多层瞬态液相接合制造技术

一种接合结构包括设置在衬底上的第一合金成分的第一层以及设置在第一合金成分的第一层上的第二合金成分的第一层。第二合金成分具有比第一合金成分更低的熔化温度。第一合金成分的第二层设置在第二合金成分的第一层上，且第二合金成分的第二层设置在第一合金成分的第二层上。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】多层瞬态液相接合相关申请本申请基于35U.S.C.§ 119 (e)要求2014年7月31日提交的、专利技术名称为“涂敷颗粒的瞬态液相焊料”的美国临时专利申请号62/031,824的优先权，其通过引用完全引入于此。
本专利技术的各个方面及实施例涉及电气或电子器件组件的金属化和/或接合和/或用于它们的封装组件。
技术介绍
在电气或电子器件的制造和装配领域，常常理解的是使衬底或表面(例如，电路板、陶瓷单片微波集成电路(MMIC)衬底等)具有传导性。也常常理解的是使用具有热和/或电传导的材料将电或电子组件接合到衬底上或者接合封装组件用于电子组件。形成这样的具有传导性的表面或接合的工艺可能面对多个挑战，例如，成本、高温的使用与其它工序不兼容、衬底的空心特征填充困难、和/或副产品的排气与其它工序不兼容。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种接合结构。接合结构包括第一合金成分的第一层，其设置在一个衬底上；以及第二合金成分的第一层，其设置在第一合金成分的第一层上。第二合金成分具有比第一合金成分更低的熔化温度。第一合金成分的第二层设置在第二合金成分的第一层上以及第二合金成分的第二层设置在第一合金成分的第二层上。在一些实施例中，接合结构进一步包括第一合金成分的第三层，其设置在第二合金成分的第二层上。在一些实施例中，接合结构进一步包括第一阻挡层，其配置为从大气中密封第二合金成分的第二层的表面以及抑制第二合金成分的第二层的表面的氧化。阻挡层可以包括钛、铂、镍、氧化铟和锡中的一个或多个。在一些实施例中，接合结构进一步包括界面阻挡层，其设置在第一合金成分的每一层与第二合金成分的每一层之间的界面上，阻挡层配置为抑制第一合金成分与第二合金成分的相互扩散。界面阻挡层可以包括钛、铂、镍、氧化铟和锡中的一个或多个。在一些实施例中，第一合金成分和第二合金成分被选择为相互扩散并且当接合结构加热到高于第二合金成分的熔化温度且低于第一合金成分的熔化温度的温度时第一合金成分和第二合金成分形成合金。在一些实施例中，选择接合结构中第一合金成分的量与第二合金成分的量以形成合金，该合金具有介于第一合金成分的熔化温度与第二合金成分的熔化温度之间的熔化温度。 在一些实施例中，第一合金成分是金，以及在一些实施例中，第二合金成分是铟。在一些实施例中，第一合金成分与第二合金成分是从包括铝与锗、金与硅、金与锡、铜与锡、铅与锡、以及铟与锡的多对成分中选择的一对成分。在一些实施例中，电子组件封装体使用接合结构气密密封。在一些实施例中，电子器件包括使用接合结构接合至衬底的至少一个组件。电子器件可以包括至少一个电触头，其经由接合结构与衬底的电触头电通信。根据另一个方面，提供一种形成无线器件的方法。该方法包括形成至少一个模块，该模块包括具有射频电路的衬底；以及至少一个器件，使用第一接合结构将该器件接合到射频电路的一部分。第一接合结构包括第一合金成分的第一层，其设置在衬底上;第二合金成分的第一层，其设置在第一合金成分的第一层上，第二合金成分具有比第一合金成分更低的恪化温度;第一合金成分的第二层，其设置在第二合金成分的第一层上；以及第二合金成分的第二层，其设置在第一合金成分的第二层上.在一些实施例中，至少一个器件是功率放大器、低噪声放大器、以及天线开关模块之一O在一些实施例中，该方法进一步包括使用第二接合结构将至少一个器件气密密封在封装体中，该第二接合结构包括设置在衬底上的第一合金成分的第一层;第二合金成分的第一层，其设置在第一合金成分上，第二合金成分具有比第一合金成分更低的熔化温度；第一合金成分的第二层，其设置在第二合金成分的第一层上；以及第二合金成分的第二层，其设置在第一合金成分的第二层上。在一些实施例中，该方法进一步包括在至少一个器件的至少一个电触头与射频电路的至少一个电触头之间使用一接合结构形成电连接。在一些实施例中，该方法进一步包括形成各自与至少一个模块电通信的收发器和天线。根据另一个方面，提供一种接合第一装配件到第二装配件的方法。该方法包括提供第一装配件，该第一装配件包括第一二元成分层，其设置在第一衬底上；以及提供第二装配件，该第二装配件包括第一合金成分的第一层，其设置在衬底上；第二合金成分的第一层，其设置在第一合金成分上;第二合金成分具有比第一合金成分更低的熔化温度;第一合金成分的第二层，其设置在第二合金成分的第一层上；以及第二合金成分的第二层，其设置在第一合金成分的第二层上。该方法进一步包括将第二装配件对齐到第一装配件;加热第一装配件和第二装配件到高于第二二元成分的熔点但是低于第一二元成分的熔点的温度；以及维持温度足够的时间使得第一二元成分层与第二二元成分层相互扩散以由第一二元成分与第二二元成分形成合金。根据另一个方面，提供一种在衬底上形成接合结构的方法。该方法包括在衬底上形成第一二元成分层，在第一二元成分层上形成第一阻挡层，以及在第一阻挡层上形成第二二元成分层。第一阻挡层包括抑制第二二元成分层扩散进入第一二元成分层的材料。该方法进一步包括在第二二元成分层上形成第二阻挡层，在第二阻挡层上形成另一个第一二元成分层，在另一第一二元成分层上形成第三阻挡层，在第三阻挡层上形成另一第二二元成分层，以及在另一第二二元成分层上形成第四阻挡层。第四阻挡层包括抑制氧从大气中扩散进入另一第二二元成分层的材料。在一些实施例中，形成第二二元成分层的步骤包括在第一阻挡层上沉积具有比第一二元成分层更低的熔化温度的材料。在一些实施例中，形成第二二元成分层的步骤包括沉积材料，当加热接合结构到第二二元成分层的熔化温度以上时，该材料将与第一二元成分层相互扩散形成合金。在一些实施例中，选择第一二元成分层与另一第一二元成分层中第一二元成分的量以及第二二元成分层与另一第二二元成分层中第二二元成分的量，使得合金具有介于第一二元成分的熔化温度与第二二元成分的熔化温度之间的熔化温度。在一些实施例中，方法进一步包括在第四阻挡层上形成又一第一二元成分层。在一些实施例中，沉积第一二元成分层的步骤包括在衬底上沉积金层。在一些实施例中，沉积第二二元成分层的步骤包括在第一阻挡层上沉积铟层。在一些实施例中，形成第一阻挡层、第二阻挡层和第三阻挡层中的至少一个包括沉积一层钛、铂、镍、氧化铟和锡中的一个或多个。根据另一个方面，提供一种焊料材料，包括多个涂敷颗粒，每个颗粒包括核心与涂敷层，选择核心与涂敷层为焊料材料提供瞬态液相。在一些实施例中，核心与涂敷层包括能够对焊料材料施加热时形成合金的材料。涂敷层材料可以具有比核心材料的熔化温度更低的熔化温度。施加热可以使得涂敷层加热到大于涂敷层的熔化温度但是小于核心材料的熔化温度的温度，从而液化涂敷层并且允许液化的涂敷层材料扩散进入核心材料。涂敷层以及核心可以被定制尺寸使得基本上所有液化的涂敷层材料扩散进入核心材料以形成合金。在一些实施例中，合金是导电的。核心材料可以包括金。涂敷层材料可以包括铟。在一些实施例中，每个颗粒进一步包括被施加在涂敷层上的外层，外层配置为阻止或减少涂敷层的氧化。外层可以包括金。在一些实施例中，每个颗粒进一步包括阻挡层，其设置于涂敷层和核心之间，阻挡层配置为阻止或减少涂敷层和核心之间的过早扩散。阻挡层可以包括钛。根据另一个方面，提供一种用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接合结构，包括：第一合金成分的第一层，其设置在衬底上；第二合金成分的第一层，其设置在所述第一合金成分的第一层上，所述第二合金成分具有比所述第一合金成分更低的熔化温度；所述第一合金成分的第二层，其设置在所述第二合金成分的第一层上；以及所述第二合金成分的第二层，其设置在所述第一合金成分的第二层上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B·P·巴伯，
申请(专利权)人：天工方案公司，
类型：发明
国别省市：美国;US