CN212542355U - 一种焊接ic芯片劈刀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种焊接IC芯片劈刀，为微电子加工中键合用焊接劈刀；所述短口劈刀包括：内倒角(1)、弧形部(2)、短口锥形部(3)；所述短口锥形部(3)末端连接所述弧形部(2)，所述弧形部(2)向内连接所述内倒角(1)；本实用新型优点在于，通过设计所述短口锥形部(3)缩短加工端面至动力端的距离，减少传递过程中能量的损失，增强焊点牢固性，并通过所述弧形部(2)将能量分散于加工表面，减少加工中焊盘电路弹坑及裂纹的出现。

Description

一种焊接IC芯片劈刀

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊接IC芯片劈刀。

背景技术

在集成电路或半导体芯片与外部封装实现连接的工艺方法中，引线键合是最常用，应用面最广的方法。引线键合技术拥有成本低、适用范围宽等优点。当前半导体引线键合封装过程中普遍采用球形焊接技术，其中焊接所用工具为毛细管劈刀。

现用毛细管劈刀基于加温、加压和外加超声波驱动的条件下工作，而市售劈刀末端锥形结构部轴向方向长度NBH常设计为刀口直径T的3倍以上，导致传递超声波能量过程中，部分能量被锥形结构部弹性变形吸收，致使能量传递效率低，同时，刀口为相邻两面相交线，致使刀口处易聚集能量，导致加工中损伤IC板。

中国专利CN209591981U中公开了一种能量整合焊接劈刀，包括刀体，刀体具有焊线通孔；所述刀体的头部包括内倒角、第一平面和外倒角，第一平面设置于内倒角和外倒角的交界处，第一平面与刀体的中轴线相垂直。均衡了在交界处出现的能量聚集，避免此处能量聚集而对待焊处的能量过大，因此避免了球焊时焊盘下面电路出现弹坑或裂纹，有效降低了鱼尾焊接时鱼尾与线尾处发生断裂的概率。但其第一平面与焊盘平面靠挤压削减焊线与第二焊点连接强度的方式，存在以原有焊接压力焊接第二焊点时，第二焊点与焊线拉断不完整或未拉断，线夹夹持焊线上提会使焊点松脱，当提高压力大时，焊盘同样会出现弹坑或裂纹的情况，而上述文件也未提出增加能量传递效率的技术方案。

现有技术中始终存在毛细管劈刀内倒角与外倒角所形成刀口，在第一焊点至第二焊点之间引弧时会刮伤焊线表面的问题，影响焊接质量。

综上，依据现阶段封装厚度要求逐步提高，致使第一焊点至第二焊点的引弧高度在不断降低的情况，需要一种短口焊接劈刀，既能增加能量传递效率，又能避能量集中对IC板造成的损害，同时可以减少焊线表面刮伤。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种焊接IC芯片劈刀，能够解决现有球形焊接中的问题。

为此目的，本实用新型由如下技术方案实施。

一种焊接IC芯片劈刀，包括刀体，刀体具有焊线通孔；刀体底部包括：内倒角、弧形部、短口锥形部；

所述短口锥形部向下连接所述弧形部，所述弧形部向内连接所述内倒角，所述内倒角下端边线位于所述刀体的刀口内侧；

所述短口锥形部沿轴向方向长度为BNH，所述刀体底部末端直径为T，比值范围为1.25<BNH/T<2.25；

所述弧形部横截面为一段或多段弧线连接组成；所述刀体为陶瓷材料。

进一步，所述弧形部横截面为圆弧，所述弧形部的圆弧曲面为所述刀体的刀口。

进一步，所述弧形部横截面由椭圆长轴所对椭圆弧与圆弧连接组成，所述椭圆弧一端向内与所述内倒角相连，另一端与所述圆弧连接，所述椭圆弧沿所述刀体圆周方向构成的曲面为所述刀体的刀口。

进一步，所述内倒角孔角为90°-120°。

更进一步，所述弧形部相较于所述内倒角的下端边线沿轴向方向凸出的长度为1μm-8μm。

本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型刀头锥形部为短口设计，可减少超声传递中被刀头锥形部弹性变形吸收的能量，提升了能量传递效率。

2.本实用新型刀口横截面为弧线，既能分散第二焊点处加工用能量，减少加工中弹坑、裂纹的出现，又可有削减第二焊点与焊线的连接强度，提升拉断后焊点质量。

3.本实用新型刀口弧面下凸部分，既能减少引弧时刀口对焊线的损伤，又能在第一焊点焊接时稳固金属球边界，保证适当提高焊接压力时，第一焊点不会溃散。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型劈刀末端局部剖面示意图；

图2为本实用新型实施例1中刀口局部剖面放大示意图；

图3为本实用新型第一焊点准备示意图(刀体仅显示末端)；

图4为本实用新型第一焊点完成示意图(刀体仅显示末端)；

图5为本实用新型中焊球焊接后结构示意图；

图6为本实用新型实施例2中刀口局部剖面放大示意图。

图中：

1-内倒角；2-弧形部；3-短口锥形部；4-焊球；401-过渡段。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“内”、“底部”、“末端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系。

下面将结合附图，对本实用新型做进一步说明。

实施例1

一种焊接IC芯片劈刀，为球形焊接用毛细管劈刀，包括刀体，刀体为陶瓷材料，具有焊线通孔；刀体底部包括：内倒角1、弧形部2、短口锥形部3；

如图1所示，短口锥形部3向下连接弧形部2，弧形部2向内连接内倒角1，如图2所示，内倒角1下端边线位于刀体的刀口内侧，刀口为弧形部2底端曲面表面；

优选设计为，内倒角1孔角CA为90°，弧形部2相较于内倒角1的下端边线沿轴向方向凸出的长度为3μm。如图1所示，短口锥形部3沿轴向方向长度为BNH，刀体底部末端直径为T，比值选取为BNH/T＝1.35。

弧形部2横截面为圆弧，优选地，弧形部2的圆弧曲面为刀体的刀口，弧形部2与短口锥形部3的过渡弧面相较现有的锥面设计，可以减少垂直方向阻力，从而减少第二焊点所需施加的压力，更易切断焊丝，也防止在较大压力下，刀口触碰IC板。

工作过程

焊丝穿过刀体中的焊线通孔，在末端经电弧融化成球状如图3所示，刀体沿图中箭头方向向下运动将焊球4压至焊接处，并进一步挤压，在超声振动及加热等共同作用下焊球4被压成圆盘状并与焊盘焊接为一体，如图5所示，其中由于弧形部2向内与内倒角1形成的内弧面的作用，使第一焊点根部产生过渡段401，大幅改善引线的机械性能；之后刀头主体沿图4中箭头方向向上移动，离开焊球4完成第一焊点，并开始向第二焊点引线；在第二焊点上方刀体带动焊丝下降并将焊丝压至IC板焊盘上，在超声振动及加热等共同作用下切断焊丝主体，并在辅助系统作用下夹持焊丝随刀体上升，进而拉断焊丝完成第二焊点加工。

实施例2

一种焊接IC芯片劈刀，为球形焊接用毛细管劈刀，包括刀体，刀体为陶瓷材料，具有焊线通孔；刀体底部包括：内倒角1、弧形部2、短口锥形部3；

如图1所示，短口锥形部3向下连接弧形部2，弧形部2向内连接内倒角1，如图2所示，内倒角1下端边线位于刀体的刀口内侧，刀口为弧形部2底端曲面表面；

优选设计为，内倒角1孔角CA为115°，弧形部2相较于内倒角1的下端边线沿轴向方向凸出的长度为1μm。如图1所示，短口锥形部3沿轴向方向长度为BNH，刀体底部末端直径为T，比值选取为BNH/T＝2.25。

弧形部2横截面为圆弧，优选地，如图6所示，弧形部2横截面由椭圆长轴所对椭圆弧与线段及圆弧连接组成，椭圆弧一端向内与内倒角1相连，另一端通过相切的线段与圆弧连接，椭圆弧沿刀体圆周方向构成的曲面为刀体的刀口。弧形部2与短口锥形部3的过渡弧面相较现有的锥面设计，可以减少垂直方向阻力，从而减少第二焊点所需施加的压力，更易切断焊丝，也防止在较大压力下，刀口触碰IC板。

工作过程

焊丝穿过刀体中的焊线通孔，在末端经电弧融化成球状如图3所示，刀体沿图中箭头方向向下运动将焊球4压至焊接处，并进一步挤压，在超声振动及加热等共同作用下焊球4被压成圆盘状并与焊盘焊接为一体，如图5所示，其中由于弧形部2向内与内倒角1形成的内弧面的作用，使第一焊点根部产生过渡段401，大幅改善引线的机械性能；之后刀头主体沿图4中箭头方向向上移动，离开焊球4完成第一焊点，并开始向第二焊点引线；在第二焊点上方刀体带动焊丝下降并将焊丝压至IC板焊盘上，在超声振动及加热等共同作用下切断焊丝主体，并在辅助系统作用下夹持焊丝随刀体上升，进而拉断焊丝完成第二焊点加工。

以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种焊接IC芯片劈刀，为球形焊接用毛细管劈刀，包括刀体，刀体具有焊线通孔；其特征在于，所述刀体底部包括：内倒角(1)、弧形部(2)、短口锥形部(3)；

所述短口锥形部(3)向下连接所述弧形部(2)，所述弧形部(2)向内连接所述内倒角(1)，所述内倒角(1)下端边线位于所述刀体的刀口内侧；

所述短口锥形部(3)沿轴向方向长度为BNH，所述刀体底部末端直径为T，比值范围为1.25<BNH/T<2.25；

所述弧形部(2)横截面为一段或多段弧线连接组成；所述刀体为陶瓷材料。

2.根据权利要求1所述劈刀，其特征在于，所述弧形部(2)横截面为圆弧，所述弧形部(2)的圆弧曲面为所述刀体的刀口。

3.根据权利要求1所述劈刀，其特征在于，所述弧形部(2)横截面由椭圆长轴所对椭圆弧与圆弧连接组成，所述椭圆弧一端向内与所述内倒角(1)相连，另一端与所述圆弧连接，所述椭圆弧沿所述刀体圆周方向构成的曲面为所述刀体的刀口。

4.根据权利要求1所述劈刀，其特征在于，所述内倒角(1)孔角为90°-120°。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的劈刀，其特征在于，所述弧形部(2)相较于所述内倒角(1)的下端边线沿轴向方向凸出的长度为1μm-8μm。

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