一种具备金属电极的器件与基板的互连方法与流程

本发明涉及电子器件及组件的制造，具体涉及一种器件与基板的互连方法。

背景技术：

在传统电子器件金属电极互连的工艺中，通常使用银浆高温固化或者锡膏回流焊接或者合金共晶焊接，每种焊接方式都有其特点。

银浆焊接：工艺简单、稳定，但是其银浆内含有树脂类有机胶体，造成高温下炭化及导热率较低的结果，无法应用于大功率器件上。

锡膏回流焊接：传统锡铅锡膏具备优良的焊接性能，但是含铅不环保，而其他组分的锡膏则在耐300度以上高温及抗电迁移性能方面较弱，无法适应高密度功率器件及恶劣环境。

合金共晶焊接：典型的合金为金锡合金，其焊接性能较为优秀，但是精密焊接设备昂贵，无法进行大面积推广。

虽然在半导体工艺中，很多器件采用了电镀通孔的方式进行三维器件连接，但是其最终在电导通部分还是采用合金焊接的方式进行，这也是由于其精度要求更高，而热功率相对较小时的缘故。

而针对小型大电极器件来说，尤其是大功率器件，其散热要求更为严苛，亟需一种能够达到良好固定、优秀热电通道的焊接互连方法。

技术实现要素：

本发明其目的在于公开一种具备金属电极的器件与基板的互连方法，能够对金属电极的器件进行更优秀的焊接固定，并同时获得性能更优异的热电通道，尤其适用于小尺寸大功率器件。

实现本发明所述具备金属电极的器件与基板的互连方法的技术方案是：

一种具备金属电极的器件与基板的互连方法，采用电镀金属填充方法完成器件与基板之间的互连，所述器件设有金属电极，所述基板设有金属焊盘，将所述器件的金属电极与所述基板的金属焊盘位置固定，在电镀过程中，将所述基板与所述电镀金属放置在电镀液中，所述基板为阴极，所述电镀金属为阳极，开始电镀过程，所述电镀金属以所述基板的金属焊盘为种晶层外延生长或者所述电镀金属以所述基板的金属焊盘与器件的金属电极形成混合种晶层进行外延生长，直至所述器件的金属电极与所述基板的金属焊盘导通，完成类微孔愈合，最终将所述器件与所述基板互连为一体。

进一步地，所述电镀液中含有电镀金属的的阳离子，所述电镀液中含有光亮剂与平整剂，用于获得高质量的、均匀的金属镀层。

进一步地，使用可以进行物理粘结的胶体将所述器件的金属电极与所述基板的金属焊盘位置固定。

进一步地，所述基板设有金属导电线路，所述金属导电线路为单种金属材料或者复合金属材料，通过所述金属导电线路可以连通所述基板上各个位置的金属焊盘，所述金属焊盘从而可以连接至电镀系统的阴极。

进一步地，所述金属导电线路与所述基板之间设有绝缘材料或者所述基板为绝缘材料，避免电流通过所述基板流动，扰乱电路。

进一步地，所述器件的金属电极包括正极与负极，所述正极与负极在同一平面或者所述正极与负极相对所述器件成法线夹角。

进一步地，在将所述器件的金属电极与所述基板的金属焊盘位置固定时，所述器件的正极或负极与所述基板的金属焊盘相对或者所述器件的正极和负极同时与所述基板的金属焊盘相对。

进一步地，在将所述器件的金属电极与所述基板的金属焊盘位置固定时，所述器件的金属电极接触所述基板的金属焊盘，所述基板与所述器件形成共阴极或者所述器件的金属电极靠近所述基板的金属焊盘，在电镀过程中，所述电镀金属以所述基板的金属焊盘为种晶层外延生长，完成类微孔愈合填充，所述基板与所述器件连为一体，形成共阴极。

进一步地，所述电镀金属为导电金属，所述电镀金属为金、银、铜、锌、镍。

进一步地，所述基板的金属焊盘附近设有绝缘隔离层作为台阶，所述绝缘隔离层的高度不大于所述器件的厚度，所述绝缘隔离层对所述器件与所述基板间的间隙进行固定。

本发明的有益效果为：本发明主要针对的是小尺寸大电极大功率器件的焊接而设计，通过电镀将基板与器件的间隙紧密填充后，形成的热电通道则是一体化的，能够快速的将器件的热导出，同时紧密的金属结构可以支撑大电流驱动，提升器件的使用功率，保证器件在额定功率或超额功率下能够较其他焊接方式有更可靠的热电通道。

附图说明

图1为本发明所述具备金属电极的器件与基板的互连方法的制作流程图；

图2为本发明所述具备金属电极的器件与基板的互连方法的电镀示意图；

图3为本发明所述具备金属电极的器件与基板的互连方法的截面图；

图中所标各部件的名称如下：

1、基板；11、金属焊盘；2、器件；3、电镀液；4、电镀金属；5、绝缘隔离层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

一种具备金属电极的器件与基板的互连方法，采用电镀金属4填充方法完成器件2与基板1之间的互连，首先采用丙酮、ipa（异丙醇）对基板1进行有机清洗，然后使用稀硫酸、碱性溶液对基板1进行表面处理，最后使用去离子对基板1进行超声清洁，所述器件2设有金属电极，所述基板1设有金属焊盘11，将所述器件2的金属电极与所述基板1的金属焊盘11位置固定，比如采用固晶机抓取芯片，使用ccd（电荷耦合器件）定位，在电镀过程中，将所述基板1与所述电镀金属4放置在电镀液3中，所述基板1为阴极，所述电镀金属3为阳极，将基板1的正负电极都接入电镀系统的电阴极，开始电镀过程，调整电镀电流波形、时间和溶液搅拌速度、溶液温度等，对基板1上金属进行电镀处理，所述电镀金属4以所述基板1的金属焊盘11为种晶层外延生长或者所述电镀金属4以所述基板1的金属焊盘11与器件2的金属电极形成混合种晶层进行外延生长，直至所述器件2的金属电极与所述基板1的金属焊盘11导通，完成类微孔愈合，最终将所述器件2与所述基板1互连为一体，最后填充完毕后使用表面镀niau（镀层类别）处理，保护铜材质，完成电镀后，进行有机与无机清洗。

所述电镀液3中含有电镀金属4的的阳离子，所述电镀液3中含有光亮剂与平整剂，用于获得高质量的、均匀的金属镀层。

使用可以进行物理粘结的胶体将所述器件2的金属电极与所述基板1的金属焊盘11位置固定，这种固定方式方便快捷。

所述基板1设有金属导电线路，所述金属导电线路为单种金属材料或者复合金属材料，通过所述金属导电线路可以连通所述基板上各个位置的金属焊盘11，所述金属焊盘11从而可以连接至电镀系统的阴极。

所述金属导电线路与所述基板1之间设有绝缘材料或者所述基板1为绝缘材料，避免电流通过所述基板1流动，扰乱电路。

所述器件2的金属电极包括正极与负极，所述正极与负极在同一平面或者所述正极与负极相对所述器件2成法线夹角。

在将所述器件2的金属电极与所述基板1的金属焊盘11位置固定时，所述器件2的正极或负极与所述基板1的金属焊盘11相对或者所述器件2的正极和负极同时与所述基板1的金属焊盘11相对。

在将所述器件2的金属电极与所述基板1的金属焊盘11位置固定时，所述器件2的金属电极接触所述基板1的金属焊盘11，所述基板1与所述器件2形成共阴极或者所述器件2的金属电极靠近所述基板1的金属焊盘11，在电镀过程中，所述电镀金属以所述基板1的金属焊盘11为种晶层外延生长，完成类微孔愈合填充，所述基板1与所述器件2连为一体，形成共阴极。

所述电镀金属4为导电金属，所述电镀金属4为金、银、铜、锌、镍。

所述基板1的金属焊盘11附近设有绝缘隔离层5作为台阶，所述绝缘隔离层5的高度不大于所述器件2的厚度，所述绝缘隔离层5对所述器件2与所述基板1间的间隙进行固定。