杏彩体育平台app·很多人都不了解的特种陶瓷妙用——陶瓷劈刀

时间：2024-05-19 08:49:48 来源：杏彩体育官网app 作者：杏彩体育官网登录入口

　　氧化铝陶瓷纷歧定是特种陶瓷中最大咖的一个，但肯定是存在感最高的一个，在机械、工业、电子、医学等多个范畴，都有着很多的运用。可是它有一项运用却称得上是不为人知，那便是在半导体封装职业中的主力操刀手

　　在了解陶瓷劈刀从事的是什么作业前，首先要了解一下半导体的封装技能。在IC封装中，芯片和引线结构（基板）的衔接为电源和信号的分配供给了电路衔接。有三种办法完成内部衔接：倒装焊、载带主动焊和引线键合。

　　尽管倒装焊的运用添加很快，能大幅度进步封装的功能，可是过于贵重的本钱使得倒装焊只是用于一些高端的产品上，现在90%以上的衔接办法仍是引线键合。例如，全球最大的封测代工厂“台湾日月光半导体制作公司（ASE）”，它能出产多种封装类型，引线键合便是其间的主力。

　　“引线键合”类似于高科技缝纫机，可以运用极细的线将一块芯片缝到另一芯片或衬底上。引线键合技能首要用于低本钱的传统封装，中档封装，内存芯片堆叠等，具体操作可见下方视频。

　　这些在引线键合中所运用的键合线材须具有以下条件：杰出的力学功能、优异的导电性、高的热传导性、低的线性热膨胀系数、化学功能安稳、较低的资料硬度等。在金属资猜中，金（Au）、银（Ag）和铜（Cu）都能满意以上条件，而陶瓷劈刀，正是视频中担任将金属资料排出并“拉丝”的器材。

　　陶瓷劈刀，又叫瓷嘴，毛细管，前期时劈刀的首要原料是碳化钨、碳化钛和氧化铝陶瓷等，但碳化钨的机加工困难，不易取得细密无孔隙的加工面，且热导率高，键合时的热量易被劈刀带走；碳化钛比碳化钨更柔韧，但在超声波时刀头的振荡振幅比碳化钨劈刀大；而高纯氧化铝，由于具有很强的耐磨损功能和化学安稳性，并且导热率低，因而不需求加热劈刀自身，在主动键合设备上运用时焊接次数可到达100万次。

　　陶瓷劈刀的演化，很大程度上取决于键合线材的改变。尽管金线、铜线、银线都是牢靠的键合线材，但随着黄金价格的飙升，具有比金线更好的导电性、导热性和机械强度，且更廉价的铜线被公认为是最有期望取代金线的线材。一起，铜的金属间化合物成长速度远远比金慢，因而不会发生柯肯德尔空泛，使得铜线键合的接头功能优于金丝键合。

　　可是，铜线在热循环中的牢靠性远远比金线差，由于铜线比金线、合金线更硬，在引线键合的时分需求用更大的超声波和更大粘接力，这些要素都会影响焊接点一侧基片的力学功能（开裂，变形）和劈刀的运用的。现在，基板和铜键合线的制作商都在通过进步基板和铜线的功能来减轻或防止这些问题的发生。

　　现在，关于代替较细和超细的金线的铜线，还需求处理配套的一些问题，如键合劈刀的规划及其资料的改善。由于铜的硬度是金的2倍，要求陶瓷劈刀需求具有更高的耐磨损功能及牢靠性，可行的一些办法有：在氧化铝资猜中参加氧化锆（ZrO2）添加劈刀资料的耐性和耐磨性，即增韧氧化铝（ZTA）；别的，在通过锆增韧的资猜中添加铬（Cr）也可进步硬度，构成全新资料发展方向（ZTA-Cr），其烧结后构成的赤色资料色彩也使得劈刀资料在肉眼上可加于区别。

　　此外，还需求进步劈刀头部保持外表粗糙度的才能，由于采用好的外表粗糙度制作办法可以确保劈刀在键合焊接的时分不容易磨损劈刀外表的粗糙度，确保劈刀的键合抓线力。一起，还需尽可能在确保外表粗糙度的前提下（Ra≤1，Rz≤1.5），尽可能添加外表杰出的波峰的数量，然后添加劈刀和硬键合线的触摸面积，然后添加劈刀的运用寿命。

　　在半导体封装本钱日益降低要求下，低本钱的键合线势在必行，因而铜线势必会成为未来代替金线的首要键合线。而这关于键合劈刀来说，陶瓷资料的改善和端部的外表粗糙度的制作办法将成为其间要害，但真金不怕火炼，关于有实力的特陶企业来说，这必定将是一个极大的机会。

　　深圳市商德先进陶瓷股份有限公司，谭毅成——《引线键合中的键合线和陶瓷劈刀发展方向和应对办法》