CN108115267B - 焊接劈刀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可得到高接合强度的焊接劈刀。具体而言，所提供的焊接劈刀具备：第1本体部，在轴向上延伸；第2本体部，设置于所述第1本体部的顶端侧，且截面面积朝向顶端变小；瓶颈部，设置于所述第2本体部的顶端侧；及穿通孔，在所述轴向上延伸，贯穿所述第1本体部、所述第2本体部及所述瓶颈部，可以穿通细丝，其特征在于，所述瓶颈部具有第1部分、设置于所述第1部分的顶端侧的第2部分，所述第2部分在顶端上具有按压所述细丝的按压面，所述第1部分比所述第2本体部的切线更向内侧凹下，所述第2部分的最大截面面积比所述第1部分的最小截面面积更大。

Description

焊接劈刀
技术领域
本发明的形态通常涉及焊接劈刀。
背景技术
在半导体装置的制造工序中，进行有通过焊接细丝(以下称为“细丝”)来连接半导体元件和引线框的丝焊(例如专利文献1～3)。在丝焊中，使用焊接劈刀将细丝的一端与半导体元件的电极(电极垫)接合(第一焊点)。接下来，拉着细丝与其他电极(引线)接合(第二焊点)。
在第二焊点上，例如形成有细丝与引线的实接合部(针脚式焊接)、细丝与引线的预接合部(收尾焊接)。在这样的第二焊点之后，将从收尾焊接延伸的细丝分断(切断)。其后，通过利用包封树脂对被细丝连接的半导体元件和引线框进行包封，来制造半导体装置。
此外，在丝焊中进行有下述内容，即，利用焊接劈刀将细丝压到电极垫、引线，并一边施加负荷一边将超声波外加到焊接劈刀上。由此，即使在以高速进行接合的情况下，也能够得到牢固的接合强度，且能够缩短焊接循环。
然而，在半导体元件上，配线间隔的微细化、层间绝缘膜的薄膜化等在发展，因而在丝焊时，因施加于半导体元件的应力，而使半导体元件损伤的可能性增高。尤其，在电极垫的正下存在有IC(Integrated Circuit集成电路)的BOAC(Bond Over Active Circuit有源电路上焊接)装置上，导致在电极垫的正下的ILD(Inter Layer Dielectric层间介质隔离)层(层间绝缘膜)上产生裂纹的可能性增高。
因此，希望焊接劈刀在降低施加于半导体元件的应力的同时，可得到高接合强度。
专利文献1：日本特开平7-99202号公报
专利文献2：日本特表2003-531729号公报
专利文献3：日本特开2011-97042号公报
发明内容
本发明是基于这样的课题的认识而进行的，所要解决的技术问题是提供一种可得到高接合强度的焊接劈刀。
第1发明为一种焊接劈刀，具备：第1本体部，在轴向上延伸；第2本体部，设置于所述第1本体部的顶端侧，截面面积朝向顶端变小；瓶颈部，设置于所述第2本体部的顶端侧；及穿通孔，在所述轴向上延伸，贯穿所述第1本体部、所述第2本体部及所述瓶颈部，可以穿通细丝，其特征在于，所述瓶颈部具有第1部分、设置于所述第1部分的顶端侧的第2部分，所述第2部分在顶端上具有按压所述细丝的按压面，所述第1部分比所述第2本体部的切线更向内侧凹下，所述第1部分的直径朝向顶端变小，所述第1部分的外形形状为圆锥台状，所述第2部分的最大截面面积比所述第1部分的最小截面面积更大，所述第1部分的所述轴向的长度相对于所述第2部分的所述轴向的长度的比例为3.20以上7.76以下。
在丝焊中，对半导体元件进行加热，并通过热和超声波来进行扩散接合。此时，根据该焊接劈刀，由于在瓶颈部上设置了比第2本体部的切线更向内侧凹下的第1部分及具有比第1部分的最小截面面积更大的截面面积的第2部分，因此在能够从半导体元件适当地接收热的同时，与第1部分较细的情况相结合，能够适当地将热留在第2部分上。由此，能够提高细丝和电极之间的温度，进而提高接合强度。因而，能够在降低施加于半导体元件的应力的同时，得到高接合强度。
第2发明为一种焊接劈刀，其特征在于，在第1发明中，所述第2部分的最大截面面积相对于所述第1部分的最小截面面积的比例为1.12以上2.79以下。
根据该焊接劈刀，由于第2部分的最大截面面积相对于第1部分的最小截面面积的比例为1.12以上，因此可抑制第1部分21的最小截面面积变大，进而便于更加适当地将热留在第2部分22上。由此，能够使接合强度更加提高。此外，由于第2部分的最大截面面积相对于第1部分的最小截面面积的比例为2.79以下，因此可抑制第1部分21的最小截面面积变小，进而提高第1部分21的刚性。由此，能够使超声波传递效率提高，进而提高接合强度。
第3发明为一种焊接劈刀，其特征在于，在第1或第2发明中，所述第2部分的最大截面面积比所述第2本体部的最小截面面积更小。
根据该焊接劈刀，能够抑制第2部分变得过大。例如，能够抑制第2部分的热容量变大，导致在焊接时降低细丝和电极之间的温度。因而，能够得到更高的接合强度。
第4发明为一种焊接劈刀，其特征在于，在第3发明中，所述第2本体部的最小截面面积相对于所述第2部分的最大截面面积的比例为2.82以上5.98以下。
根据该焊接劈刀，由于第2本体部的最小截面面积相对于第2部分的最大截面面积的比例为2.82以上，因此可抑制第2本体部12的最小截面面积变小，进而提高第2本体部12的刚性。由此，能够使超声波传递效率提高，进而提高接合强度。由于第2本体部的最小截面面积相对于第2部分的最大截面面积的比例为5.98以下，因此可抑制第2本体部12的最小截面面积变大，进而能够抑制从瓶颈部向第2本体部的热的传递。由此，便于更加适当地将热积存到第2部分，从而能够使接合强度更加提高。
第5发明为一种焊接劈刀，其特征在于，在第1～第4的任意1项发明中，所述第1部分的所述轴向的长度比所述第2部分的所述轴向的长度更长。
根据该焊接劈刀，由于第1部分较长，因此能够抑制热从第2部分介由第1部分向第2本体部传递。由此，能够便于更加适当地将热积存到第2部分，进而使接合强度更加提高。
第6发明为一种焊接劈刀，其特征在于，在第5的发明中，所述第1部分的所述轴向的长度相对于所述第2部分的所述轴向的长度的比例为3.20以上7.76以下。
根据该焊接劈刀，由于第1部分的轴向的长度相对于第2部分的轴向的长度的比例为3.20以上，因此可抑制第1部分变短，进而能够抑制热从第2部分介由第1部分向第2本体部传递。由此，能够便于更加适当地将热积存到第2部分，进而使接合强度更加提高。此外，由于第1部分的轴向的长度相对于第2部分的轴向的长度的比例为7.76以下，因此可抑制第1部分变长，进而提高第1部分的刚性。由此，能够使超声波传递效率提高，进而能够提高接合强度。
第7发明为一种焊接劈刀，其特征在于，在第1～第6的任意1项发明中，所述第2部分的截面形状的圆度公差为20微米以下。
根据该焊接劈刀，能够抑制在细丝与电极的接合强度上产生方向的依存性，从而能够抑制接合强度的不均。
根据本发明的形态，可提供一种能够得到高接合强度的焊接劈刀。
附图说明
图1是表示本实施方式所涉及的焊接劈刀的主视图。
图2是将本实施方式所涉及的焊接劈刀的顶端形状放大表示的放大剖视图。
图3是表示模拟结果的一个例子的说明图。
图4是表示模拟结果的一个例子的说明图。
图5是表示焊接劈刀的评价结果的表。
图6是表示焊接劈刀的评价结果的表。
图7是表示焊接劈刀的评价结果的表。
图8是表示焊接劈刀的评价结果的表。
符号说明
10-焊接劈刀；11-第1本体部；12-第2本体部；13-瓶颈部；14-穿通孔；21-第1部分；22-第2部分
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，对各附图中相同的构成要素标注相同的符号并适当省略详细的说明。
图1是表示本实施方式所涉及的焊接劈刀的主视图。
如图1所示，焊接劈刀10具备第1本体部11、第2本体部12、瓶颈部13、穿通孔14。
焊接劈刀10例如被用于球焊。更详细而言，被用于使用有含铜的细丝的球焊。焊接劈刀10例如为铜丝用的焊接劈刀。
在焊接劈刀10的各部上例如使用有陶瓷。第1本体部11、第2本体部12、瓶颈部13及穿通孔14的各部由相同的原材料一体形成。焊接劈刀10的原材料例如为氧化铝。焊接劈刀10的原材料例如也可以为含氧化铝、氧化锆及氧化铬中至少任意一种的复合原材料等。
第1本体部11在轴向Da上延伸。第1本体部11的与轴向Da正交的截面的截面形状为圆形。即，第1本体部11的外形形状为圆柱形。第1本体部11的截面形状不局限于圆形，也可以为椭圆形、多边形等。第1本体部11的外形形状不局限于圆柱形，可以是在轴向Da上延伸的任意的形状。
焊接劈刀10的轴向Da的长度例如为11mm(7mm以上15mm以下)。第1本体部11的直径(与轴向Da正交方向的宽度)例如为1.6mm(1mm以上2mm以下)。此外，在第1本体部11上，“圆形”是指例如圆度公差在0.1mm以下的状态。
第2本体部12被设置于第1本体部11的顶端侧(图1中的下侧)。在该例子中，第2本体部12在第1本体部11的顶端连续设置。换言之，第2本体部12与第1本体部11的顶端接触。第2本体部12的与轴向Da正交的截面的截面面积朝向顶端变小。第2本体部12的外形形状为圆锥状。因而，第2本体部12的直径朝向顶端变小。第2本体部12的外形形状也可以为椭圆锥状、棱锥状等。第2本体部12的截面形状例如可以为与第1本体部11的截面形状相对应的任意的形状。
第2本体部12的截面面积朝向顶端连续性减小。第2本体部12的外侧面为朝向顶端实际上以一定的斜度倾斜的倾斜面。第2本体部12的外侧面不局限于上述，例如也可以弯曲成凸曲面状或凹曲面状。第2本体部12的截面面积也可以朝向顶端阶段性减小。第2本体部12的外侧面也可以具有阶梯状的形状。
瓶颈部13被设置于第2本体部12的顶端侧。瓶颈部13例如与第2本体部12的顶端连续设置。“瓶颈部”是指，在本实施方式所涉及的技术领域中，在电极间间距较窄的情况下，主要以避免与邻接细丝的干涉或调整超声波传递性等目的，而设置于第2本体部12的下端(顶端)侧的缩径部。瓶颈部的轴向的长度为0.1mm以上0.4mm以下左右。瓶颈部的直径(例如后述的第1部分的直径)为0.04mm以上0.35mm以下左右。
穿通孔14在轴向Da上延伸。穿通孔14分别贯穿第1本体部11、第2本体部12及瓶颈部13，使细丝可以穿通。穿通孔14沿着轴向Da呈一条直线状延伸，从第1本体部11的基端面呈一条直线状贯穿至瓶颈部13的顶端面。
穿通孔14的与轴向Da正交的截面的截面形状例如为圆形。此外，穿通孔14的中心轴与第1本体部11、第2本体部12及瓶颈部13各自的中心轴实际上同轴。即，第1本体部11为圆筒状，第2本体部12为圆锥筒状。换言之，第1本体部11为圆筒部。换言之，第2本体部12为圆锥部(椎体部)。
穿通孔14的直径例如为15μm(微米)以上80μm以下。穿通孔14的直径被设定成比穿通的细丝的直径更大。例如，在细丝的直径为25μm时，穿通孔14的直径被设定在30μm左右。
穿通孔14的截面形状不局限于圆形，可以为任意的形状。穿通孔14的截面形状既可以与第1本体部11的截面形状、第2本体部12的截面形状相同，也可以不同。
图2是将本实施方式所涉及的焊接劈刀的顶端形状放大表示的放大剖视图。
图2表示图1的A1-A2线截面。即，图2表示用与轴向Da平行且通过各部的中心轴的平面切断的焊接劈刀10的截面。
如图2所示，瓶颈部13具有第1部分21、第2部分22。第2部分22被设置于第1部分21的顶端侧。换言之，第1部分21被设置在第2本体部12和第2部分22之间。第1部分21例如在第2本体部12的顶端连续设置。第2部分22例如在第1部分21的顶端连续设置。
第2部分22在顶端上具有按压细丝的按压面22a。换言之，按压面22a为瓶颈部13的顶端面。穿通孔14的一端被设置在按压面22a上。
在焊接劈刀10上，细丝从第1本体部11侧穿通穿通孔14，且使细丝的顶端从瓶颈部13的按压面22a露出。而后，通过利用放电等使细丝顶端熔化，而在细丝顶端上形成球。此时，球的直径比穿通孔14的开口端的直径更大。焊接劈刀10用按压面22a将球按压到电极上，并通过热、超声波、压力将球(细丝)与电极接合。由此，细丝与半导体元件的电极的接合(第一焊点)完成。在细丝的直径为25μm时，按压后的球的直径为50μm左右。
第1部分21比第2本体部12的切线TL更向内侧凹下。换言之，第1部分21比第2本体部12的延长线更向内侧凹下。切线TL例如为与轴向Da平行且在穿通孔14的中心轴上通过的平面上的第2本体部12的切线。此外，切线TL例如为在第2本体部12的外侧面上，相对于轴向Da的位置改变而斜度变化最小的位置上的切线。切线TL例如为第2本体部12的轴向Da的中央的位置上的切线。第1部分21例如也可以在与轴向Da平行且在穿通孔14的中心轴上通过的平面上，比连接第2本体部12的基端(后端)和顶端的线段的延长线更向内侧凹下。
第1部分21的与轴向Da正交的截面的截面形状为圆形。第2部分22的与轴向Da正交的截面的截面形状为圆形。第1部分21及第2部分22为圆筒形状。第1部分21的截面形状及第2部分22的截面形状不局限于圆形，可以是与第2本体部12的截面形状等相对应的任意的形状。此外，第1部分21的直径朝向顶端变小。第1部分21的外形形状为圆锥台状。第1部分21的直径也可以从基端起至顶端为止实际上一定。
在与轴向Da正交截面上，第2部分22的最大截面面积比第1部分21的最小截面面积更大。在该例子中，第2部分22的最大的直径R2比第1部分21的最小的直径R1更大。因而，如上所述，第2部分22的最大截面面积变得比第1部分21的最小截面面积更大。第2部分22的最大截面面积例如为在第2部分22的基端的垂直于轴向Da的截面的形状上，从外廓面积(被外周包围的面积)减去内廓面积(被内周包围的面积)的面积。第1部分21的最小截面面积例如为在第1部分21的顶端的垂直于轴向Da的截面的形状上，从外廓面积减去内廓面积的面积。例如，按压面22a的面积比第1部分21的最小截面面积更大。
此外，在与轴向Da正交的截面上，第2部分22的最大截面面积比第2本体部12的最小截面面积更小。第2本体部12的最小截面面积例如为在第2本体部12的顶端的垂直于轴向Da的截面的形状上，从外廓面积减去内廓面积的面积。
第1部分21的轴向Da的长度L1比第2部分22的轴向Da的长度L2更长。第1部分21的长度L1例如为第2部分22的长度L2的2倍以上20倍以下。
瓶颈部13的轴向Da的长度(L1+L2)例如为150μm(100μm以上400μm以下)。第1部分21的长度L1例如为125μm(100μm以上350μm以下)。第2部分22的长度L2例如为25μm(15μm以上50μm以下)。
第1部分21的直径R1例如为60μm(40μm以上350μm以下)。第2部分22的直径R2例如为100μm(60μm以上400μm以下)。第2部分22的直径R2例如为第1部分21的直径R1的1.5倍(1.05倍以上2.0倍以下)。在第1部分21及第2部分22上，“圆形”是指例如圆度公差为20μm以下的状态。
图3是表示模拟结果的一个例子的说明图。
如图3所示，在模拟中，对与图1及图2相关而进行了说明的本实施方式所涉及的焊接劈刀10、参考例1及参考例2的焊接劈刀REF1、REF2进行了特性的比较研究。
参考例1的焊接劈刀REF1的瓶颈部不具有第2部分22。在参考例1的焊接劈刀REF1上，瓶颈部的直径朝向顶端连续性变小。在本实施方式所涉及的焊接劈刀10的瓶颈部13上，第1部分21的直径比焊接劈刀REF1的瓶颈部的相同部位的直径更小。而且，第2部分22的直径比焊接劈刀REF1的瓶颈部的相同部位的直径更大。参考例1的焊接劈刀REF1的其他部分的构成与本实施方式所涉及的焊接劈刀10的构成实际上相同。
参考例2的焊接劈刀REF2在第1本体部的部分上具有槽GR。换言之，焊接劈刀REF2在第1本体部与第2本体部之间的部分上具有槽GR。参考例2的焊接劈刀REF2的其他形状等与参考例1的焊接劈刀REF1实际上相同。
模拟是通过CAE(Computer Aided Engineering计算机辅助工程设计)解析而进行的。在该模拟中，对于本实施方式所涉及的焊接劈刀10、参考例1的焊接劈刀REF1及参考例2的焊接劈刀REF2，在用相同压力来按压球并外加有相同强度的超声波的情况下，求出了产生于电极和球之间的温度。在模拟中，于细丝(球)使用了铜丝。
如图3所示，在参考例的焊接劈刀REF1及REF2上，在电极和球之间产生的温度为140.6℃。与此相对，在本实施方式所涉及的焊接劈刀10上，在电极和球之间产生的温度为189.3℃。
如此，在本实施方式所涉及的焊接劈刀10上，与参考例的焊接劈刀REF1及REF2相比，能够提高产生于电极和球之间的温度。由此，在本实施方式所涉及的焊接劈刀10上，与参考例的焊接劈刀REF1及REF2相比，能够促进扩散接合，进而提高接合强度。
在丝焊时，对半导体元件进行加热，并用该热和超声波来进行扩散接合。热通过焊接劈刀而进行扩散。此时，可推测下述情况，即，由于在本实施方式所涉及的焊接劈刀10上，相对于在不干涉细丝的范围内截面面积变大的第2部分22，减小了第1部分21的截面面积，因此抑制了热的扩散，从而能够将热留在电极和球之间。因而，可推测，在本实施方式所涉及的焊接劈刀10上，与参考例的焊接劈刀REF1及REF2相比，能够提高产生于电极和球之间的温度。
图4是表示模拟结果的一个例子的说明图。
在该模拟中，与上述相同，对于本实施方式所涉及的焊接劈刀10和参考例3的焊接劈刀REF3，求出了产生于电极和球之间的温度。
参考例3的焊接劈刀REF3在瓶颈部和第2本体部之间具有中间部MP。中间部MP具有比瓶颈部的最大截面面积更大且比第2本体部的最小截面面积更小的截面面积。由于在参考例3的焊接劈刀REF3上设置有中间部MP，因此抑制了瓶颈部的过度弯曲(倾斜)。参考例3的焊接劈刀REF3的其他形状等与参考例1的焊接劈刀REF1实际上相同。
如图4所示，在参考例3的焊接劈刀REF3上，在电极和球之间产生的温度为142.7℃。如此，本发明者发现，即使在瓶颈部和第2本体部之间设置具有比瓶颈部更大截面面积的部分(中间部MP)，也不太有助于产生于电极和球之间的温度。
以上，如说明的那样，在丝焊时，对半导体元件进行加热，用热和超声波来进行扩散接合。此时，由于在本实施方式所涉及的焊接劈刀10上，在瓶颈部13上设置了具有比第1部分21的最小截面面积更大的截面面积的第2部分22，因此在能够从半导体元件适当地接收热的同时，与第1部分21较细的情况相互结合，能够适当地将热留在第2部分22上。由此，能够提高细丝和电极之间的温度，进而提高接合强度。因而，能够在降低施加于半导体元件的应力的同时，得到高接合强度。
此外，在焊接劈刀10上，第2部分22的最大截面面积比第2本体部12的最小截面面积更小。由此，能够抑制第2部分22变得过大。例如，能够抑制第2部分22的热容量变大，导致在焊接时降低细丝和电极之间的温度。因而，能够得到更高的接合强度。
此外，在焊接劈刀10上，第1部分21的轴向Da的长度L1比第2部分22的轴向Da的长度L2更长。由此，可抑制第1部分21变得过短，从而能够抑制热介由第1部分21从第2部分22向第2本体部12传递。由此，能够使热更容易积存在第2部分22上，进而使接合强度更加提高。
此外，在焊接劈刀10上，第2部分22的最大的直径比第1部分21的最小的直径更大。由此，能够抑制在施加于半导体元件的应力、细丝和电极之间的温度的分布上产生方向的依存性。由此，能够实现在任意方向上品质都实际上相同的焊接。
图5是表示焊接劈刀的评价结果的表。
在该评价中，对于本实施方式所涉及的焊接劈刀，通过使第1部分21及第2部分22的形状改变，而准备了实施例1～24的焊接劈刀。如图5所示，在第2部分22的最大截面面积(S22(μm2))相对于第1部分21的最小截面面积(S21(μm2))的比例(＝S22/S21)上，实施例1～24的焊接劈刀相互不同。
实施例1～8例如为与65μm的BPP(焊盘间距)相对应的焊接劈刀。BPP是指2个邻接的焊盘的中心间距离。例如，能够根据BPP的大小来设计焊接劈刀的顶端的尺寸(长度、直径)。在实施例1～8中，使第2部分22的最大截面面积(S22)为3809(μm2)，并使第1部分21的最小截面面积(S21)改变。
实施例9～16例如为与85μm的BPP相对应的焊接劈刀，使第2部分22的最大截面面积(S22)为9644(μm2)，并使第1部分21的最小截面面积(S21)改变。
实施例17～24例如为与300μm的BPP相对应的焊接劈刀，使最大截面面积(S22)为88483(μm2)，并使第1部分21的最小截面面积(S21)改变。
对于实施例1～24各自的焊接劈刀，进行了多次的焊接，并对其接合强度(剪切强度)进行了测定。对于各实施例的焊接劈刀，算出了接合强度的工序能力指数(Cpk)。
在图5(及后述的图6～8)的评价中，接合强度的工序能力指数(Cpk)由下式算出。
Cpk＝(Ave.-LSL)/3σ
在此，Ave.为所测定的接合强度的平均值，σ为所测定的接合强度的标准偏差。LSL为下限标准值。在65μm的BPP时，使LSL＝10克重(gf)，在85μm的BPP时，使LSL＝15(gf)，且在300μm的BPP时，使LSL＝40(gf)。
此外，在图5(及后述的图6～8)中，“◎”表示2.33≦Cpk，“〇”表示2.0≦Cpk<2.33，“△”表示1.67≦Cpk<2.0，“×”表示Cpk<1.67。
如图5所示，在所有的BPP上，都在1.12≦S22/S21≦2.79时，Cpk为“△”，在1.23≦S22/S21≦1.95时，Cpk为“〇”，且在1.31≦S22/S21≦1.77时，Cpk为“◎”。
因而，在实施方式中，优选第2部分22的最大截面面积相对于第1部分21的最小截面面积的比例(S22/S21)为1.12以上且2.79以下。在S22/S21为1.12以上时，可抑制第1部分21的最小截面面积变大，从而便于更加适当地将热留在第2部分22上。由此，能够使接合强度更加提高。在S22/S21为2.79以下时，可抑制第1部分21的最小截面面积变小，从而提高了第1部分21的刚性。由此，能够使超声波传递效率提高，进而能够提高接合强度。
优选第2部分22的最大截面面积相对于第1部分21的最小截面面积的比例(S22/S21)为1.23以上且1.95以下，进一步优选为1.31以上且1.77以下。
图6是表示焊接劈刀的评价结果的表。
在该评价中，对于本实施方式所涉及的焊接劈刀，通过使第2部分22及第2本体部12的形状改变，准备了实施例25～48的焊接劈刀。如图6所示，在第2本体部12的最小截面面积(S12(μm2))相对于第2部分22的最大截面面积(S22(μm2))的比例(＝S12/S22)上，实施例25～48的焊接劈刀相互不同。
实施例25～32例如为与65μm的BPP相对应的焊接劈刀，使第2部分22的最大截面面积(S22)为3809(μm2)，并使第2本体部12的最小截面面积(S12)改变。
实施例33～40例如为与85μm的BPP相对应的焊接劈刀，使第2部分22的最大截面面积(S22)为9644(μm2)，并使第2本体部12的最小截面面积(S12)改变。
实施例41～48例如为与300μm的BPP相对应的焊接劈刀，使第2部分22的最大截面面积(S22)为88483(μm2)，并使第2本体部12的最小截面面积(S12)改变。
对于实施例25～48各自的焊接劈刀，进行了多次的焊接，并测定了其接合强度(剪切强度)。对于各实施例的焊接劈刀，算出了接合强度的工序能力指数(Cpk)。
如图6所示，在所有的BPP上，都在2.82≦S12/S22≦5.98时，Cpk为“△”，在4.18≦S12/S22≦5.59时，Cpk为“〇”，且在4.39≦S12/S22≦5.30时，Cpk为“◎”。
因而，在实施方式中，优选第2本体部12的最小截面面积相对于第2部分22的最大截面面积的比例(S12/S22)为2.82以上且5.98以下。在S12/S22为2.82以上时，可抑制第2本体部12的最小截面面积变小，从而提高了第2本体部12的刚性。由此，能够使超声波传递效率提高，进而能够提高接合强度。在S12/S22为5.98以下时，可抑制第2本体部12的最小截面面积变大，从而能够抑制从瓶颈部13向第2本体部12的热的传递。由此，能够便于更加适当地将热积存到第2部分上，进而使接合强度更加提高。
优选第2本体部12的最小截面面积相对于第2部分22的最大截面面积的比例(S12/S22)为4.18以上且5.59以下，进一步优选为4.39以上且5.30以下。
图7是表示焊接劈刀的评价结果的表。
在该评价中，对于本实施方式所涉及的焊接劈刀，通过使第1部分21及第2部分22的形状改变，而准备了实施例49～72的焊接劈刀。如图7所示，在第1部分21的轴向Da的长度(L1(μm))相对于第2部分22的轴向Da的长度(L2(μm))的比例(＝L1/L2)上，实施例49～72的焊接劈刀相互不同。
实施例49～56例如为与65μm的BPP相对应的焊接劈刀，使第2部分22的轴向Da的长度(L2)为33(μm)，并使第1部分21的轴向Da的长度(L1)改变。
实施例57～64例如为与85μm的BPP相对应的焊接劈刀，使第2部分22的轴向Da的长度(L2)为39(μm)，并使第1部分21的轴向Da的长度(L1)改变。
实施例65～72例如为与300μm的BPP相对应的焊接劈刀，使第2部分22的轴向Da的长度(L2)为45(μm)，并使第1部分21的轴向Da的长度(L1)改变。
对于实施例49～72各自的焊接劈刀，进行了多次的焊接，并测定了其接合强度(剪切强度)。对于各实施例的焊接劈刀，算出了接合强度的工序能力指数(Cpk)。
如图7所示，在所有的BPP上，都在3.20≦L1/L2≦7.76时，Cpk为“△”，在4.31≦L1/L2≦7.15时，Cpk为“〇”，且在4.69≦L1/L2≦6.47时为“◎”。
因而，在实施方式中，优选第1部分21的轴向Da的长度相对于第2部分22的轴向Da的长度的比例(L1/L2)为3.20以上且7.76以下。在L1/L2为3.20以上时，可抑制第1部分21变短，从而能够抑制热从第2部分22介由第1部分21向第2本体部12传递。由此，能够便于更加适当地将热积存到第2部分22上，进而使接合强度更加提高。在L1/L2为7.76以下时，可抑制第1部分21变长，从而提高了第1部分21的刚性。由此，能够使超声波传递效率提高，进而能够提高接合强度。
优选第1部分21的轴向Da的长度相对于第2部分22的轴向Da的长度的比例(L1/L2)为4.31以上且7.15以下，进一步优选为4.69以上且6.47以下。
图8是表示焊接劈刀的评价结果的表。
在该评价中，对于本实施方式所涉及的焊接劈刀，通过使第2部分22的形状改变，而准备了实施例73～81的焊接劈刀。如图8所示，在第2部分22的圆度公差(μm)上，实施例73～81的焊接劈刀相互不同。
另外，第2部分22的圆度公差是指垂直于轴向Da的截面上的第2部分22的外廓形状(外周形状)的圆度。例如可以使用基于日本工业标准JIS B0621而算出的圆度。
对于实施例73～81各自的焊接劈刀，进行了多次的焊接，并测定了其接合强度(剪切强度)。对于各实施例的焊接劈刀，算出了接合强度的工序能力指数(Cpk)。
如图8所示，在第2部分22的圆度公差为20μm以下时，Cpk为“△”。在第2部分22的圆度公差为10μm以下时，Cpk为“〇”。在第2部分22的圆度公差为5μm以下时，Cpk为“◎”。
因而，在实施方式中，优选第2部分22的圆度公差为0μm以上且20μm以下。通过使第2部分22的圆度公差为20μm以下，能够抑制在细丝与电极的接合强度上产生方向的依存性，进而可抑制接合强度的不均。
优选第2部分22的圆度公差为0μm以上且10μm以下，进一步优选为0μm以上且5μm以下。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不局限于这些记述内容。只要具备本发明的特征，则本领域技术人员对前述的实施方式适当加以设计变更后的技术也包含在本发明的范围内。例如，焊接劈刀10等所具备的各要素的形状、尺寸、材质、配置等不局限于所例示的内容，可进行适当变更。
此外，只要技术上可行，则前述各实施方式所具备的各要素可以进行组合，但只要包含本发明的特征，则组合了这些内容的技术也包含在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种焊接劈刀，具备：
第1本体部，在轴向上延伸；
第2本体部，设置于所述第1本体部的顶端侧，截面面积朝向顶端变小；
瓶颈部，设置于所述第2本体部的顶端侧；
及穿通孔，在所述轴向上延伸，贯穿所述第1本体部、所述第2本体部及所述瓶颈部，可以穿通细丝，
所述瓶颈部具有第1部分、设置于所述第1部分的顶端侧的第2部分，
所述第2部分在顶端上具有按压所述细丝的按压面，
所述第1部分比所述第2本体部的切线更向内侧凹下，
所述第1部分的直径朝向顶端变小，所述第1部分的外形形状为圆锥台状，
所述第2部分的最大截面面积比所述第1部分的最小截面面积更大，
所述焊接劈刀的特征在于，
所述第1部分的所述轴向的长度相对于所述第2部分的所述轴向的长度的比例为3.20以上7.76以下。
2.根据权利要求1所述的焊接劈刀，其特征在于，所述第2部分的最大截面面积相对于所述第1部分的最小截面面积的比例为1.12以上2.79以下。
3.根据权利要求1或2所述的焊接劈刀，其特征在于，所述第2部分的最大截面面积比所述第2本体部的最小截面面积更小。
4.根据权利要求3所述的焊接劈刀，其特征在于，所述第2本体部的最小截面面积相对于所述第2部分的最大截面面积的比例为2.82以上5.98以下。
5.根据权利要求1或2所述的焊接劈刀，其特征在于，所述第2部分的截面形状的圆度公差为20微米以下。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114309920A (zh) * 2021-12-23 2022-04-12 潮州三环（集团）股份有限公司 一种陶瓷劈刀及制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4020543A (en) * 1975-06-26 1977-05-03 Sola Basic Industries, Inc. Two-piece capillary tip bonding tool
CN1034463A (zh) * 1988-01-18 1989-08-02 雷伊化学公司 电子元件的互连
JPH01201933A (ja) * 1988-02-08 1989-08-14 Mitsubishi Electric Corp ワイヤボンディング方法及びその装置
JP3022151B2 (ja) 1993-04-30 2000-03-15 松下電器産業株式会社 ワイヤボンディング装置用のキャピラリー及びそのキャピラリーを用いた電気的接続バンプの形成方法
US5421503A (en) * 1994-08-24 1995-06-06 Kulicke And Soffa Investments, Inc. Fine pitch capillary bonding tool
JPH1092861A (ja) * 1996-09-10 1998-04-10 Sony Corp ワイヤーボンディング用キャピラリー
US6065667A (en) * 1997-01-15 2000-05-23 National Semiconductor Corporation Method and apparatus for fine pitch wire bonding
JP3532439B2 (ja) * 1999-03-02 2004-05-31 アルプス電気株式会社 磁気ヘッド
US6321969B1 (en) * 2000-04-28 2001-11-27 Kulicke & Soffa Investments Efficient energy transfer capillary
KR20090005903A (ko) * 2007-07-10 2009-01-14 에스티에스반도체통신 주식회사 캐필러리에 열을 공급하는 와이어 본딩장치
CN201226353Y (zh) * 2008-07-08 2009-04-22 科威（肇庆）半导体有限公司 加大留金角度的超声波焊接劈刀
JP2011097042A (ja) 2009-09-30 2011-05-12 Toto Ltd ボンディングキャピラリー
KR101482597B1 (ko) * 2012-09-26 2015-01-14 토토 가부시키가이샤 본딩 캐필러리
JP6126144B2 (ja) * 2014-06-30 2017-05-10 Toto株式会社 ボンディングキャピラリ

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