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陶瓷劈刀,又名瓷嘴,毛细管,它作为邦定机的一个焊接针头,适用于LED,IC芯片,二极管,三极管,可控硅,声表面波等线路的焊接上。用陶瓷作为劈刀,硬度大,比重高,晶粒细小,产品的外表光洁度高,尺寸精度高。绝缘性好!是一种具有垂直方向孔的轴对称的陶瓷工具,属于精密微结构陶瓷部件。应用上,陶瓷劈刀是作为引线键合过程的焊线工具使用的,可用于可控硅、声表面波、LED、二极管、三极管、IC芯片等线路的键合封装。
引线键合(WireBonding)通过使用细金属线(铜、金等)以及热、压力、超声波能量,能使金属引线与基板焊盘紧密焊合,从而实现芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互通。
陶瓷劈刀作为键合机中的焊接针头,就像缝纫机中的那根用于穿针引线的“缝衣针”一样,金属线需要经过它才能将一块芯片缝到另一芯片或衬底上。由于一台键合机在满荷载的工作状态下每天需要键合几百万个焊点,而每个陶瓷劈刀都有其固定的使用寿命,一旦达到额定次数就需要更换新的劈刀。因此可想而知,陶瓷劈刀的需求体量有多庞大。
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毛细管劈刀外,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μm,弧度长度要小于倍的丝线直径,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
苏森源生产的陶瓷劈刀,已经可以完全替代进口品牌,ic封装,led封装均实现量产。但是未来的路还很长。还需要慢慢沉淀,才能在芯片封装行业崛起。