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金属扩散连接

用于精确界面和对准的金属扩散连接

介绍

金属扩散连接, 又称热压缩粘接(TCB), 是基于原子接触的直接固态扩散键合过程吗. 在这种粘合技术中, 两种金属通过同时施加热和力而接触,然后原子扩散形成键界面. TCB广泛应用于射频微机电系统(RF MEMS)的生产, 发光二极管(led), 激光二极管以及功率器件. 

TCB提供密封密封封装内部结构和电气互连在一个单一的工艺步骤. 因为它们的高扩散速率, Au, 铝和铜是在TCB中使用的最成熟的材料. 与Al和Cu相比, Au扩散所需的温度较低,并且具有不被氧化的优点. 扩散速率取决于所选择的温度和施加的压力,原子在晶格间扩散. 在这里,除了标准的表面扩散外,还发生了晶界和体扩散.
在这个技术, 晶圆级键合是在没有电场作用的低温下实现的. 不过, 良好的CTE(热膨胀系数)控制和同步晶圆膨胀对于防止键合过程中产生的应力和对准偏移非常重要. 此外, 施加的力及其均匀性很重要, 哪些也取决于金属密度(特征)和晶圆的尺寸. In TCB, 粘接温度与外加压力成反比, 这就为定制键合参数提供了可行性.

特性

  • 导电
  • 高断裂韧性
  • 小键帧
  • 不透气的密封
  • 非常好的债券后对齐
  • 没有污染
  • 没有或很少变形

Figures

TCB粘结的三轴加速度计的SEM截面图.
TCB粘结的三轴加速度计的SEM截面图.
用TCB (Cu-Cu)键合的晶片堆中三维硅垂直互连截面图.
用TCB (Cu-Cu)键合的晶片堆中三维硅垂直互连截面图.

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