共晶键合

采用共晶片键合,实现可靠的密封

介绍

共晶键合, 又称共晶焊接, 两种或两种以上金属的结合是否允许在特定温度下直接从固态转变为液态或反之亦然,而不需要通过两相平衡. 共晶温度远低于键合过程中材料的熔化温度. 共晶结合是理想的高真空应用,因为这一过程有非常低的脱气.

共晶片键合广泛应用于MEMS行业的密封密封, 压力或真空封装,因为它允许高度可靠的晶圆级处理的设备最小的形状因素. 在共晶结合中使用的最常见的金属/合金是Al-Ge, Au-Sn和Au-In. However, 还有许多其他的材料组合可以产生共晶结合系统. 另外, 硅与金等金属结合的能力也可以作为共晶结合的基础. 所有共晶键必须经过液相,因此对表面平整度不规则性不太敏感, 划痕和粒子, 从而促进大批量生产.  焊接温度, 时间和压力是共晶焊接最重要的参数,在较低的加工温度和最小的合成应力下可以获得高强度的共晶焊接. 此外,共晶键合可以在一个单一的过程中实现密封和电气互连. 与其他中间层相比, 如粘合剂或玻璃熔块, 共晶结合也促进了更好的排气和密封性.

特性

  • 真空封装
  • 定义压力封装
  • 导电界面
  • 不透气的密封
  • 良好的机械强度
  • 狭窄的债券额度
  • 好post-alignment键
  • 低的作用力
  • 可逆过程
  • 制造高收益率

Figures

与Au-Sn共晶系结合的GaAs/InP晶圆片的SEM截面图.
与Au-Sn共晶系结合的GaAs/InP晶圆片的SEM截面图.
使用Al-Ge共晶键合系统连接到ASIC上的MEMS器件的扫描电镜图.
使用Al-Ge共晶键合系统连接到ASIC上的MEMS器件的扫描电镜图.

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