[发明专利]一种引线键合用高性能楔形劈刀及其制造方法

说明书

本发明涉及一种引线键合用高性能楔形劈刀及其制造方法，属于微电子封装中的引线键合工具开发技术领域。所述楔形劈刀以质量百分比计，由下述组分组成：WC 86‑95％、Co2.0‑4.0％、Crsubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt; 0.5‑1.0％、VC 0.5‑0.8％、SiC 0.3‑0.7％、Ni 1.5‑4.0％、W 0.2‑0.5％、M 0.5‑3.5％。其制备方法为：先按设计组分选取合适的组分，然后采用湿式高能球磨，接着经适当参数的干燥、分选、密炼后采用注射成形出制备硬质合金劈刀毛坯；最后经适当参数的脱脂、烧结得到劈刀毛坯；后续经过局部的机加工，即得到劈刀成品。本发明得到了焊接次数大于100万次的高性能楔形劈刀，生产效率高，成本低，产品的一致性好。

技术领域

本发明涉及一种引线键合用高性能楔形劈刀及其制造方法，属于微电子封装中的引线键合工具开发技术领域。

背景技术

在IC封装领域，集成电路芯块之间、集成电路芯片与外围电路之间通常采用引线键合实现电路连接和信号传输。楔形焊工艺具有焊接密度高、焊点尺寸小、可以实现低弧度互联、可以实现深腔焊接、寄生效应较小等特点，是常用的引线键合方法之一，被广泛应用于微波和光电子器件封装等领域。楔形劈刀是引线键合过程中的重要工具，其性能直接决定了键合的质量、效率与经济性。通常使用的楔形劈刀由高硬度、高韧度的材料制成。如碳化钨、钛合金和陶瓷等，劈刀上加工有引线过孔以实现键合过程中的引线供给。

常见的楔形劈刀材料包括：硬质合金(碳化钨-钴)、碳化钛和陶瓷等；目前除了特殊的应用领域采用陶瓷材质的劈刀，一般采用硬质合金劈刀。相比于陶瓷材质的劈刀，硬质合金具有更好的机械加工性能，进而可以在产品精度上做到一个全新的高度，生产成本更低，应用更广泛；但目前而言，硬质合金劈刀的寿命均不长。在国内行业交流过程中了解到的硬质合金劈刀的寿命一般为：焊接次数小于100万次。

随着IC行业的快速发展，楔形焊接的应用愈发广泛，而对硬质合金楔形劈刀的性能要求也越来越高。在高速自动键合机上，往往要求劈刀有良好的焊接稳定性和优秀的使用寿命。目前公开的技术中，一般采用优化结构和/或设计涂层的方案来增加使用寿命，如专利CN202120246332.3、CN202120231217.9、CN202110422334.8；上述技术均未对产品的寿命增加量以及产品的具体寿命给出相关数值。在文泽海等发表的《引线键合楔形劈刀及劈刀老化现象研究》一文中，提到了碳化钛劈刀在7000-9000次焊接后，出现焊点变形过大或焊点不完整等虚焊现象。该文中提到了陶瓷劈刀在自动键合设备上使用时，其寿命可达100万次，但其并未公开具体的成分，而且该文中并未提及如何进一步提升楔形劈刀的寿命。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，首次提出焊接寿命大于110万次的高性能楔形劈刀及其制造方法。

本发明一种高性能楔形劈刀，其成分以质量百分比计，由下述组分组成：WC 86-95％、Co2.0-4.0％、Cr₃C₂ 0.5-1.0％、VC 0.5-0.8％、SiC 0.3-0.7％、Ni 1.5-4.0％、W0.2-0.5％、M 0.5-3.5％，所述M选自铪的碳化物、钽的碳化物、铼的碳化物、钇的氧化物、镧的氧化物中的至少一种。

作为优选，所述M选自HfC、Y₂O₃、TaC中的至少一种。

作为优选方案，本发明一种高性能楔形劈刀，其成分以质量百分比计，由下述组分组成：WC 86-94.5％、Co2.0-4.0％、Cr₃C₂ 0.5-1.0％、VC 0.5-0.8％、SiC 0.3-0.7％、Ni1.5-4.0％、W 0.2-0.5％、M 0.5-3.0％，所述M选自HfC、Y₂O₃、TaC 中的至少两种。