Language
Country/Area
No result found
Секрет эвтектической сварки: как добиться высокопрочных соединений при низких температурах?
В современную эпоху стремительного развития технологий достижение высокопрочных соединений при низких температурах стало ключевой задачей. Эвтектическое соединение, также известное как эвтектическая пайка, представляет собой технологию соединения пластин, при которой для формирования эвтектической системы используется промежуточный металлический слой. Характерной чертой этой технологии является то, что она может реализовать прямое преобразование из твердого в жидкое или из жидкого в твердое вещество при определенном составе и температуре без прохождения двухфазного равновесного процесса, что значительно снижает требования к температуре. Прочная связь круг открывает новую дверь.
Температура плавления эвтектического сплава часто может быть ниже температур плавления двух чистых элементов, что имеет решающее значение для эвтектического соединения.
Согласно исследованиям, эта технология успешно применялась для переноса эпитаксиальных материалов, таких как GaAs-AlGaAs, на кремниевые подложки с тех пор, как о ней сообщили Венкатасубраманьян и др. в 1992 году, а ее применение в солнечных элементах было дополнительно подтверждено в 1994 году. производительность . Преимущество эвтектического соединения заключается в том, что оно позволяет достичь герметичной упаковки и электрического соединения за один проход, особенно когда процесс осуществляется в условиях низких температур, что вызывает меньшие напряжения при окончательной сборке, что делает его идеальным решением. в области электроники. план.
Для достижения эффективного эвтектического соединения необходимо учитывать несколько ключевых параметров, включая температуру соединения, продолжительность и давление инструмента, каждый из которых влияет на конечную прочность и надежность соединения.
Обзор эвтектического соединения
Основной принцип эвтектической связи заключается в том, что кремний (Si) и различные металлы могут сплавляться и образовывать эвтектическую систему. Наиболее распространенными эвтектическими образованиями являются кремний-золото (Si-Au) и кремний-алюминий (Si-Al). Такая процедура соединения обычно применяется к кремниевым или стеклянным пластинам, покрытым пленками Au/Al.
Правильный выбор сплава зависит от температуры обработки и совместимости используемых материалов.
Кроме того, эвтектическое соединение имеет меньше ограничений по шероховатости и плоскостности подложки по сравнению с прямым соединением, что делает его более гибким в практическом применении. По сравнению с анодным соединением не требуется высокого напряжения, что особенно важно для электростатических микроэлектромеханических систем (МЭМС). Более того, по сравнению с процессом склеивания органической прослойки, эвтектическое склеивание может более эффективно способствовать выделению газа и улучшать герметичность.
Процедуры эксплуатации
Предварительная обработка
Важнейшим этапом успешного эвтектического соединения является подготовка поверхности. Перед подготовкой оксидные слои на поверхности кремния действуют как диффузионный барьер и должны быть удалены для обеспечения прочной связи. К распространенным методам удаления относятся влажное химическое травление (например, очистка плавиковой кислотой), сухое химическое травление и химическое осаждение из паровой фазы. В некоторых случаях также необходима предварительная обработка поверхности с использованием водородной плазмы или фторированных газов, таких как CF4.
Еще один способ обеспечить хорошую адгезию эвтектического металла к кремниевой пластине — использовать адгезионный слой. Эти тонкие промежуточные металлические слои способны эффективно прилипать к оксидному слою и взаимодействовать с эвтектическим металлом, тем самым способствуя соединению с нижележащим слоем.
Процесс склеивания
После предварительной обработки подложки немедленно выполняется контактирование, чтобы предотвратить повторное нарастание оксидного слоя. В процессе склеивания подложки обычно помещают в восстановительную атмосферу полярного водорода и потока инертного газа, что способствует улучшению контакта металлов.
Равномерность нагрева и давления по всему оборудованию имеет решающее значение для успеха анкеровки. После того, как легирующие примеси вступают в контакт на атомном уровне, они нагреваются до эвтектической температуры, что способствует реакции между металлами, и поддерживаются соответствующим механическим давлением.
Процесс охлаждения
Когда температура падает ниже эвтектической точки, смесь материалов начинает затвердевать, обычно образуя тонкую пленку на кремниевой подложке. Ключевым моментом является правильный выбор параметров процесса для предотвращения образования трещин, вызванных напряжением во время охлаждения. Потенциальные возможности использования
Благодаря своей превосходной прочности эвтектическое соединение особенно подходит для изготовления датчиков давления или жидкостных устройств. Производство микромеханических датчиков и исполнительных механизмов позволяет реализовать электронные или механические функции на нескольких пластинах, открывая новые возможности применения.
С развитием технологий эвтектическое соединение становится неотъемлемой частью производства электронных компонентов. Сможем ли мы в будущем по-настоящему освоить эту технологию и способствовать развитию большего количества инноваций?
