Language
Country/Area
No result found
Bí mật của liên kết eutectic: Làm thế nào để đạt được kết nối có độ bền cao ở nhiệt độ thấp?
Trong thời đại công nghệ phát triển nhanh chóng như hiện nay, làm thế nào để đạt được các kết nối có độ bền cao ở nhiệt độ thấp đã trở thành một thách thức quan trọng. Liên kết eutectic, còn được gọi là hàn eutectic, là công nghệ liên kết wafer sử dụng lớp kim loại trung gian để tạo thành hệ thống eutectic. Đặc điểm của công nghệ này là có thể thực hiện chuyển đổi trực tiếp từ rắn sang lỏng hoặc từ lỏng sang rắn ở thành phần và nhiệt độ cụ thể mà không cần trải qua quá trình cân bằng hai pha, giúp giảm đáng kể yêu cầu về nhiệt độ. Kết nối mạnh mẽ của vòng tròn mở ra một cánh cửa mới.
Nhiệt độ nóng chảy của hợp kim eutectic thường có thể thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của hai nguyên tố tinh khiết, điều này rất quan trọng đối với liên kết eutectic.
Theo nghiên cứu, công nghệ này đã được ứng dụng thành công để chuyển vật liệu epitaxial như GaAs-AlGaAs lên chất nền silicon kể từ khi được Venkatasubramanian và cộng sự báo cáo vào năm 1992 và ứng dụng của nó trong pin mặt trời đã được xác minh thêm vào năm 1994. hiệu suất . Ưu điểm của liên kết eutectic là nó có thể đạt được sự đóng gói kín và kết nối điện trong một quy trình một lần, đặc biệt là khi quy trình được thực hiện trong môi trường nhiệt độ thấp, tạo ra ít ứng suất hơn trong quá trình lắp ráp cuối cùng, khiến nó trở thành giải pháp lý tưởng. trong lĩnh vực điện tử. kế hoạch.
Để đạt được liên kết eutectic hiệu quả, cần phải xem xét một số thông số chính, bao gồm nhiệt độ liên kết, thời gian liên kết và áp suất dụng cụ, mỗi thông số đều có tác động đến độ bền và độ tin cậy của liên kết cuối cùng.
Tổng quan về liên kết eutectic
Nguyên lý cơ bản của liên kết eutectic là silic (Si) và nhiều kim loại khác nhau có thể hợp kim và tạo thành hệ thống eutectic. Silic-vàng (Si-Au) và silic-nhôm (Si-Al) là những dạng eutectic phổ biến nhất. Quy trình liên kết này thường được áp dụng cho các tấm silicon hoặc thủy tinh được phủ màng Au/Al.
Việc lựa chọn hợp kim chính xác phụ thuộc vào nhiệt độ xử lý và khả năng tương thích của vật liệu được sử dụng.
Ngoài ra, liên kết eutectic ít hạn chế hơn về độ nhám và độ phẳng của chất nền so với liên kết trực tiếp, giúp liên kết này linh hoạt hơn trong các ứng dụng thực tế. So với liên kết anốt, liên kết này không yêu cầu điện áp cao, điều này đặc biệt quan trọng đối với các hệ thống vi cơ điện tử tĩnh điện (MEMS). Có lợi hơn, so với quá trình liên kết của lớp xen kẽ hữu cơ, liên kết eutectic có thể thúc đẩy giải phóng khí hiệu quả hơn và cải thiện hiệu suất bịt kín.
Quy trình hoạt động
Tiền xử lý
Bước quan trọng nhất để liên kết eutectic thành công là chuẩn bị bề mặt. Trước khi chuẩn bị, các lớp oxit trên bề mặt silicon hoạt động như một rào cản khuếch tán và phải được loại bỏ để tạo ra liên kết bền chặt. Các phương pháp loại bỏ phổ biến bao gồm khắc hóa chất ướt (như làm sạch bằng axit hydrofluoric), khắc hóa chất khô và lắng đọng hơi hóa học. Trong một số ứng dụng, cũng cần phải xử lý trước bề mặt bằng plasma hydro hoặc khí flo như CF4.
Một cách khác để đảm bảo độ bám dính tốt của kim loại eutectic vào tấm silicon là sử dụng lớp bám dính. Các lớp kim loại trung gian mỏng này có khả năng bám dính hiệu quả vào lớp oxit và tương tác với kim loại eutectic, do đó thúc đẩy liên kết với lớp bên dưới.
Quá trình liên kết
Sau khi xử lý sơ bộ chất nền, quá trình tiếp xúc được thực hiện ngay lập tức để ngăn lớp oxit phát triển trở lại. Trong quá trình liên kết, các chất nền thường được đặt trong môi trường khử của hydro phân cực và dòng khí trơ, giúp thúc đẩy tiếp xúc kim loại.
Sự đồng đều về nhiệt độ và áp suất trên toàn bộ thiết bị đóng vai trò quan trọng đối với sự thành công của quá trình neo. Khi các chất pha tạp tiếp xúc ở cấp độ nguyên tử, chúng được nung nóng đến nhiệt độ eutectic, giúp thúc đẩy phản ứng giữa các kim loại và được hỗ trợ bởi áp suất cơ học thích hợp.
Quá trình làm mát
Khi nhiệt độ giảm xuống dưới điểm eutectic, hỗn hợp vật liệu bắt đầu đông đặc, thường tạo thành một lớp màng mỏng trên chất nền silicon. Chìa khóa nằm ở các thông số quy trình chính xác để ngăn ngừa các vết nứt do ứng suất gây ra trong quá trình làm mát.
Sử dụng tiềm năngDo có độ liên kết vượt trội, liên kết eutectic đặc biệt thích hợp để sản xuất cảm biến áp suất hoặc thiết bị lưu chất. Việc sản xuất các cảm biến và bộ truyền động vi cơ cho phép triển khai các chức năng điện tử hoặc cơ học trên nhiều tấm wafer, mở ra nhiều ứng dụng mới.
Với sự tiến bộ của công nghệ, liên kết eutectic đang trở thành một phần không thể thiếu trong sản xuất linh kiện điện tử. Trong tương lai, liệu chúng ta có thể thực sự làm chủ được công nghệ này và thúc đẩy sự phát triển của nhiều cải tiến hơn không?
