CN219925020U - 键合劈刀 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种键合劈刀。键合劈刀包括主体，主体包括沿其轴线贯穿其中的通孔和位于其远端侧的端面。端面包括：与通孔的内表面相接的、环形的内侧子端面和位于内侧子端面的径向外侧且构造成与内侧子端面相接的环形的外侧子端面。内侧子端面相对于与主体的轴线垂直的平面具有介于‑90度至0度之间的夹角BSA，且其直径在朝主体的远端侧的方向上逐渐增大。内侧子端面相对于与主体的轴线垂直的平面的夹角BSA和其在最远端处的最大直径BSD设置为使得内侧子端面能够在球键合期间包覆焊接金属球顶部的最外侧边缘。外侧子端面相对于与主体的轴线垂直的平面具有介于0度至90度之间的夹角FA，其直径在朝向主体的近侧端的方向上逐渐增大。

Description

键合劈刀

技术领域

本申请主要涉及半导体芯片封装超声波焊接工具技术领域。更具体地，本申请涉及一种键合劈刀，用于将引线两端分别焊接至晶粒和引脚的焊盘，从而实现晶粒与引脚之间的电联接。

背景技术

目前，在半导体芯片的生产过程中，封装工序是至关重要的一步。引线键合技术是封装工序中最常使用的技术之一，用于将引线的两端分别焊接在晶粒的焊盘和引脚的焊盘上，实现晶粒与引线的电联接。

通常引线键合的步骤包括：通过电打火加热穿过键合劈刀的通孔伸出的金属引线末端而使之熔融形成焊接金属球，使键合劈刀和金属引线下降而将金属引线末端的焊接金属球送至晶粒/引脚的焊盘。然后通过键合劈刀向焊接金属球施加能量的同时向端子按压金属球，从而将引线末端焊接至晶粒/引脚的焊盘上，形成第一键合点(也称“球键合点”)。随后，将键合劈刀提起以形成引线弧，并将引线的另一端送至引脚/晶粒的焊盘处。接着，通过键合劈刀向引线施加能量以将引线的另一端焊接至引脚/晶粒的焊盘上，从而形成第二键合点，由此完成一次引线键合。焊接完成后，向上提起键合劈刀以在第二键合点附近拉断引线。然后，再通过电打火使引线末端的部分熔融成金属球，以进行下一次引线键合。

可见，键合劈刀是引线键合工艺的关键工具，其对键合质量有决定性的影响。因此本领域存在持续改进键合劈刀的各个方面以实现更优化的键合性能的需求。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种新型的键合劈刀，其能够改善键合的性能。

根据本申请的一个方面，提供了一种键合劈刀。所述键合劈刀包括主体，所述主体包括：沿所述主体的轴线贯穿所述主体的通孔，以及位于所述主体的远端侧的端面，所述端面包括：与所述通孔的内表面相接的、环形的内侧子端面，其中所述内侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面具有介于-90度至0度之间的夹角BSA，且所述内侧子端面的直径在朝所述主体的远端侧的方向上逐渐增大；所述内侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面的夹角BSA和其在最远端处的最大直径BSD设置为使得内侧子端面能够在球键合期间包覆焊接金属球顶部的最外侧边缘；以及位于所述内侧子端面的径向外侧且构造成与所述内侧子端面相接的环形的外侧子端面，所述外侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面具有介于0度至90度之间的夹角FA，且所述外侧子端面的直径在朝向所述主体的近侧端的方向上逐渐增大。

可选地，所述内侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面的夹角BSA的范围是-20度至-4度。

可选地，所述内侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面的夹角BSA的范围为-15度至-4度。

可选地，所述通孔包括靠近所述主体的近端侧的、直径为H的圆柱形表面以及靠近所述主体的远端侧的第一内锥形表面，所述第一内锥形表面的直径在朝向所述主体的远端侧的方向上逐渐增大且具有内锥角ICA₁，其中所述第一内锥形表面的在其最远端处的最大直径ICD₁比所述圆柱形表面的直径H大。

可选地，所述内侧子端面的最大直径BSD比所述第一内锥形表面的最大直径ICD₁大3微米至60微米。

可选地，所述内侧子端面的最大直径BSD为所述第一内锥形表面的最大直径ICD₁的1.1倍至1.7倍。

可选地，所述外侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面的夹角FA的范围为0度至20度。

可选地，所述圆柱形表面与所述第一内锥形表面相接。

可选地，所述第一内锥形表面的最大直径ICD₁比所述圆柱形表面的直径H大2微米至50微米。

可选地，所述第一内锥形表面的最大直径ICD₁为所述圆柱形表面的直径H的1.1倍至2.2倍。

可选地，所述第一内锥形表面的内锥角ICA₁的范围为50度至120度。

可选地，所述圆柱形表面与所述第一内锥形表面相接处具有弧形过渡部分。

可选地，所述通孔进一步包括第二内锥形表面，所述第二内锥形表面的直径在朝向所述主体的远端侧的方向上逐渐增大，所述第二内锥形表面的近端侧和远端侧分别与所述圆柱形表面和所述第一内锥形表面相接，所述第二内锥形表面具有内锥角ICA₂，其中所述第一内锥形表面的内锥角ICA₁大于所述第二内锥形表面的内锥角ICA₂。

可选地，所述第一内锥形表面的内锥角ICA₁的范围为90度至120度，所述第二内锥形表面的内锥角ICA₂的范围为40度至90度。

可选地，所述第一内锥形表面的最大直径ICD₁比所述圆柱形表面的直径H大2微米至50微米。

可选地，所述第一内锥形表面的最大直径ICD₁为所述圆柱形表面的直径H的1.1倍至2.2倍。

可选地，所述第一内锥形表面与所述内侧子端面相接处具有弧形过渡部分，和/或所述内侧子端面与所述外侧子端面相接处具有弧形过渡部分。

根据本申请的另一方面，提供了一种键合劈刀。所述键合劈刀包括主体，所述主体包括：沿所述主体的轴线贯穿所述主体的通孔，以及位于所述主体的远端侧的端面，所述端面包括：与所述通孔的内表面相接的、环形的内侧子端面，其中所述内侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面具有-20度至-4度之间的夹角BSA，且所述内侧子端面的直径在朝所述主体的远端侧的方向上逐渐增大；其中，所述内侧子端面在其最远端处的最大直径BSD为所述通孔的内表面的最大直径的1.1倍至2.5倍；以及，位于所述内侧子端面的径向外侧且构造成与所述内侧子端面相接的环形的外侧子端面，所述外侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面具有介于0度至20度之间的夹角FA，且所述外侧子端面的直径在朝向所述主体的近侧端的方向上逐渐增大。

应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都只是示例性和说明性的，而不是对本实用新型的限制。此外，并入并构成本说明书一部分的附图示出了本实用新型的实施例并且与说明书一起用于解释本实用新型的原理和构思。

附图说明

通过下面说明书和所附的权利要求书并与附图结合，将会更加充分地清楚理解本实用新型的上述和其他特征。可以理解，这些附图仅描绘了本申请内容的若干实施方式，因此不应认为是对本申请内容范围的限定。通过参考附图，本申请内容将会得到更加明确和详细地说明。

图1示例性地示出了现有技术中的一种键合劈刀的透视图。

图2示例性地示出了根据本申请一实施例的键合劈刀的远端的纵剖视图；

图3示例性示出了使用图2的键合劈刀进行第一键合点焊接的示意图；

图4示例性示出了图3中所示步骤形成的第一键合点的侧视图；

图5示例性示出了使用图2的键合劈刀进行第二键合点焊接的示意图；

图6示例性示出了图5中所示步骤形成的第二键合点的俯视图；

图7A示例性地示出了根据本申请另一实施例的键合劈刀的远端的纵剖视图，图7B是图7A中椭圆部分的局部放大图；

图8示例性示出了图7A所示键合劈刀所形成的第一键合点的侧视图；

图9示例性地示出了根据本申请的另一实施例的键合劈刀的远端的纵剖视图。

附图标记说明：

键合劈刀：100、200、300

主体：10

基部：10a

头部：10b

金属引线：11

远端：100a、200a、300a

主体外侧壁：100b

端面：101、201、301

内侧子端面：101a、201a、301a

外侧子端面：101b、201b、301b

过渡面：101c

通孔：12、102、202、302

圆柱形表面：102a、202a、302a

第一内锥形表面：102b、202b

第二内锥形表面：202c

第一键合点(金属球)：110、210

第一键合点的第一部分：110a、210a

第一键合点的第二部分：110b、210b

第一键合点的第三部分：210c

第二键合点：120

第二键合点的第一部分：120a

第二键合点的第二部分：120b

第二键合点的第三部分：120c

焊盘：130

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考了构成本申请一部分的附图。在附图中，除非上下文另有说明，类似的符号通常表示类似的组成部分。详细描述、附图和权利要求书中描述的说明性实施方式并非旨在限定。在不偏离本申请主题的精神或范围的情况下，可以采用其他实施方式，并且可以做出其他变化。可以理解，可以对本申请中一般性描述的、在附图中图解说明的本申请内容的各个方面进行多种不同构成的配置、替换、组合，而所有这些都不应理解为对本申请保护范围的限制。本申请的保护范围仅以所附权利要求的限定为准。

在本申请中，除非另有明确说明，否则使用单数词应也包括复数含义。在本申请中，除非另有说明，否则使用“或”是指“和/或”。此外，使用术语“包括”以及诸如“包含”和“含有”的其他形式表述不是限制性的。此外，本说明书使用的章节标题仅用于组织目的，不应解释为限制所描述的主题。

如本文所用，键合劈刀的“远端”指的是键合劈刀的用以按压金属引线以形成键合点的那端，而键合劈刀的“近端”是与“远端”相对的一端。空间上相对的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”等等，便于描述如附图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除了图中描绘的方向之外，空间相对术语旨在涵盖键合劈刀在使用或操作中的不同方向。键合劈刀可以以其他方式定向(旋转90度、180度或在其他方向)，并且本文使用的空间相关描述符同样可以相应地解释。

在本文中，对于各种数值范围，如无特殊说明，应包含该范围的端值。

图1是处于工作方位的一种现有键合劈刀的示意性透视图，其中用于焊接的金属引线11穿过位于键合劈刀中心区域的通孔12。如图1所示，键合劈刀包括主体10，主体10具有位于近端的基部10a和位于远端的头部10b，基部10a用于安装至引线键合系统(例如，引线键合机)的机架，头部10b用于使金属引线11与焊盘压力接触以进行键合。键合劈刀的主体10内设有沿其轴线方向Y延伸的通孔12。金属引线11从键合劈刀近端的基部10a穿入通孔12中，并从键合劈刀的远端伸出头部10b。可以理解的是，引线键合系统设有用于控制金属引线11移动的夹具，当夹具夹紧金属引线11时，金属引线11无法相对于键合劈刀运动；而当夹具松开金属引线11时，金属引线11可以沿轴线方向Y在键合劈刀的通孔12内移动。

图2-6示出了根据本申请一实施例的键合劈刀100，其中图2示出了键合劈刀100的用于按压引线形成键合点的远端100a的结构，图3示出了键合劈刀100形成第一键合点110的示意图，图4示出了键合劈刀100所示步骤形成的第一键合点110的侧视图，图5示出了键合劈刀100形成第二键合点120的示意图，图6示出了键合劈刀100所示步骤形成的第二键合点120的俯视图。

与图1所示现有键合劈刀类似，键合劈刀100包括主体，主体具有沿轴线方向Y在主体的近端和远端之间延伸的通孔102和位于主体的远端侧(即图中的下方)的端面101。位于主体近端的基部可安装至引线键合系统(例如，引线键合机)的机架，用于键合的金属引线可以从主体的近端侧进入通孔102内并从位于主体远端的端面101伸出。可利用键合劈刀100的远端部分使金属引线的两端分别在相应的晶粒/引脚的焊盘处形成第一键合点和第二键合点，从而实现晶粒与引脚之间的电连接。本申请所述键合劈刀100的主体的结构和形状可以采用图1所示的形式或者其他任何合适的形式，只要该键合劈刀100的远端具有图2所示的结构即可。

参考图2，在键合劈刀的轴向方向Y上，主体的通孔102包括靠近主体近侧端的圆柱形表面102a和靠近主体远端100a的第一内锥形表面102b，其中圆柱形表面102a与第一内锥形表面102b相接，通孔102的内表面(具体地，第一内锥形表面102b)与主体的端面101相接。如图所示，在朝向主体远端100a的方向(即图中向下方向)上，第一内锥形表面102b的直径逐渐增大，在其最远端处的最大直径为ICD₁。

第一内锥形表面102b的形状和尺寸，例如第一内锥形表面102b的最大直径ICD₁和内锥角ICA₁，会影响由键合劈刀100所形成的第一键合点110(又称球键合点)的形状和尺寸。

具体地，当第一内锥形表面102b的最大直径ICD₁过小时，在进行第一键合点110焊接(又称“球键合”)时，通孔的第一内锥形表面102b与金属引线末端的焊接金属球的接触面积可能太小，易于导致焊接金属球的径向形变过大，容易溢出晶粒/引脚的焊盘130之外，可能会碰到相邻的焊点而导致短路。而当第一内锥形表面102b的最大直径ICD₁过大时，在进行第一键合点110焊接时，通孔102的第一内锥形表面102b与金属球的接触面积可能过大，使得金属球的径向形变过小，金属球与焊盘130之间的接触面积不够，导致第一键合点110易从焊盘130脱落。因此，需要适当设置第一内锥形表面102b的最大直径ICD₁。在某些实施方式中，第一内锥形表面102b的最大直径ICD₁可以比圆柱形表面102a的直径H大，例如大2微米至50微米。在某些实施方式中，第一内锥形表面102b的最大直径ICD₁可以比圆柱形表面102a的直径H大，例如第一内锥形表面102b的最大直径ICD₁为圆柱形表面102a的直径H的1.1倍至2.2倍。

而对于第一内锥形表面102b的内锥角ICA₁，当内锥角ICA₁过大时，在进行第一键合点110焊接时，第一内锥形表面102b的面积可能太小，第一内锥形表面102b与金属球的接触面积不充分，导致第一键合点110的键合强度不够。而当内锥角ICA₁过小时，在电打火形成金属球的过程中，金属球易成为偏心球，导致第一键合点110的位置产生偏离。因此，还需要适当设置内锥角ICA₁的角度。在某些实施方式中，第一内锥形表面102b的内锥角ICA₁是50度至120度。

继续参考图2，主体的端面101包括在径向方向X上依次设置的内侧子端面101a和外侧子端面101b，内侧子端面101a为环形且与通孔102的内表面(具体地，第一内锥形表面102b)相接，内侧子端面101a相对于与主体的轴线Y垂直的平面P具有介于-90度至0度之间的负角度的夹角BSA。外侧子端面101b也构造成环形表面，其直径在朝向所述主体的近侧端100a的方向上逐渐增大，外侧子端面101b相对于与主体的轴线垂直的平面P具有介于0度至90度之间的正角度的夹角FA。

出于说明而非限制的目的，本申请引入正角度和负角度以描述端面(具体为，描述内侧子端面和外侧子端面)相对于平面P的夹角。如图2所示，外侧子端面101b相对于平面P在逆时针方向上偏移，本发明将其定义为正角度，内侧子端面101a相对于平面P在顺时针方向上偏移，本发明将其定义为负角度。在本发明中，内侧子端面101a和外侧子端面101b与平面P的夹角均为锐角。

如图2所示，内侧子端面101a的开口沿着朝向主体的远端100a的方向逐渐增大，而外侧子端面101b的开口则沿着朝向主体的远端100a的方向逐渐减小，在内侧子端面101a和外侧子端面101b两者相交处，内侧子端面101a具有最大直径BSD，外侧子端面101b具有最小直径。本领域技术人员可以理解的是，图2所示的键合劈刀的端面101可以通过先形成具有正角度FA的端面，然后在该具有正角度FA的端面径向内侧加工出具有负角度BSA的内侧子端面101a来形成。因此，本申请的键合劈刀的内侧子端面101a和外侧子端面101b在其纵剖面中呈现为钝角三角形的两条边。

如图3和图4所示，当使用键合劈刀100进行第一键合点110焊接(即球键合)时，键合劈刀100的第一内锥形表面102b和内侧子端面101a分别对焊接金属球110的表面施加压力，其中内侧子端面101a的最大直径BSD和夹角BSA设置成使得内侧子端面101a能够在球键合期间包覆焊接金属球110顶部的最外侧边缘。这种设置使得球键合期间整个焊接金属球顶部最外侧边缘均受到内侧子端面101a的向内、向下的按压力，从而使金属球110的第一部分110a和第二部分110b均呈其直径朝远端方向逐渐增大的锥形。

与现有技术相比，本申请的键合劈刀在球键合期间通过内侧子端面包覆焊接金属球的顶部的最外侧边缘而向下向内按压金属球的边缘，能够更好地控制金属球的外侧边缘挤出，更好地控制第一键合点的形状，有助于更有效地传递超声能量，使第一键合点与焊盘之间形成的金属间合物的面积更大，提高球键合的稳定性和可靠性。

如图2所示，键合劈刀100的内侧子端面101a相对于与主体的轴线Y垂直的平面P形成一具有负角度的夹角BSA，而外侧子端面101b主体的轴线Y垂直的平面P形成一具有正角度的夹角FA，两个表面相交处形成一环形的尖端部。键合劈刀100的主体外侧壁100b所在曲面与平面P相交所形成环形的直径为T，该直径T也被称为“键合头直径”。

参考图5和图6，在进行第二键合点120焊接时，外侧子端面101b和内侧子端面101a共同将金属引线11向焊盘130按压，同时施加超声能量，使得金属引线11被焊接到焊盘130。随后使键合劈刀100向上运动，拉断金属引线11，从而在焊盘130上形成第二键合点120。因外侧子端面101b按压而形成第二键合点120的第一部分120a(也是其主要部分)，而内侧子端面101a按压而形成第二键合点120的第二部分120b。由于内侧子端面101a的存在，使得在第二键合点120的第一部分120a之外还存在一个弧形的第二部分120b(见图6)，能够增大金属引线11与焊盘130之间所形成的金属间合物的面积，有助于消除焊盘坑裂的问题，减少断线/短尾报警，使得第二键合点120与焊盘130的结合更稳定、可靠。

为了优化第二键合点120的键合性能，需要适当设置外侧子端面101b与垂直于轴线Y的水平面P之间的夹角FA和内侧子端面101a与平面P之间的夹角BSA。当夹角FA的绝对值过大时，第二键合点120的第一部分120a与焊盘130之间形成的金属间合物的面积可能不足，导致第二键合点120容易从焊盘上脱落。为了保证键合质量，在某些实施方式中，外侧子端面101b的夹角FA为0度至20度。

当内侧子端面101a的夹角BSA绝对值过大时，可能导致第二键合点120的第二部分120b(又称“线尾”)过窄，从而在键合劈刀100向上抬升拉断引线的过程中导致键合劈刀100内的金属引线与焊盘提前脱离，导致预留线尾长度不足，影响下一次键合的质量。而当夹角BSA绝对值过小时，可能导致第二键合点120的第二部分120b过薄，从而在键合劈刀100向上抬升拉断金属引线的过程中导致键合劈刀100内的金属引线与焊盘提前脱离，导致预留线尾长度不足，影响下一次键合的质量。

为了保证键合质量，在某些实施方式中，内侧子端面101a的夹角BSA为-20度至-4度。在另一些实施方式中，优选内侧子端面101a的夹角BSA为-15度至-4度。

可以理解的是，内侧子端面101a的最大直径BSD大于第一内锥形表面102b的最大直径ICD₁，并小于主体的键合头直径T。在某些实施方式中，内侧子端面101a的最大直径BSD比第一内锥形表面的最大直径ICD₁大3微米至60微米。在某些实施方式中，内侧子端面101a的最大直径BSD为第一内锥形表面的最大直径ICD₁的1.1倍至1.7倍。在某些实施方式中，内侧子端面101a的最大直径BSD为通孔的内表面(具体地，第一内锥形表面)的最大直径的1.1倍至2.5倍。

与现有技术相比，本申请的键合劈刀通过增加负角度的内侧子端面，以使主体远端的端面通过一与通孔(具体地，第一内锥形表面)倾斜方向相同的内侧子端面和通孔相接，从而在进行第二键合点焊接时，内侧子端面按压金属引线形成第二键合点的第二部分。内侧子端面和外侧子端面的相交处形成尖端部，从而能够汇聚超声能量，大大降低了在第二键合点焊接过程中出现焊盘坑裂、金属引线被提前切断、在拉断金属引线的过程中金属引线被提前拉断等故障的风险。

本领域技术人员可以理解，键合劈刀的通孔的最小直径、最大直径和内锥角均受到金属引线线径、焊盘尺寸限制，从而只能限定在一定的数值范围内。例如，在现有技术中，键合劈刀的通孔的内锥面的内锥角通常不超过120度。而本申请的键合劈刀通过在端面上加工出锥形的内侧子端面，能够不受金属引线线径和焊盘尺寸对键合劈刀尺寸的限制，根据实际需要灵活地设置内侧子端面的形状和尺寸，以便根据实际需要形成所需形状的键合点，改善键合性能。例如，本申请的键合劈刀内侧子端面的内锥角可超过120度并且可达到接近180度，例如内侧子端面的内锥角为140度、150度、172度等。

继续参考图2，主体的端面101在与主体外侧面的相接处进一步还设有过渡面101c，其中过渡面101c构造为圆弧面，过渡面101c的一端与外侧子端面101b相接，另一端与主体外侧壁100b相接。在形成第二键合点120时，过渡面101c与外侧子端面101b和内侧子端面101a共同向金属引线11的表面施加压力。由于过渡面101c的存在，使得第二键合点120在第一部分120a的与第二部分120b相对的一侧还形成有第三部分120c。

图7A-7B，8示出了根据本申请另一实施例的键合劈刀200的远端，其中图7A示出了键合劈刀200的远端200a的结构，图7B为图7A中的虚线框内部分的局部放大图，图8示出了键合劈刀200所形成的第一键合点210的侧视图。

与图2-6所示键合劈刀100的通孔102仅具有一个内锥形表面的实施例不同，在图7A和图7B所示的实施例中，键合劈刀200的通孔202包括两个内锥形表面。

具体地，在轴向方向Y上，通孔202包括靠近主体近侧端的圆柱形表面202a、靠近主体远侧端的第一内锥形表面202b，以及在圆柱形表面202a第一内锥形表面202b之间的第二内锥形表面202c。其中，第二内锥形表面202c的轴向两端分别与圆柱形表面202a和第一内锥形表面202b相接，而通孔202的内表面(具体地，第一内锥形表面202b)与主体的端面201相接。如图7A和图7B所示，在朝向主体远端200a的方向上，第一内锥形表面202b和第二内锥形表面202c的直径逐渐增大，并分别在其最远端处具有最大直径ICD₁和ICD₂，并且第一内锥形表面202b的内锥角ICA₁大于第二内锥形表面202c的内锥角ICA₂。

如前所述，第一内锥形表面202b和第二内锥形表面202c的形状和尺寸，例如最大直径ICD₁、ICD₂和内锥角ICA₁和ICA₂，会影响形成的第一键合点210的形状和尺寸，因此需要适当设置第一内锥形表面202b的最大直径ICD₁、第二内锥形表面202c的最大直径ICD₂、第一内锥形表面202b的内锥角ICA₁以及第二内锥形表面202c的内锥角ICA₂。

在某些实施方式中，第二内锥形表面202c的最大直径ICD₂比圆柱形表面202a的直径H大；第一内锥形表面202b的最大直径ICD₁比第二内锥形表面202c的最大直径ICD₂大。在某些实施方式中，第一内锥形表面202b的最大直径ICD₁比圆柱形表面202a的直径H大2微米至50微米。在某些实施方式中，第一内锥形表面202b的最大直径ICD₁为圆柱形表面202a的直径H的1.1倍至2.2倍。第一内锥形表面202b的最大直径ICD₁与第二内锥形表面202c的最大直径ICD₂之间的差值可以根据需要任意设置，本申请无意对其进行限制。在某些实施方式中，第一内锥形表面202b的内锥角ICA₁为90度至120度，第二内锥形表面202c的内锥角ICA₂为40度至90度。在某些实施方式中，内侧子端面201a的最大直径BSD为通孔202的内表面(具体地，第一内锥形表面)的最大直径的1.1倍至2.5倍。

使用键合劈刀200可以形成如图8所示的第一键合点210。键合劈刀200的第二内锥形表面202c、第一内锥形表面202b和内侧子端面201a分别对焊接金属球210的表面施加压力，使得金属球210的第一部分210a、第二部分210b以及第三部分210c均呈其直径朝远端方向逐渐增大的锥形，加大了第一键合点210与焊盘之间形成的金属间合物的面积，提高了球键合的稳定性和可靠性。

图9示出了根据本申请又一实施例的键合劈刀300的远端300a的结构，其与图2所示实施例的主要差别在于键合劈刀300的通孔呈圆柱形，不具有内锥形表面。

在图9所示的实施例中，键合劈刀300的通孔302包括圆柱形表面302a，其中通孔302的内表面(具体地，圆柱形表面302a)与主体的端面301相接。端面301包括内侧子端面301a和外侧子端面301b，其中内侧子端面301a构造成环形表面，并且其径向外侧与外侧子端面301b相接。与图2所示的实施例类似，内侧子端面301a相对于平面P具有负角度BSA，而外侧子端面301b相对于平面P具有正角度FA。在某些实施方式中，内侧子端面301a的最大直径BSD为通孔302的内表面的最大直径的1.1倍至2.5倍。

在球键合期间，键合劈刀300向下向内按压熔融金属球，其形状和尺寸配置为能够包覆键合目标球径顶部的最外侧边缘，由此形成的第一键合点仅包括一个直径朝远端方向逐渐增大的锥形部分。

虽然本申请的各个实施例均使用金属引线作为焊接材料，但是本申请并不对焊接材料进行限制，本领域技术人员可以理解，任何合适形式的焊接材料均可以在本申请的各个实施例中使用。

虽然本申请附图所示的各个实施例中并没有明确图示，但是本领域技术人员可以理解，为了保护引线免受损伤，可以将键合劈刀中各表面的相交处中设置弧形过渡面。例如，在圆柱形表面与第一内锥形表面相接处设置弧形过渡部分，在第一内锥形表面与内侧子端面相接处设置弧形过渡部分，在内侧子端面与外侧子端面相接处设置弧形过渡部分等，本领域技术人员可以根据实际需要任意组合。

本文的讨论包括许多说明性附图，这些说明性附图分别显示了不同实施例的键合劈刀的远端的结构。为了说明清楚起见，这些图并未显示每个实施例的所有方面。本文提供的任何实施例可以与本文提供的任何或所有其他实施例共享任何或所有特征，不同实施例中的特征可以根据需要任意组合，均在本申请保护的范围内。

本文已经参照附图描述了各种实施例。然而，显然可以对其进行各种修改和改变，并且可以实施另外的实施例，而不背离如所附权利要求中阐述的本实用新型的更广泛范围。此外，通过考虑说明书和本文公开的本实用新型的一个或多个实施例的实践，其他实施例对于本领域技术人员将是明显的。因此，本申请和本文中的实施例旨在仅被认为是示例性的，本实用新型的真实范围和精神由所附示例性权利要求的列表指示。

Claims (22)

1.一种键合劈刀，包括主体，其特征在于，所述主体包括：

沿所述主体的轴线贯穿所述主体的通孔，以及

位于所述主体的远端侧的端面，所述端面包括：

与所述通孔的内表面相接的、环形的内侧子端面，其中所述内侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面具有介于-90度至0度之间的夹角BSA，且

所述内侧子端面的直径在朝所述主体的远端侧的方向上逐渐增大；所述内侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面的夹角BSA和其在最远端处的最大直径BSD设置为使得内侧子端面能够在球键合期间包覆焊接金属球顶部的最外侧边缘；以及，

位于所述内侧子端面的径向外侧且构造成与所述内侧子端面相接的环形的外侧子端面，所述外侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面具有介于0度至90度之间的夹角FA，且所述外侧子端面的直径在朝向所述主体的近侧端的方向上逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的键合劈刀，其特征在于，所述内侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面的夹角BSA的范围是-20度至-4度。

3.根据权利要求2所述的键合劈刀，其特征在于，所述内侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面的夹角BSA的范围为-15度至-4度。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的键合劈刀，其特征在于，所述外侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面的夹角FA的范围为0度至20度。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的键合劈刀，其特征在于，所述通孔包括靠近所述主体的近端侧的、直径为H的圆柱形表面以及靠近所述主体的远端侧的第一内锥形表面，所述第一内锥形表面的直径在朝向所述主体的远端侧的方向上逐渐增大且具有内锥角ICA₁，其中所述第一内锥形表面的在其最远端处的最大直径ICD₁比所述圆柱形表面的直径H大。

6.根据权利要求5所述的键合劈刀，其特征在于，所述内侧子端面的最大直径BSD比所述第一内锥形表面的最大直径ICD₁大3微米至60微米。

7.根据权利要求5所述的键合劈刀，其特征在于，所述内侧子端面的最大直径BSD为所述第一内锥形表面的最大直径ICD₁的1.1倍至1.7倍。

8.根据权利要求5所述的键合劈刀，其特征在于，所述外侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面的夹角FA的范围为0度至20度。

9.根据权利要求5所述的键合劈刀，其特征在于，所述圆柱形表面与所述第一内锥形表面相接。

10.根据权利要求9所述的键合劈刀，其特征在于，所述第一内锥形表面的最大直径ICD₁比所述圆柱形表面的直径H大2微米至50微米。

11.根据权利要求9所述的键合劈刀，其特征在于，所述第一内锥形表面的最大直径ICD₁为所述圆柱形表面的直径H的1.1倍至2.2倍。

12.根据权利要求9所述的键合劈刀，其特征在于，所述第一内锥形表面的内锥角ICA₁的范围为50度至120度。

13.根据权利要求9所述的键合劈刀，其特征在于，所述圆柱形表面与所述第一内锥形表面相接处具有弧形过渡部分。

14.根据权利要求5所述的键合劈刀，其特征在于，所述通孔进一步包括第二内锥形表面，所述第二内锥形表面的直径在朝向所述主体的远端侧的方向上逐渐增大，所述第二内锥形表面的近端侧和远端侧分别与所述圆柱形表面和所述第一内锥形表面相接，所述第二内锥形表面具有内锥角ICA₂，其中所述第一内锥形表面的内锥角ICA₁大于所述第二内锥形表面的内锥角ICA₂。

15.根据权利要求14所述的键合劈刀，其特征在于，所述第一内锥形表面的内锥角ICA₁的范围为90度至120度，所述第二内锥形表面的内锥角ICA₂的范围为40度至90度。

16.根据权利要求14所述的键合劈刀，其特征在于，所述内侧子端面的最大直径BSD比所述第一内锥形表面的最大直径ICD₁大3微米至60微米。

17.根据权利要求14所述的键合劈刀，其特征在于，所述内侧子端面的最大直径BSD为所述第一内锥形表面的最大直径ICD₁的1.1倍至1.7倍。

18.根据权利要求14所述的键合劈刀，其特征在于，所述外侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面的夹角FA的范围为0度至20度。

19.根据权利要求14所述的键合劈刀，其特征在于，所述第一内锥形表面的最大直径ICD₁比所述圆柱形表面的直径H大2微米至50微米。

20.根据权利要求14所述的键合劈刀，其特征在于，所述第一内锥形表面的最大直径ICD₁为所述圆柱形表面的直径H的1.1倍至2.2倍。

21.根据权利要求1所述的键合劈刀，其特征在于，所述通孔与所述内侧子端面相接处具有弧形过渡部分，和/或所述内侧子端面与所述外侧子端面相接处具有弧形过渡部分。

22.一种键合劈刀，包括主体，其特征在于，所述主体包括：

沿所述主体的轴线贯穿所述主体的通孔，以及

位于所述主体的远端侧的端面，所述端面包括：

与所述通孔的内表面相接的、环形的内侧子端面，其中所述内侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面具有-20度至-4度之间的夹角BSA，且所述内侧子端面的直径在朝所述主体的远端侧的方向上逐渐增大；其中，所述内侧子端面在其最远端处的最大直径BSD为所述通孔的内表面的最大直径的1.1倍至2.5倍；以及，

位于所述内侧子端面的径向外侧且构造成与所述内侧子端面相接的环形的外侧子端面，所述外侧子端面相对于与所述主体的轴线垂直的平面具有介于0度至20度之间的夹角FA，且所述外侧子端面的直径在朝向所述主体的近侧端的方向上逐渐增大。