微系统封装技术键合技术PPT学习教案.pptx

微系统封装技术是现代电子设备制造中的关键技术之一，其中键合技术扮演着至关重要的角色。键合技术主要用于连接微电子器件、传感器和其他微型组件，确保它们在封装后能可靠地工作。以下是关于几种键合技术的详细说明： 1. 金硅共熔键合：这种键合方法广泛应用于微电子器件的封装，特别是压力变送器。金硅共熔点为363°C，低于金和硅的熔点，因此在加热到略高于共熔点的温度下，金硅焊料能与硅片形成牢固的连接。金硅焊料含有19at.%的硅，当冷却后，硅原子会在金硅二相系中达到饱和，形成稳定的键合。金在硅中是复合中心，会导致硅中的少数载流子寿命降低，但在低温处理中，硅通常不会溶解在金中，避免了金的掺杂。 2. 硅硅直接键合（SDB）：这是一种无需任何粘合剂或外部电场的简单工艺，通过高温处理直接将两片硅片键合在一起。硅片经过特定溶液处理，然后在室温下贴合，最后通过加热形成键合。这种技术最早由Lasky提出，适用于已氧化或未氧化的硅片。 3. 硅玻璃静电键合：静电键合技术是由Wallis和Pomerantz于1969年提出的，采用静电引力在300-500°C的温度下将硅片和玻璃结合，无需粘结剂。通过在硅片和玻璃之间施加500-1000V的电压，玻璃中的Na离子会向硅片方向移动，形成耗尽层，产生静电吸引力。键合完成后，残余电荷形成的静电力和界面的化学键（如Si-O-Si键）提供了强大的键合稳定性。此技术对材料的热膨胀系数匹配、电极形状和表面状况都有一定要求。 4. 使用其他金属作为中间过渡层：除了金，铝（Al）、钛（Ti）和铂（Pt）也可作为硅硅键合的过渡层材料。这些金属能与硅形成良好的界面连接。 微系统封装技术的键合技术是提高微电子设备性能和可靠性的重要手段，通过精细的工艺控制和材料选择，可以实现不同材料间的高效、稳定连接。静电键合和直接键合等技术的发展，不仅降低了键合温度，提高了键合质量，还扩大了封装材料的选择范围，对于推动微电子和微机械系统（MEMS）的进步具有重大意义。