一种劈刀及其表面粗化方法

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，具体涉及一种劈刀及其表面粗化方法。

背景技术

半导体封装主要采用引线键合方式，陶瓷劈刀是引线键合技术使用的核心部件之一。在键合工艺中，超声能量通过劈刀传递到键合引线，劈刀端面发生水平弹性震动，带动引线与待键合焊盘间形成高速摩擦。在该过程中，劈刀表面需要具备一定的粗糙度，才能在超声波与压力的作用下，通过摩擦力带动引线与待键合焊盘进行高频摩擦，将超声能量传导至键合表面。如果劈刀表面粗糙度过低，劈刀键合面与引线接触面的摩擦力将不足。

若引线与基板表面摩擦不充分，劈刀表面将与引线发生滑移，引线不能与基板进行充分地相互扩散，最终导致键合引线可靠性降低；如果劈刀键合面的粗糙度过大，键合过程中，劈刀与键合引线间的有效接触面积将减小，键合过程不能带动引线进行有效摩擦。因此，合适的表面粗糙度对劈刀的键合功能和使用寿命至关重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有合适表面粗糙度的劈刀。本发明通过特定材料来改变劈刀的表面粗糙度。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种劈刀表面粗化方法，包括：

将劈刀进行抛光处理、清洁后，与粗化材料一起预加热，后冷却；

所述粗化材料为TiC、ZrC、TaC、NbC、VC、Mo

本发明的原理说明：本发明的粗化材料加热后可催化劈刀表面晶粒变大，从而实现粗糙度变大。

本发明的有益效果是：本发明通过特定材料来改变劈刀的表面粗糙度，从而使得引线键合时与基材接触面更大，第二焊点抓线更牢固、更耐磨。该粗化方法，安全性高。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述劈刀与所述粗化材料的质量关系为1800~2200：1 。

采用上述进一步方案的有益效果是：粗化物用量越多，劈刀越粗糙，粗化物用量达一定程度，劈刀粗糙度保持不变。

进一步，所述加热包括：升温至800~1600℃并保持1~24h。

采用上述进一步方案的有益效果是：上述加热参数可使粗化材料实现挥发，从而催化劈刀表面晶粒变大。

进一步，所述抛光处理包括：将劈刀顶端浸入金刚石研磨液中，并旋转劈刀进行研磨。

进一步，所述金刚石研磨液由金刚石磨料和分散液组成，所述金刚石研磨液的固含量为1.5%-3%，所述金刚石磨料的粒径不超过0.2μm。

进一步，所述劈刀的旋转速度超过5000rpm，研磨时间为100~500s。

进一步，抛光处理后的所述劈刀的表面粗糙度不超过0.01μm。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过抛光控制劈刀的表面粗糙度，从而保证后续粗化处理后劈刀的表面形貌。

进一步，所述清洁为用水压超过5Bar的水进行清洁。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过高压水清洁，保证劈刀表面没有脏污。

本发明为实现上述目的之二提供一种劈刀，所述劈刀采用上述劈刀表面粗化方法进行表面粗化。

进一步，所述劈刀的表面粗糙度为0.04~0.5μm。

附图说明

图1为本发明实施例1所得劈刀的顶端表面图；

图2为本发明实施例1所用的陶瓷载具（已装载劈刀，未装载粗化材料）。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购得的常规产品。

实施例1

一种劈刀及其表面粗化方法，包括：

（1）将劈刀尾端夹持住，顶端浸没到500mL金刚石研磨液（BNJ-1UM）中，并以5000rpm的速度旋转劈刀研磨300s（劈刀的表面粗糙度为0.08μm），金刚石研磨液的固含量为2%，所述金刚石磨料的粒径不超过0.2μm；

（2）将研磨后的劈刀表面用水压为5Bar的高压水进行清洁；

（3）将陶瓷劈刀（100g）装载在陶瓷载具（如图2所示，陶瓷载具能耐2000度的高温并且不开裂）上， 将50mg Mo

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：所用粗化材料为WC。本实施例所得劈刀的表面粗糙度为0.08μm。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：所用粗化材料为VC。本实施例所得劈刀的表面粗糙度为0.18μm。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于：所用粗化材料为WC，用量为45mg，金刚石研磨液的固含量为1.5%，研磨时间100s，高温炉升温到800℃，保温24h。本实施例所得劈刀的表面粗糙度为0.04μm。

实施例5

本实施例与实施例1的不同之处在于：所用粗化材料为Mo

对比例1

本对比例与实施例1的不同之处在于：所用粗化材料为Mo

对比例2

本对比例与实施例1的不同之处在于：所用粗化材料为Mo

对比例3

本对比例与实施例1的不同之处在于：高温炉内粗化温度为500℃，本实施例所得劈刀的表面粗糙度为0.01μm。

下面对实施例及对比例所得劈刀进行性能测试（采用共聚焦显微镜测试粗糙度），结果如表1所示。

表1劈刀的性能测试结果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。