CN216773179U

CN216773179U - 铝线键合劈刀

Info

Publication number: CN216773179U
Application number: CN202220318334.3U
Authority: CN
Inventors: 刘军
Original assignee: Dongguan Qianfeng Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Dongguan Qianfeng Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2022-02-16
Filing date: 2022-02-16
Publication date: 2022-06-17
Anticipated expiration: 2032-02-16

Abstract

本实用新型公开了一种铝线键合劈刀，包括本体以及设置在所述本体的一端的刀头，所述刀头为楔形，所述刀头上设有耐磨层，并且所述耐磨层的硬度比所述刀头高。这种铝线键合劈刀的刀头上设有耐磨层，并且耐磨层的硬度比刀头高，通过耐磨层的设置提高了刀头的整体硬度和耐磨度。考虑到铝线键合的主流方式是热声焊接，即通过劈刀将高温和超声能量传导至铝线，使其与焊盘产生分子结合力，实现紧密连接；在焊接过程中，传统的碳化钨的劈刀表面易与铝线黏连，导致焊接强度低失效。这种铝线键合劈刀的耐磨层的设置还可以解决劈刀表面易与铝线黏连，导致焊接强度低失效的问题。

Description

铝线键合劈刀

技术领域

本实用新型涉及铝线键合领域，尤其是涉及一种铝线键合劈刀。

背景技术

劈刀用于IC封装的主流工序——铝(引)线键合。铝线键合的原理是通过热超声焊接的形式，用劈刀将铝线固定在基板的焊盘上，并传导热量与超声能量，从而实现铝线的紧密连接。随着我国芯片行业的发展，焊接的应用愈发广泛，而铝线键合劈刀的性能要求也越来越高。在高速自动键合机上，往往要求铝线键合劈刀有良好的焊接稳定性和优秀的使用寿命。

目前在铝线键合的键合中，铝线键合劈刀的工作区的硬度一般为HRA85～94.5(碳化钨)，其耐磨度已达到极限，随着硬度增加其加工性能急剧下降，而硬度不足时其耐磨度也受到较大影响。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种可以解决上述问题的铝线键合劈刀。

一种铝线键合劈刀，包括本体以及设置在所述本体的一端的刀头，所述刀头为楔形，所述刀头上设有耐磨层，并且所述耐磨层的硬度比所述刀头高；

所述刀头上设有凹槽，所述凹槽的底部形成工作区，所述工作区包括沿着所述工作区的长度方向依次连接的第一倒角部、连接部和第二倒角部，所述第一倒角部处的所述耐磨层的厚度大于所述连接部处的所述耐磨层的厚度，并且所述第二倒角部处的所述耐磨层的厚度大于所述连接部处的所述耐磨层的厚度。

在一个实施例中，所述第一倒角部处的所述耐磨层的厚度为3μm～4μm，所述连接部处的所述耐磨层的厚度为2μm～3μm，所述第二倒角部处的所述耐磨层的厚度为3μm～4μm。

在一个实施例中，所述凹槽为V型槽，所述凹槽的底部形成的所述工作区呈长条状。

在一个实施例中，所述工作区的横截面为弧形凹面。

在一个实施例中，所述工作区的横截面为圆弧形凹面。

在一个实施例中，所述连接部比所述第一倒角部低，且所述连接部比所述第二倒角部低。

在一个实施例中，所述凹槽为对称的V型槽。

在一个实施例中，所述耐磨层的粗糙度比所述刀头低。

在一个实施例中，所述耐磨层为金刚石层、氮化钛层、碳化钛层或碳氮化钛层。

在一个实施例中，所述刀头为碳化钨刀头。

这种铝线键合劈刀的刀头上设有耐磨层，并且耐磨层的硬度比刀头高，通过耐磨层的设置提高了刀头的整体硬度和耐磨度。

考虑到铝线键合的主流方式是热声焊接，即通过劈刀将高温和超声能量传导至铝线，使其与焊盘产生分子结合力，实现紧密连接；在焊接过程中，传统的碳化钨的劈刀表面易与铝线黏连，导致焊接强度低失效。

这种铝线键合劈刀的耐磨层的设置还可以解决劈刀表面易与铝线黏连，导致焊接强度低失效的问题。

此外，工作区包括沿着工作区的长度方向依次连接的第一倒角部、连接部和第二倒角部，需要指出的是，实际工作时，第一倒角部和第二倒角部实际上充当了刀具的刃口，起到切断铝线的作用，因此，这两个区域的磨损较快。

具体来说，第一倒角部和第二倒角部的主要作用为切断铝线，在铝线焊接过程中影响焊点根部的强度，连接部在焊接过程中主要影响焊点与焊盘的贴合度和形貌。第一倒角部和第二倒角部是主要磨损区，连接部易与铝线材料粘黏，影响焊接质量。

这种铝线键合劈刀的第一倒角部处的耐磨层的厚度大于连接部处的耐磨层的厚度，并且第二倒角部处的耐磨层的厚度大于连接部处的耐磨层的厚度，这样的设置可以保证整个工作区同步磨损，避免工作区的形状发生较大的改变，从而影响到劈刀的使用。同时，连接部处的耐磨层可以避免与铝线的粘黏，影响焊接质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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仅是本实用新型的一些实施例，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。

其中：

图1为一实施方式的铝线键合劈刀的立体结构示意图。

图2为如图1所示的铝线键合劈刀的正面结构示意图。

图3为如图1所示的铝线键合劈刀的A区域的放大结构示意图。

图4为如图2所示的铝线键合劈刀的B区域的放大结构示意图。

图5为如图1所示的铝线键合劈刀的C-C向的放大的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示的一实施方式的铝线键合劈刀，包括本体10以及设置在本体10的一端的刀头20，刀头20为楔形。

结合图5，刀头20上设有耐磨层30，并且耐磨层30的硬度比刀头20高。

结合图3和图4，刀头20上设有凹槽22，凹槽22的底部形成工作区24，工作区24包括沿着工作区24的长度方向依次连接的第一倒角部242、连接部244和第二倒角部246，第一倒角部242处的耐磨层30的厚度大于连接部244处的耐磨层30的厚度，并且第二倒角部246处的耐磨层30的厚度大于连接部244处的耐磨层30的厚度。

这种铝线键合劈刀的刀头20上设有耐磨层30，并且耐磨层30的硬度比刀头20高，通过耐磨层30的设置提高了刀头20的整体硬度和耐磨度。

考虑到铝线键合的主流方式是热声焊接，即通过劈刀将高温和超声能量传导至铝线，使其与焊盘产生分子结合力，实现紧密连接。在焊接过程中，传统的碳化钨的劈刀表面易与铝线黏连，导致焊接强度低失效。

这种铝线键合劈刀的耐磨层30的设置还可以解决劈刀表面易与铝线黏连，导致焊接强度低失效的问题。

此外，工作区24包括沿着工作区24的长度方向依次连接的第一倒角部242、连接部244和第二倒角部246，需要指出的是，实际工作时，第一倒角部242和第二倒角部246实际上充当了刀具的刃口，起到切断铝线的作用，因此，这两个区域的磨损较快。

具体来说，第一倒角部242和第二倒角部246的主要作用为切断铝线，在铝线焊接过程中影响焊点根部的强度，连接部244在焊接过程中主要影响焊点与焊盘的贴合度和形貌。第一倒角部242和第二倒角部246是主要磨损区，连接部244易与铝线粘黏，影响焊接质量。

这种铝线键合劈刀的第一倒角部242处的耐磨层30的厚度大于连接部244处的耐磨层30的厚度，并且第二倒角部246处的耐磨层30的厚度大于连接部244处的耐磨层30的厚度，这样的设置可以保证整个工作区24同步磨损，避免工作区24的形状发生较大的改变，从而影响到劈刀的使用。同时，连接部244处的耐磨层30可以避免与铝线的粘黏，影响焊接质量。

具体来说，第一倒角部242处的耐磨层30的厚度为3μm～4μm，连接部244处的耐磨层30的厚度为2μm～3μm，第二倒角部246处的耐磨层30的厚度为3μm～4μm。

这样的厚度设置，可以基本确保工作区24内的耐磨层30基本在同一时间内磨损完，避免工作区24的形状发生较大的改变，从而影响到劈刀的使用。

结合图1和图5，本实施方式中，凹槽22为V型槽，凹槽22的底部形成的工作区24呈长条状。

优选的，结合图5，工作区24的横截面为弧形凹面。

更优选的，结合图5，工作区24的横截面为圆弧形凹面。

特别优选的，结合图5，凹槽22为对称的V型槽。

优选的，结合图4，连接部244比第一倒角部242低，且连接部244比第二倒角部246低。

在一个实施例中，耐磨层30的粗糙度比刀头20低。

耐磨层30降低了刀头20的粗糙度，从而避免了劈刀在工作一段时间后焊接质量下降。

优选的，耐磨层30为金刚石层、氮化钛层、碳化钛层或碳氮化钛层。

一般来说，耐磨层30可以通过物理气相沉积(PVD)法、化学气相沉积(CVD)法等方法形成。

更优选的，耐磨层30为碳氮化钛层。碳氮化钛层兼具有氮化钛与碳化钛的特性和优点，具有良好的塑性、耐磨性，更好的抗粘着磨损和抗磨粒磨损性能，更低的摩擦因素等优点，是涂层材料的优选。

优选的，本实施方式中，刀头20为碳化钨刀头。

本实用新型的铝线键合劈刀与现有劈刀相比较的显著优点在于：

1.稳定性提高：传统碳化钨劈刀在焊接过程中，因工作区24与铝线黏连过多，即使没有磨损，也会导致传导的热量与超声能量有所改变，导致需要拆下劈刀清洗或改变键合机参数。本实用新型的铝线键合劈刀中，由于耐磨层30的摩擦因子小，劈刀表面更加光滑，劈刀焊接时不易与铝线发生黏连，使铝线的焊接强度较为稳定，且提高工作效率。

2.使用寿命高：本实用新型的铝线键合劈刀中，耐磨层30使铝线键合劈刀的耐磨性得到了极大提升，据实验统计，传统的碳化钨材质的铝线键合劈刀焊接铝线次数在80～100万次左右，本实用新型的铝线键合劈刀(以碳氮化钛层为例)的焊接次数则提高至150～200万次。

3.表面粗糙度水平提高：铝线键合劈刀焊接时工作区与铝线直接接触，表面粗糙度对铝线的焊接强度和质量有很大的影响，除此之外，劈刀表面越光滑，越不容易与铝线黏连，间接提高了使用寿命。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种铝线键合劈刀，其特征在于，包括本体以及设置在所述本体的一端的刀头，所述刀头为楔形，所述刀头上设有耐磨层，并且所述耐磨层的硬度比所述刀头高；

2.根据权利要求1所述的铝线键合劈刀，其特征在于，所述第一倒角部处的所述耐磨层的厚度为3μm～4μm，所述连接部处的所述耐磨层的厚度为2μm～3μm，所述第二倒角部处的所述耐磨层的厚度为3μm～4μm。

3.根据权利要求1所述的铝线键合劈刀，其特征在于，所述凹槽为V型槽，所述凹槽的底部形成的所述工作区呈长条状。

4.根据权利要求3所述的铝线键合劈刀，其特征在于，所述工作区的横截面为弧形凹面。

5.根据权利要求4所述的铝线键合劈刀，其特征在于，所述工作区的横截面为圆弧形凹面。

6.根据权利要求5所述的铝线键合劈刀，其特征在于，所述连接部比所述第一倒角部低，且所述连接部比所述第二倒角部低。

7.根据权利要求6所述的铝线键合劈刀，其特征在于，所述凹槽为对称的V型槽。

8.根据权利要求1～5中任意一项所述的铝线键合劈刀，其特征在于，所述耐磨层的粗糙度比所述刀头低。

9.根据权利要求8所述的铝线键合劈刀，其特征在于，所述耐磨层为金刚石层、氮化钛层、碳化钛层或碳氮化钛层。

10.根据权利要求9所述的铝线键合劈刀，其特征在于，所述刀头为碳化钨刀头。