[发明专利]一种丝材键合用楔形劈刀及其加工方法

说明书

本发明公开了一种丝材键合用楔形劈刀及其加工方法。所述楔形劈刀为一体式结构，包括刀柄和刀头，刀柄为平缺口型圆柱，刀头为楔形结构，刀柄与刀头通过第一斜切面、第二斜切面、第三斜切面和平缺口面进行过渡，刀柄中心设有贯通的直引线圆孔，刀头设有贯通的斜引线圆孔；刀头包括第一斜切面、第二平面、第三斜切面、第四斜切面、第一平面和端面；端面包括前圆角面、键合面、后圆角面、第一沟槽和第三斜面，键合面开设有一个第二沟槽。本发明适用于窄间距、高密度、深腔多腔的细丝材的热超声楔形焊键合，同时满足丝材穿孔顺利、超声传递无振动、键合强度符合使用要求、使用寿命长，为微波器件、微波芯片组装的引线键合提供了关键工具保障。

技术领域

本发明属于微电子工具领域，具体涉及一种丝材键合用楔形劈刀及其加工方法。

背景技术

现代军、民用电子装备尤其是在机载、舰载、星载等雷达和通讯系统中正在向小型化、轻量化、高工作频率、高可靠和低成本的方向发展，对组装和互连技术提出了越来越高的要求。一般来说，采用高密度、多层、多芯片组装构成三维立体结构的微组装工艺在微波组件使用，比一般分离器件电路重量轻10-20倍，体积小4-6倍，微波器件的应用越来越广泛。

而楔形劈刀是制备各种微波器件工艺环节中引线键合工艺所用的重要工具。引线键合是利用楔形劈刀传递超声波能量，使穿过劈刀的键合引线在劈刀刀头与焊盘金属间产生压力与摩擦，从而与基板焊盘紧密焊合，实现芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互通。而随着集成电路的线宽不断缩小，由2008年的0.057μm到达2018年的0.018μm。与此对应，引线键合的焊盘间距由35μm减小到20μm，对楔形劈刀的结构设计和使用性能提出了更加苛刻的要求。

如何提供一种适用于窄间距、高密度、深腔多腔的带材的热超声楔形焊键合的楔形劈刀，满足带材穿孔顺利、超声传递无振动、键合强度符合使用要求以及使用寿命长的需要，为微波器件、微波芯片组装的引线键合提供关键工具保障，已经成为亟需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于针对上述问题，提供一种丝材键合用楔形劈刀，为一体式结构，长度为10-30mm，包括刀柄1和刀头2，其特征在于，所述刀柄1为平缺口型圆柱，所述刀头2为楔形结构，所述刀柄1与所述刀头2通过第一斜切面121、第二斜切面122、第三斜切面123和平缺口面124进行过渡；所述刀头2包括第一斜切面121、第二平面24、第三斜切面123、第四斜切面21、第一平面22和端面23；所述端面23包括前圆角面231、键合面232、后圆角面233、第一沟槽234和第三斜面235，所述键合面232开设有一个第二沟槽2321；所述刀柄1中心设有贯通的直引线圆孔11，所述刀头2设有贯通的斜引线圆孔25，所述直引线圆孔11直径为0.20-0.50mm，所述斜引线圆孔25直径为0.03-0.15mm，与刀柄1的夹角为25°-60°，入口呈20°-60°喇叭状。

优选的，所述第一斜切面121、第二斜切面122和第三斜切面123与刀柄1的夹角一致，夹角大小为2°-20。

优选的，所述刀柄1的直径为1.35-2.0mm，直径公差≤±5μm，平缺口径向长度为1.0-1.8mm，平缺口径向长度公差为(-0.01，0)。

优选的，所述直引线圆孔11尺寸公差≤±5μm、同心度≤±5μm、表面粗糙度≤1.0μm，所述斜引线圆孔25的尺寸公差≤±5μm，表面粗糙度≤1.0μm。

优选的，所述楔形劈刀的加工毛坯为带有孔径为0.15-0.45mm中心通孔的钨钢、钛合金、高速钢、淬硬钢或陶瓷圆棒。

优选的，所述前圆角面231的圆角半径为1-50μm，所述后圆角面233的圆角半径为1-50μm。

优选的，所述键合面232的宽度为0.02-0.25mm、长度为0.04-0.15mm、表面粗糙度≤0.8μm。