CN214588745U - 一种带涂层的楔形劈刀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带涂层的楔形劈刀，包括由碳化钨材料制成的劈刀本体，所述劈刀本体具有柱形的杆身，所述杆身的底部为焊接端；所述焊接端的端面上具有沿该杆身的长度方向开设的缺口部，所述缺口部在杆身的底端上形成一与杆身的轴向大致平行的侧壁，所述焊接端的底面上具有工作面，所述杆身上具有从侧壁倾斜的贯穿至工作面上的穿丝孔，所述杆身的工作面具有耐磨涂层，所述耐磨涂层具有比碳化钨更高的硬度以及比杆身更小的粗糙度，以解决现有楔形劈刀寿命较低以及易出现暂时性焊接失效的问题。

Description

一种带涂层的楔形劈刀

技术领域

本实用新型涉及半导体封装技术领域，具体是涉及一种带涂层的楔形劈刀。

背景技术

IC封装的引线键合是通过热超声焊接的形式，用劈刀将引线固定在基板的焊盘上，并传导热量与超声能量，从而实现引线的紧密连接。由于引线键合的焊接形式分为球形焊接和楔形焊接两种，劈刀也分为球焊劈刀与楔形劈刀，其中球焊劈刀一般为陶瓷材质，楔形劈刀多为碳化钨材质。

随着芯片行业的发展，楔形焊接的应用愈发广泛，而对碳化钨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。目前在带状引线的键合中，碳化钨楔形劈刀存在以下缺陷：

1、在热声焊接过程中，由于碳化钨的孔隙度较大，碳化钨的劈刀表面易与引线材料粘黏，易导致暂时性的焊接失效；

2、由于碳化钨的抗腐蚀性和抗氧化性较差，在长时间的连续热声焊接条件下易与引线材料粘黏，从而加快工作区的磨损，减少劈刀的使用寿命；

3、在引线键合的过程中，由于劈刀工作区表面粗糙度水平一般，在工作一段时间后焊接质量会下降。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种带涂层的楔形劈刀，以解决现有楔形劈刀寿命较低以及易出现暂时性焊接失效的问题。

具体方案如下：

一种带涂层的楔形劈刀，包括由碳化钨材料制成的劈刀本体，所述劈刀本体具有柱形的杆身，所述杆身的底部为焊接端；所述焊接端的端面上具有沿该杆身的长度方向开设的缺口部，所述缺口部在杆身的底端上形成一与杆身的轴向大致平行的侧壁，所述焊接端的底面上具有工作面，所述杆身上具有从侧壁倾斜的贯穿至工作面上的穿丝孔，所述杆身的工作面具有耐磨涂层，所述耐磨涂层具有比碳化钨更高的硬度以及比杆身更小的粗糙度。

进一步的，所述耐磨涂层为碳氮化钛涂层。

进一步的，所述工作面上具有沿侧壁宽度方向开设的球缺形通槽；所述工作面与杆身侧壁之间通过一前圆角来实现两者之间连接处的圆角过渡，所述工作面与穿丝孔之间通过一后圆角来实现两者之间连接处的圆角过渡，所述球缺形通槽、前圆角和后圆角的表面上均具有所述耐磨涂层。

进一步的，所述工作面上的耐磨涂层的粗糙度为Ra0.2-Ra0.4。

进一步的，所述前圆角处的耐磨涂层的粗糙度为Ra0.3-Ra0.4，所述球缺形通槽内的耐磨涂层的粗糙度为Ra0.3-Ra0.4，所述后圆角处的耐磨涂层的粗糙度为Ra0.2-Ra0.4。

进一步的，所述前圆角、后圆角上的耐磨涂层的涂层厚度均大于球缺形通槽内的耐磨涂层的涂层厚度。

进一步的，所述前圆角、后圆角上的耐磨涂层的涂层厚度为3-4μm，所述球缺形通槽内的耐磨涂层的涂层厚度为2-3μm。

本实用新型提供的楔形劈刀与现有技术相比较具有以下优点：本实用新型提供的楔形劈刀在劈刀的工作面上具有耐磨涂层，从而使得杆身上与引线接触的面能够具有更优的耐磨性能，并且能够降低工作面的粗糙度，从而降低了工作面的磨损速度和减少劈刀与引线材料之间的粘黏，从而提高楔焊劈刀的整体使用寿命。

附图说明

图1示出了楔形劈刀的立体示意图。

图2示出了楔形劈刀焊接端的立体示意图。

图3示出了楔形劈刀的剖面示意图。

图4示出了楔形劈刀焊接端的剖面示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1-图4所示的，本实施例提供了一种带涂层的楔形劈刀，所述楔形劈刀由碳化钨材料制成，其具有柱状的杆身10，所述杆身10的底端为焊接端；所述杆身10焊接端的端面上具有沿该杆身10的长度方向开设的缺口部11，所述缺口部11在杆身10的底端上形成一与杆身10的轴向大致平行的侧壁111，所述焊接端的底面上具有工作面12。杆身10上具有侧壁111倾斜的贯穿至工作面12上的穿丝孔13，穿丝孔13是截面为圆形的通孔。

工作面12上具有沿侧壁111宽度方向开设的球缺形通槽14，工作面12位于球缺形通槽14远离穿丝孔13的出口处的一侧上具有一前圆角121，工作面12与杆身10侧壁之间通过所述前圆角121来实现两者之间连接处的圆角过渡，工作面12位于球缺形通槽14靠近穿丝孔13的出口处的一侧上具有一后圆角122，工作面12与穿丝孔13之间通过所述后圆角122来实现两者之间连接处的圆角过渡。

其中，杆身10的工作面12上具有耐磨涂层20，所述耐磨涂层具有比碳化钨更高的硬度，如碳化钨的维氏硬度为1200左右(HV≈1200)，因而耐磨涂层20的涂层材料可选用碳氮化钛(HV≈3000)、碳化钛(HV≈3400)、氮化钛(HV≈2200)、金刚石(HV＞10000)等硬度高于碳化钨的材料来制备，从而使得杆身10上与带状引线接触的面能够具有更优的耐磨性能，进而降低了磨损速度，提高楔焊劈刀的使用寿命。

优选的，耐磨涂层20优选由碳氮化钛作为涂层材料，碳氮化钛涂层材料兼有氮化钛与碳化钛的特性和优点，具有良好的耐磨性，更好的抗粘着磨损和抗磨粒磨损性能，并且具有更低的摩擦因素等优点，其可以采用化学气相沉积(CVD)技术涂覆在工作面12上，并且碳氮化钛涂层的表面孔隙度可达A02等级，而一般碳化钨的表面孔隙度在B04等级，因而碳氮化钛涂层还可减少劈刀与引线材料之间的粘黏，从而使楔形劈刀工作区的表面粗糙度水平得到提升，减少其与引线之间的摩擦，能有效解决劈刀与引线材料粘黏问题。

在本实施例中，工作面12上的耐磨涂层20的粗糙度优选为Ra0.2-Ra0.4，其中，前圆角121处的耐磨涂层20的粗糙度优选为Ra0.3-Ra0.4，球缺形通槽14内的耐磨涂层20的粗糙度优选为Ra0.3-Ra0.4，后圆角122处的耐磨涂层20的粗糙度优选为Ra0.2-Ra0.4。

在本实施例中，由于工作面12上的前圆角121、后圆角122可以视作刀具的刃口，在键合过程中的主要作用是用于切断引线，其主要影响引线焊接过程中焊点根部的强度；球缺形通槽14在焊接过程中主要影响焊点与焊盘的贴合度和形貌。其中前圆角121、后圆角122部位是主要磨损区、球缺形通槽14则易发生与引线材料粘黏，影响焊接质量。因而工作面12前圆角121、后圆角122上的耐磨涂层20的涂层厚度大于球缺形通槽14上耐磨涂层20的涂层厚度，以保证整个工作面12上的耐磨涂层20能够具有大致相同的使用寿命，其中工作面12前圆角121、后圆角122处耐磨涂层20的涂层厚度优选为3-4μm，球缺形通槽14上耐磨涂层20的涂层厚度优选为2-3μm。以保证楔焊劈刀整体使用寿命的一致性，同时也不会增加楔焊劈刀碳化钨基材的加工难度。

本实施例中的碳氮化钛涂层使楔焊劈刀的耐磨性得到了极大提升，传统碳化钨楔形劈刀的焊接次数在5万次左右，本实施例提供的楔焊劈刀焊接次数可提高至15-16万次。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种带涂层的楔形劈刀，包括由碳化钨材料制成的劈刀本体，所述劈刀本体具有柱形的杆身，所述杆身的底部为焊接端；其特征在于：所述焊接端的端面上具有沿该杆身的长度方向开设的缺口部，所述缺口部在杆身的底端上形成一与杆身的轴向大致平行的侧壁，所述焊接端的底面上具有工作面，所述杆身上具有从侧壁倾斜的贯穿至工作面上的穿丝孔，所述杆身的工作面具有耐磨涂层，所述耐磨涂层具有比碳化钨更高的硬度以及比杆身更小的粗糙度。

2.根据权利要求1所述的楔形劈刀，其特征在于：所述耐磨涂层为碳氮化钛涂层。

3.根据权利要求1所述的楔形劈刀，其特征在于：所述工作面上具有沿侧壁宽度方向开设的球缺形通槽；所述工作面与杆身侧壁之间通过一前圆角来实现两者之间连接处的圆角过渡，所述工作面与穿丝孔之间通过一后圆角来实现两者之间连接处的圆角过渡，所述球缺形通槽、前圆角和后圆角的表面上均具有所述耐磨涂层。

4.根据权利要求3所述的楔形劈刀，其特征在于：所述工作面上的耐磨涂层的粗糙度为Ra0.2-Ra0.4。

5.根据权利要求4所述的楔形劈刀，其特征在于：所述前圆角处的耐磨涂层的粗糙度为Ra0.3-Ra0.4，所述球缺形通槽内的耐磨涂层的粗糙度为Ra0.3-Ra0.4，所述后圆角处的耐磨涂层的粗糙度为Ra0.2-Ra0.4。

6.根据权利要求3所述的楔形劈刀，其特征在于：所述前圆角、后圆角上的耐磨涂层的涂层厚度均大于球缺形通槽内的耐磨涂层的涂层厚度。

7.根据权利要求6所述的楔形劈刀，其特征在于：所述前圆角、后圆角上的耐磨涂层的涂层厚度为3-4μm，所述球缺形通槽内的耐磨涂层的涂层厚度为2-3μm。

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