公司主要从事于半导体键合工具的研发即陶瓷劈刀,陶瓷劈刀广泛用于半导体IC封装,LED封装,是封装制程中关键的核心工具。主要产品为提供芯片与外部系统的电器连接,提供芯片稳定可靠的工作环境,对集成电路芯片起到机械和环境保护作用,提供热能通路,芯片正常散热。公司产品瞄准市场,我们凸显材料、工艺、加工技术的全面优势,聚焦高精密陶瓷行业,致力于成为国内半导体键合工具行业的者。
在半导体工艺中,封装是重要的环节之一,其中“引线键合”则是用来实现芯片和基板的电路连接的主要方式。而在这个工序中有一种工具是必不可少的,就是陶瓷劈刀。
陶瓷劈刀(Ceramicbonding tool),又名瓷嘴,是一种具有垂直方向孔的轴对称的陶瓷工具,属于精密微结构陶瓷部件。应用上,陶瓷劈刀是作为引线键合过程的焊线工具使用的,可用于可控硅、声表面波、LED、二极管、三极管、IC芯片等线路的键合封装。
引线键合(WireBonding)通过使用细金属线(铜、金等)以及热、压力、超声波能量,能使金属引线与基板焊盘紧密焊合,从而实现芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互通。
陶瓷劈刀的分类及制备
由于陶瓷劈刀的使用能够影响芯片的质量和生产的稳定性,因此在微电子领域中对于陶瓷劈刀的选择是非常重要的。
目前可用的陶瓷劈刀,除了球形键合过程中使用的毛细管劈刀外,还有楔形键合中使用的楔形劈刀。两种陶瓷劈刀有原则性的区别
类型不同,键合方式自然也不同。球形键合的一般弧度高度是150μm,弧度长度要小于100倍的丝线直径,且键合头尺寸不要超过焊盘尺寸的3/4,球尺寸一般是丝线直径的2到3倍,细间距约1.5倍;楔形键合,焊盘尺寸必须支持厂的键合点和尾端,焊盘长轴必须在丝线的走线方向,焊盘间距因适合于固定的键合间距。
但无论使用哪种类型的陶瓷劈刀,性能不达标一切都空谈。而在半导体封装成本日益降低要求下,低成本的键合线势在必行,因此铜线势必会取代金线会成为未来替代金线的主要键合线。但是,铜线在热循环中的可靠性远远比金线差,而且还比金线、合金线更硬,因此在引线键合的时候需要用更大的超声波和更大粘接力,这就要求基板和陶瓷劈刀都需要具有更高的强度、更好的耐磨损性能以及可靠性,以避免封装效果变差。对于键合劈刀来说,改善陶瓷材料的制备及使用方法都是可行之道,重点如下:
而为了进一步增强陶瓷劈刀使用性能,现有陶瓷劈刀会在原来氧化铝的基础上添加了诸如氧化锆、氧化铬等,使陶瓷劈刀的分子结构更加紧凑,硬度更高,更耐磨损,寿命延长。锆掺杂陶瓷劈刀的主要成分是氧化锆增强氧化铝,其微观结构均匀而致密,密度提高到4.3g/cm3。四方相氧化锆的含量和均匀致密的微观结构促使锆掺杂的陶瓷劈刀具有非常优异的力学性能,减少焊线过程中陶瓷劈刀的磨损和更换的次数。
铬掺杂的陶瓷劈刀颜色呈现出红色,红色来源于铬,主要为Cr2O3,含量一般为0.5%~2.0%(质量分数),属于三方晶系、复三方偏方面体晶类,密度提高到3.99~4.00g/cm3,晶体形态多呈现出板状、短柱状,集合体多呈现出粒状或致密块状,依据Cr2O3含量的不同具有透明或者半透明的性质,具有亮玻璃光泽,Cr2O3的掺入会使陶瓷劈刀的密度增大、晶粒尺寸变小、脆性减小,从而赋予陶瓷劈刀的抗压、抗弯、抗锤击等性能,除此之外,还会影响陶瓷劈刀的硬度、弹性模量和断裂韧性等性能参数。
②成型工艺