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无焊接头:节省成本,提高效率

【摘要】:在焊料连接反应中有三个基本标准:一是低温,二是金属导电,三是其界面黏合或键合强度应该与金属中原子键一样强。我们可以考虑采用晶圆键合技术原理来开发无焊料接头。为了实现Au-Au的直接键合,需要尽可能地抛平两个Au凸点,并在室温不通过化学反应而将它们直接键合。为了提高Au的硬度以便于抛光,可使用Au含量高的合金,如18K Au或Pt等。然而,挑战不在于单纯键合一对Au凸点,而是在于键合芯片和基板间的Au凸点面阵列。

原则上,我们可以无焊料接头,一个例子就是使用各向异性导电聚合物代替焊料接头,尽管对高端封装技术而言,聚合物的导电性和黏附性还不够好。在焊料连接反应中有三个基本标准:一是低温,二是金属导电,三是其界面黏合或键合强度应该与金属中原子键一样强。只要我们能够找到满足这些标准的界面结合工艺,且它能像在面阵列焊料接头中一样可以应用在有源器件的那一面上,那么我们就可以替换焊料接头[33];否则,我们可以使用引线键合技术。

我们可以考虑采用晶圆键合技术原理来开发无焊料接头。两个Si晶圆的键合可以在室温下,不需要助焊剂,且不需要施加热和压力的条件下进行。助焊剂曾作为真空剂来解决界面处表面氧化的问题。假设两个被连接表面如晶圆原子一样键合光滑地、干净地结合在一起,那么就可以实现在超高真空中无助焊剂且无互扩散的界面键合,并在室温下形成化合物。如果没有超高真空和助焊剂,可能要考虑使用纯Au凸点或表面包覆一层非常厚Au的Cu凸点。为了实现Au-Au的直接键合,需要尽可能地抛平两个Au凸点,并在室温不通过化学反应而将它们直接键合。为了提高Au的硬度以便于抛光,可使用Au含量高的合金,如18K Au或Pt等。然而,挑战不在于单纯键合一对Au凸点,而是在于键合芯片和基板间的Au凸点面阵列。