[发明专利]异质材料键合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种键合方法，特别是涉及一种将异质材料在低温状态下相互键合的异质材料键合方法。

背景技术

由于电子技术的发达，及集成电路(integrate circuit)工艺(即制程，本文均称为工艺)的进步，使得每一个芯片(chip)内所含的晶体管数越来越多，但芯片(即晶片，本文均称为芯片)的体积却越来越小，使得散热(thermal dissipation)成为目前电子技术所需克服的问题。

而目前的用于电子元件散热方式，多利用一散热模块(即模组，本文均称为模块)(thermal module)所达成，藉由散热模块的金属材质可快速传热的特性将电子元件所产生的热能传导至空气内，而可避免电子元件过热。其中，散热模块多利用一铝材质鳍片(fin)接合一铜材质基板，藉由铜基板的高热传导系数传导至铝制鳍片，再藉由铝制鳍片的表面积，利用自然对流或配合风扇，将热散逸至空气中。

接合铝鳍片与铜基板的方式，业界常用的方式有滚压法、爆炸成形，化学镀镍法及热熔射涂布。

滚压方式是在铝鳍片与铜基板之间涂布一层接着剂，在利用滚轮压合铝鳍片与铜基板，使铝鳍片与铜基板接合在一起。然而，由于接着剂热传导系数极低导致散热效率不佳，且散热模块在受热后接着剂的水分子会气化散出，导致电路板或电容损坏。

爆炸成形是将铜粉末利用爆炸所产生的高温高压，使铜粉末结合于铝鳍片上。然而此种工艺成本高昂，且粉末物质容易对人体产生危害而不符合环保。

化学镍是在铝鳍片或铜基板上电镀一层金属镍，再将铝鳍片及铜基板藉由金属镍结合在一起。由于此种工艺仍属于湿式工艺，仍有水气造成电路板或电容损坏的问题。

热熔射涂布的方式是利用电弧熔射、粉体热熔射、等离子体(即电浆，本文均称为等离子体)熔射、火焰熔射等方式，将铜导线或铜粉加热熔融成离子状态，再将铜离子吹附于铝基板上。然而，由于热熔射属于高温工艺，使铝基板容易受热变形，导致平坦度被破坏。

由此可见，上述现有的异质材料键合方法在方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般方法又没有适切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的异质材料键合方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的异质材料键合方法存在的缺陷，而提供一种新的异质材料键合方法，所要解决的技术问题是使其解决现有习知的技艺将异质材料，如将铜与铝接合时成本高昂，或在高温运作时容易产生水气而损坏电子元件的问题，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种异质材料键合方法，其包含：提供一基材；使用一第一金属导线与一第二金属导线分别电性连接一电源，以提供不同电性至该第一金属导线与该第二金属导线，且该第一金属导线与该第二金属导线是以不同该基材的金属材料所制成；依据该第一金属导线及该第二金属导线的不同电性产生电弧；使用该电弧加热该第一金属导线与该第二金属导线，以熔融该第一金属导线及该第二金属导线成为一熔融材；使用压缩空气喷射该熔融材而吹散为多个粒子，以吹送该多个粒子至该基材上；以及形成一喷涂层于该基材上。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的异质材料键合方法，其中所述的第一金属导线及该第二金属导线为铜导线。

前述的异质材料键合方法，其中所述的电弧产生一高周波，该高周波是振动加热该第一金属导线及该第二金属导线。

前述的异质材料键合方法，其中所述的多个粒子为铜离子。

前述的异质材料键合方法，其中该铜离子与该基材相互键结上以形成一共晶结构。

前述的异质材料键合方法，其中所述的压缩空气是降低该多个粒子的温度。

前述的异质材料键合方法，其中所述的压缩空气是形成一气旋结构。

前述的异质材料键合方法，其中所述的气旋结构是辅助该多个粒子降温。

前述的异质材料键合方法，其中当形成该喷涂层于该基材后，更包含抛光加工该喷涂层的步骤。

前述的异质材料键合方法，其中所述的第一金属导线与该第二金属导线是依据该电源的电流强度产生不同加热温度的电弧。

前述的异质材料键合方法，其中所述的多个粒子的接合强度为99.8公斤每平方厘米。