[发明专利]一种键合方法

说明书

本发明提供了一种键合方法，包括以下步骤：a)对上基板进行处理，使上基板的键合表面形成若干凸起；对下基板进行处理，使下基板的键合表面形成若干凹槽；所述凸起与凹槽能够一一嵌合对应，且凸起的体积小于凹槽的体积；b)在所述下基板的键合表面涂覆铜纳米焊膏，在加压条件下，对上基板与下基板进行键合，得到连接件。本发明设计凸起与凹槽的嵌入式结构进行键合，通过对凹槽内的铜纳米膏挤压嵌合，可以很好的控制焊膏厚度，形成更加均匀的焊膏，有利于减少键合缺陷和帮助提高产品强度。

技术领域

本发明涉及电子封装技术领域，特别涉及一种键合方法。

背景技术

随着半导体制备工艺的不断进步，各行各业对电力电子器件容量的需求越来越大，同时对电子电力器件的性能和功率的要求也越来越高，由此产生了大功率的电力电子器件。其主要用途包括变频、整流、变压、功率放大、功率控制等，同时具有节能功效。大功率半导体器件广泛应用于移动通讯、消费电子、新能源交通、轨道交通、工业控制、发电与配电等电力电子领域。其中，大功率电子器件在军事等战略性领域起着关键性作用，是关系着高铁动力系统、汽车动力系统、消费及通讯电子系统等领域能否实现自主可控的核心零部件，战略地位突出。

互连封装是制备或组装电力电子器件的关键环节，对器件性能的发挥有重要影响。键合是电力电子器件中常用的互连封装技术，其是指将两片基板在一定条件下结合成为一体，通常需借助于焊料实现两片基板的键合/焊接。

随着电力电子器件功率和工作温度的不断提高，器件模块的散热性能和可靠性成为了电力电子技术发展应用的主要瓶颈。相比之下，传统焊料键合技术已经无法满足大功率电子器件对散热和可靠性的需求，新型的低成本、高导热、高可靠性的连接技术成为了世界范围内的研究热点。目前铜纳米焊膏的烧结连接技术取得了较大进展，被应用到电子器件的封装技术中。

由于其它焊料会形成导热效率不佳的中间层，铜铜SAB直接键合技术是比较常用的键合技术，但是该技术面临着铜表面粗糙的问题，特别是直接进行键合衬底(DCB)的铜板表面。键合表面粗糙程度会直接影响键合的效果，甚至会导致界面处会出现很多微米级的孔洞。

目前，常用的解决方式是在键合前，先对要键合的基板进行化学机械抛光。然而，化学机械抛光复杂费时，成本高，且对键合的改善效果欠佳，仍易出现孔洞缺陷，键合强度较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种键合方法，本发明提供的键合方法能够有效减小键合缺陷，提高剪切强度。

本发明提供了一种键合方法，包括以下步骤：

a)对上基板进行处理，使上基板的键合表面形成若干凸起；对下基板进行处理，使下基板的键合表面形成若干凹槽；所述凸起与凹槽能够一一嵌合对应，且凸起的体积小于凹槽的体积；

b)在所述下基板的键合表面涂覆铜纳米焊膏，在加压条件下，对上基板与下基板进行键合，得到连接件。

优选的，所述加压的压力为10～500MPa；

所述键合的温度≤280℃。

优选的，所述键合在还原性气体环境下进行。

优选的，所述还原性气体包括甲酸气体，或包括甲酸气体和惰性气体。

优选的，所述甲酸气体为经过Pt催化处理后的甲酸气体。

优选的，所述甲酸气体的流量为30～40sccm；所述惰性气体的流量为40～60sccm。

优选的，所述凸起的截面形状包括方形、矩形、半圆形、三角形或梯形；所述凹槽的截面形状包括方形、矩形、半圆形、三角形或梯形。

优选的，所述凸起为等截面凸起或非等截面凸起；所述凹槽为等截面凹槽或非等截面凹槽；