Ce este legarea anodică?

Lipirea anodică este o metodă de lipire a plachetelor care este utilizată pe scară largă în industria microelectronică pentru a etanșa împreună două suprafețe folosind o combinație de căldură și un câmp electrostatic. Această tehnică de lipire este folosită cel mai frecvent pentru a sigila un strat de sticlă pe o placă de siliciu. Denumită și lipire asistată de câmp sau etanșare electrostatică, seamănă cu legarea directă prin aceea că, spre deosebire de majoritatea altor tehnici de lipire, nu necesită în mod normal un strat intermediar, dar diferă prin faptul că se bazează pe atracția electrostatică între suprafețe rezultată din mișcarea ionilor pozitivi atunci când se aplică o tensiune înaltă pe componente.

Este posibil să se utilizeze lipirea anodică pentru a lega metalul de sticlă și, folosind un strat intermediar subțire de sticlă, siliciul de siliciu. Cu toate acestea, este potrivită în special pentru lipirea silicon-sticlă. Sticla trebuie să aibă un conținut ridicat de metale alcaline, cum ar fi sodiul, pentru a furniza ioni pozitivi mobili; este adesea folosit un tip specific de sticlă care conține aproximativ 3.5% oxid de sodiu (Na2O).

În procesul de lipire, suprafețele celor două componente sunt netezite și curățate temeinic pentru a asigura un contact strâns între ele. Ele sunt apoi introduse între doi electrozi, încălziți la 752-932° Fahrenheit (400-500° Celsius) și se aplică un potențial de câteva sute până la o mie de volți, astfel încât electrodul negativ, numit catod, este în contact cu sticla, iar electrodul pozitiv, anodul, este în contact cu siliciul. Ionii de sodiu încărcați pozitiv din sticlă devin mobili și se deplasează către catod, lăsând un deficit de sarcină pozitivă în apropierea graniței cu placheta de siliciu, care este apoi menținută pe loc prin atracție electrostatică. Ionii de oxigen încărcați negativ din sticlă migrează spre anod și reacționează cu siliciul când ajung la limită, formând dioxid de siliciu (SiO2); legătura chimică rezultată etanșează cele două componente împreună.

Tehnica este utilizată pentru încapsularea componentelor electronice sensibile pentru a le proteja de deteriorare, contaminare, umiditate și oxidare sau alte reacții chimice nedorite. Legătura anodică este asociată în special cu industria sistemelor micro-electro-mecanice (MEMS), în care este folosită pentru a proteja dispozitive precum microsenzorii. Principalul avantaj al lipirii anodice este că produce o legătură puternică, permanentă, fără a fi nevoie de adezivi sau temperaturi excesiv de ridicate, așa cum ar fi necesar pentru a fuziona componentele împreună. Principalul dezavantaj al lipirii anodice este că gama de materiale care pot fi lipite este limitată și există și alte limitări ale combinațiilor de materiale, deoarece acestea trebuie să aibă coeficienți de dilatare termică similari – adică trebuie să se extindă la rate similare. atunci când este încălzit, sau expansiunea diferențială poate cauza încordare și deformare.