隨著集成電路領域的發(fā)展,電子元器件呈現出小型化及高度集成化的特點;為了確保電子元器件工作的穩(wěn)定性與可靠性,需要對電子元器件進行良好的封裝,一方面,可以減少電子元器件的機械振動損傷,另一方面,可以保證良好的真空性與氣密性。現有的封裝方法包括熱壓鍵合與表面活化鍵合,熱壓鍵合是通過對鍵合界面加熱、施壓,使得原子間發(fā)生相互擴散、重結晶實現連接;然而熱壓鍵合工藝溫度通常達到300 ℃以上,高溫會使得鍵合接頭中熱應力提高,降低連接強度,且容易對熱敏元件造成損傷;表面活化鍵合是通過高能粒子束轟擊鍵合界面,去除表面的氧化層及污染物從而獲得高活性的材料表面,施加壓力即可在室溫下實現牢固的鍵合,然而表面活化鍵合的工藝復雜,對設備要求較高。
近年來,采用激光為熱源的微連接技術逐漸成熟,打破了高能量密度激光對IC芯片造成熱損傷的刻板印象。由于激光能量高度集中,在合理調整工藝參數的情況下,能夠實現對封裝結構的選擇性精密加熱,并嚴格控制熱影響區(qū)的大小。有效地避免了互連過程中熱輸入對熱敏元件造成的損壞,從而提高了封裝結構的可靠性。
本成果解決了現有技術中,采用激光為熱源的微連接技術無法保障微連接焊點力學性能,無法保證封裝的氣密性的缺陷。通過將激光作為瞬態(tài)液相鍵合的熱源,并將超聲波介入瞬態(tài)液相鍵合的反應過程,保證電子元器件性能的同時,加快了瞬態(tài)液相鍵合的反應進程,提升了電子元器件封裝的穩(wěn)定性、可靠性及效率,且該基于激光超聲耦合的微連接工藝具有良好的適應性。
熱敏元器件、紅外探測器及晶圓級氣密性封裝領域、微連接技術領域等。
我國電子信息制造業(yè)正以前所未有的速度向高端化、智能化方向邁進,關鍵環(huán)節(jié)技術的持續(xù)突破成為引領產業(yè)升級的強大引擎。隨著國家經濟的快速發(fā)展和民眾生活水平的提升,下游應用如半導體、顯示面板、消費電子、新能源汽車等對相關技術設備的需求日益增長,提供了巨大的市場潛力。
在微型時代,激光微連接已經發(fā)展成為一種預期的更小規(guī)模的制造工藝。激光技術領域的最新發(fā)展為激光加入微系統中使用的各種材料帶來了新的機遇,激光微連接具有作為微型封裝應用的潛力。
本成果可滿足制冷型紅外探測器等信息量子功能材料器件的一體化封裝技術需求。有效地避免了互連過程中熱輸入對熱敏元件造成的損壞,提高了封裝結構的可靠性,降低損耗節(jié)約成本。
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