陶瓷劈刀是一种有垂直中心孔的轴对称的陶瓷工具用于芯片封装领域引线键合过程中的焊接工具,属于精密微结构陶瓷材料

陶瓷劈刀在先进封装领域的应用

陶瓷劈刀 源自三环集团
 
引线键合是使芯片与引脚形成电子互联的主要技术,占封装类型的 75%-80%,其它常用技术还有倒装芯片、晶圆级封装(WLP)和硅通孔(TSV)等。
一、陶瓷劈刀在封装引线键合中的应用

陶瓷劈刀在先进封装领域的应用

陶瓷劈刀在引线键合技术中的应用
 
陶瓷劈刀是引线键合技术使用的核心部件之一,在该过程中,穿过劈刀的金属线(一般为金线或铜线)尾部被打火杆熔化成球形,劈刀下降并通过加压加热使球形焊接在芯片上,之后劈刀牵引金属线上升、移动并将其焊接在引线框架上,再侧向划开切断金属线,这就完成了一次键合。
 
二、陶瓷劈刀性能优点
 
陶瓷劈刀由氧化铝材料组成,一般会加入氧化锆(ZrO2)增加劈刀材料的韧性和耐磨性,即增韧氧化铝(ZTA)。与碳化钨、钛金等其他材质的劈刀相比,陶瓷劈刀具有硬度大、机械强度高、晶粒细小、外表光洁度高、尺寸精度高、使用寿命长等优点,与碳化钨、钛金等其他材质的劈刀相比中脱颖而出。
 

陶瓷劈刀在先进封装领域的应用

图源自商德先进陶瓷
 
陶瓷劈刀使用周期较长,价格最贵。广泛应用于可控硅、声表面波、LED、二极管、三极管、IC芯片等线路的键合焊接,发挥了极其重要的作用。随着芯片封装行业的发展,作为封装领域必要耗材的陶瓷劈刀也将迎来良好的发展前景。
 
三、国内陶瓷劈刀市场总量超过30亿元
 
半导体封装主要采用引线键合方式,陶瓷劈刀的作用就像穿针引线的“缝衣针”。一台键合机每天需要键合几百万个焊点,每个陶瓷劈刀都有固定寿命,一旦到达额定次数就需要更换新的劈刀。随着国内半导体产业的兴起,预计当前我国陶瓷劈刀市场总量超过30亿元。
 

陶瓷劈刀在先进封装领域的应用

图源自网络
陶瓷劈刀的应用客户群体主要是LED光电封装和半导体IC芯片封装,90%的市场集中分布在中国大陆及台湾地区、东南亚。现阶段,陶瓷劈刀的全球市场规模大概超4,200万只/年,中国大陆大约占据其中70%份额。有数据显示,陶瓷劈刀的市场规模预计每年将会有5%-10%左右的增长。

陶瓷劈刀在先进封装领域的应用

Gaiser(SPT)劈刀
 
世界上主要的陶瓷劈刀生产企业有美国K&S、瑞士SPT、韩国PECO公司等,我国的陶瓷劈刀生产企业三环集团、深圳商德新进陶瓷等。
 
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陶瓷劈刀在先进封装领域的应用

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原文始发于微信公众号(艾邦陶瓷展):陶瓷劈刀在先进封装领域的应用

先进封装设备类似前道晶圆制造设备,供应商受益先进封测产业增长。随着先进封装的发展,Bumping(凸块)、Flip(倒装) 、TSV 和 RDL(重布线)等新的连接形式所需要用到的设备也越先进。以长球凸点为例,主要的工艺流程为预清洗、UBM、淀积、光刻、焊料 电镀、去胶、刻蚀、清洗、检测等,因此所需要的设备包括清洗机、PVD 设备、光刻机、 刻蚀机、电镀设备、清洗机等,材料需要包括光刻胶、显影剂、刻蚀液、清洗液等。为促进行业发展,互通有无,欢迎芯片设计、晶圆制造、装备、材料等产业链上下游加入艾邦半导体先进封装产业链交流群。

作者 gan, lanjie