150μm，弧度长度要小于100倍的丝线直径，且键合头尺寸不要超过焊盘尺寸的3/4，球尺寸一般是丝线直径的2到3倍，细间距约1.5倍；楔形键合，焊盘尺寸必须支持厂的键合点和尾端，焊盘长轴必须在丝线的走线方向，焊盘间距因适合于固定的键合间距。

但无论使用哪种类型的陶瓷劈刀，性能不达标一切都空谈。而在半导体封装成本日益降低要求下，低成本的键合线势在必行，因此铜线势必会取代金线会成为未来替代金线的主要键合线。但是，铜线在热循环中的可靠性远远比金线差，而且还比金线、合金线更硬，因此在引线键合的时候需要用更大的超声波和更大粘接力，这就要求基板和陶瓷劈刀都需要具有更高的强度、更好的耐磨损性能以及可靠性，以避免封装效果变差。对于键合劈刀来说，改善陶瓷材料的制备及使用方法都是可行之道。