[发明专利]一种用于高性能楔焊劈刀的碳化钨材料及其生产方法

说明书

一种用于高性能楔焊劈刀的碳化钨材料，碳化钨材料的成分以重量百分比计，由以下组分组成：WC 66‑84.5%、TiC 10‑20%、Co 2‑10%、Ni 2‑10%、Crsubgt;2/subgt;Csubgt;3/subgt; 0.2‑0.4%、VC 0.2‑0.4%、MoC 0.5‑5%、K 0.5‑10%，所述K为钽的碳化物、铪的碳化物、铌的碳化物、铼的碳化物、碳化钽铌固溶体、碳化钨钛固溶体中的至少一种；该碳化钨材料生产方法是采用垂直引线孔近净模压技术，提升了碳化钨楔焊劈刀的超声键合效率和键合磨损性能，进一步适配于楔焊键合的热压超声工况，大幅提升了楔焊劈刀的使用寿命，并对该碳化钨材料，开发出垂直引线孔近净模压技术，实现了0.1‑1.0mm内孔式碳化钨楔焊劈刀坯料生产，减少了部分精密加工工序，缩短了生产流程，大幅降低楔焊劈刀生产成本。

技术领域

本发明属于集成电路工具材料领域，具体涉及一种用于高性能楔焊劈刀的碳化钨材料及其生产方法。

背景技术

随着微电子技术不断发展，集成电路复杂度不断增加，电子整机向着集成化轻量化、多功能化、高可靠性和低成本等方向发展，特别是机载、舰载、弹载、星载电子装备和超级巨型计算机系统以及民用手持与便携式电子产品对体积、重量和性能比的要求越来越严格。其中，引线键合是芯片级互连的关键封装工艺，满足了系统集成的需求，成为系统集成的主要途径之一。

楔焊键合是引线键合中的重要组成部分，从送丝方式来看，主要包括45度水平键合和90度深腔键合等。随着集成电路的不断发展，引线键合的焊盘尺寸和焊盘间距不断减小、键合密度越来越大，键合线材和带材的尺寸规格越来越小，楔焊劈刀的键合空间越来越窄，而对楔焊劈刀的引线孔尺寸和表面粗糙度要求越来高，也就是说，楔焊键合对楔焊劈刀本身提出了越来越高的要求，尤其是对于窄间距、高密度、深腔多腔的楔形焊，具有垂直送丝结构的90度引线孔楔形劈刀发挥出其独特优势。然而，碳化钨楔焊劈刀通常适用于铝丝、铝硅丝键合，其金丝键合的使用寿命存在不足；同时，垂直送丝结构楔焊劈刀的90度引线孔通常采用电加工、线切割等加工途径实现，其加工成本较高。

发明内容

本发明针对碳化钨楔焊劈刀存在的材料适用性不足、键合使用寿命不足、加工成本高等问题，通过碳化钨材料成分设计、垂直引线孔近净模压技术开发，改善材料可成形性，增加碳化钨劈刀适用性，进一步降低碳化钨楔焊劈刀生产成本。由此，本发明提出一种用于高性能楔焊劈刀的碳化钨材料及其生产方法。

本发明的第一方面，是提供一种用于高性能楔焊劈刀的碳化钨材料，其特征在于，其成分以重量百分比计，由以下组分组成：WC 66-84.5%、TiC 10-20%、Co 2-10%、Ni 2-10%、Cr₂C₃ 0.2-0.4%、VC 0.2-0.4%、MoC 0.5-5%、K 0.5-10%，所述K为钽的碳化物、铪的碳化物、铌的碳化物、铼的碳化物、碳化钽铌固溶体、碳化钨钛固溶体中的至少一种。

优选方案，本发明的碳化钨材料，其成分以重量百分比计，由以下组分组成：WC65-70%、TiC 10-15%、Co 2-6%、Ni 2-6%、Cr₂C₃ 0.2-0.4%、VC 0.2-0.4%、MoC 0.5-1.5%、K0.5-2%，所述K选自HfC、NbC、TaC、ReC中的至少两种。

优选地，本发明的碳化钨材料，碳化钨材料硬度为84.5-97.5HRA、抗弯强度1320MPa；所述碳化钨材料制备成的手动型楔焊劈刀的键合次数大于12万次、自动型楔焊劈刀的键合次数大于20万次。

本发明的第二方面，是提供本发明第一方面所述的一种用于高性能楔焊劈刀的碳化钨材料的生产方法，包括如下步骤：

按设计组分配取碳化钨粉、碳化钛粉、钴粉、镍粉、碳化铬粉、碳化钒粉、碳化钼粉、K粉；所述K粉选自钽的碳化物、铪的碳化物、铌的碳化物、铼的碳化物、碳化钽铌固溶体、碳化钨钛固溶体中的至少一种；