[发明专利]陶瓷劈刀及其制作方法和应用有效
申请号: | 201811074816.3 | 申请日: | 2018-09-14 |
公开(公告)号: | CN109332901B | 公开(公告)日: | 2021-01-08 |
发明(设计)人: | 谭毅成;朱佐祥;向其军 | 申请(专利权)人: | 深圳市商德先进陶瓷股份有限公司 |
主分类号: | B23K26/356 | 分类号: | B23K26/356 |
代理公司: | 广州华进联合专利商标代理有限公司 44224 | 代理人: | 潘霞 |
地址: | 518101 广东省深圳市宝安*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 陶瓷 劈刀 及其 制作方法 应用 | ||
本发明涉及一种陶瓷劈刀及其制作方法和应用。该陶瓷劈刀的制作方法包括如下步骤:提供初始表面粗糙度在10纳米以下的陶瓷劈刀半成品;对陶瓷劈刀半成品的表面进行激光轰击处理,以在陶瓷劈刀半成品上形成若干凹槽,相邻凹槽的间距为5微米~20微米,得到陶瓷劈刀,其中,激光轰击处理的激光波长为200纳米~600纳米,轰击时间为10分钟~240分钟。上述制作方法制作能够获得使用寿命较长且焊接效果较好的陶瓷劈刀。
技术领域
本发明涉及陶瓷材料的加工领域,特别是涉及一种陶瓷劈刀及其制作方法和应用。
背景技术
陶瓷劈刀是一种具有垂直方向孔的轴对称陶瓷工具,因其具有高硬度、高耐磨、耐高温、耐化学腐蚀、表面光洁度高及尺寸精度高等优势,在半导体引线键合焊接领域中扮演着不可替代的角色。引线键合是将芯片电极面朝上粘贴在封装基座上,用金属丝将芯片电极与引线框架上对应的电极通过焊接的方法连接的过程。引线键合的目的是将芯片与外部封装框架电气连通,以确保电信号传递的通畅。金属导线的选择会影响到焊接质量、器件的可靠性等方面,理想的材料应满足如下条件:(1)可与半导体材料形成良好的接触;(2)化学性能稳定;(3)与半导体材料形成良好的结合力;(4)导电性能良好;(5)易焊接,焊接过程保持一定的形状。黄金作为一种金属,化学性能稳定、导电性能优异、具有良好的延展性、容易加工成丝,作为引线焊接材料的首选。目前半导体封装行业大多数采用金线焊接。然而,由于黄金作为贵重金属,具有明显的稀缺性,价格昂贵,导致封装成本高。随着封装技术的发展,铜丝价格低廉,机械、电子、热学性能优异,其焊接成本不到金丝的30%,因此,被认为是金丝最好的替代品。
目前机械加工(机械加工指经过机械抛光)制作的陶瓷劈刀的表面粗糙度不合适,导致金属线焊接效果较差,虽然采用化学蚀刻处理能够获得合适的表面粗糙度,但是化学蚀刻处理会对焊接劈刀的耐磨性能和机械性能存在消极影响,而较大程度的影响其使用寿命。
发明内容
基于此,有必要提供一种使用寿命较长且焊接效果较好的陶瓷劈刀的制作方法。
此外,还提供一种陶瓷劈刀及其应用。
一种陶瓷劈刀的制作方法,包括如下步骤:
提供初始表面粗糙度在10纳米以下的陶瓷劈刀半成品;
对所述陶瓷劈刀半成品的表面进行激光轰击处理,以在所述陶瓷劈刀半成品上形成若干凹槽,相邻所述凹槽的间距为5微米~20微米,得到陶瓷劈刀,其中,所述激光轰击处理的激光波长为200纳米~600纳米,轰击时间为10分钟~240分钟。
在其中一个实施例中,所述激光波长为500纳米~600纳米,所述轰击时间为10分钟~30分钟,相邻所述凹槽的间距为15微米~20微米。
在其中一个实施例中,所述激光轰击处理的激光波长为350纳米~450纳米,所述轰击时间为60分钟~90分钟,相邻所述凹槽的间距为10微米~15微米。
在其中一个实施例中,所述激光轰击处理的激光波长为200纳米~300纳米,所述轰击时间为120分钟~240分钟,相邻所述凹槽的间距为5微米~10微米。
在其中一个实施例中,所述陶瓷劈刀半成品的材质为氧化铝、红宝石单晶、氧化锆增韧氧化铝或碳化钨。
一种陶瓷劈刀,用于金属引线焊接,由上述陶瓷劈刀的制作方法制作得到。
在其中一个实施例中,所述陶瓷劈刀用于金引线焊接,所述陶瓷劈刀的表面粗糙度为20纳米~35纳米。
在其中一个实施例中,所述陶瓷劈刀的表面粗糙度为40纳米~90纳米。
在其中一个实施例中,所述陶瓷劈刀的表面粗糙度为120纳米~190纳米。
上述陶瓷劈刀在半导体封装领域中的应用。
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