金属镀层需要尽量使用热膨胀系数,CTE匹配的材料,来降低内应力,避免对芯片或DBC基板产生损坏。金属薄膜内应力过大时,非常容易导致脆性芯片碎裂或降低可靠性。金属镀层必须是由互相兼容的金属层组成,并含有较低的内应力。在实际应用中,金属镀层通常根据要采用的钎焊或烧结工艺而定,还要考虑工艺复杂度、成本、和适宜批量生产性等问题。那么低温烧结银金属镀层有哪几层呢?

1、连接层

首先应该与DBC基板的铜层或DBA基板的铝层产生牢固且可靠的连接,并且具有较低的电阻和热阻。连接层应该与DBC或DBA通过原子扩散形成连接,形成金属键结合。连接层应该在烧结过程中和高温应用环境中不发生脱粘,并且可以通过如温度循环和功率循环等可靠性测试。连接层需要具有非常低的接触电阻,这是形成良好电气连接的关键因素。可以通过等离子清洗或化学腐蚀的方法去除铜或铝表面的氧化物,进而形成低电阻接触。可以作为连接层的金属有钛、铬以及钛钨合金等。

2、扩散阻碍层

对于钎焊来说,金属镀层中需要一层金属来阻碍钎料扩散,减缓或避免形成脆性金属间化合物。可以作为扩散阻碍层的金属有镍、镍钒合金、镍(磷)等。由于镍与互连材料具有非常低的反应速率和扩散速率,镍是常用的扩散阻碍层。就镀层工艺来说,芯片一般采用磁控溅射的方法,基板一般采用电镀或化学镀的方法。之后是可用于钎焊或烧结连接的一层金属,具有足够的润湿性和可焊性。

可以选用的材料为金、银、铂、钯、镍或铜。其中可以Au、Ag、Pt和Pd可以防止氧化,常用的是Au和Ag,用以钝化下面一层的Ni。Ni镀层由于成本较低,性能稳定,与钎料润湿性和可焊性较好,低温烧结银在DBC基板、DBA基板、底板以及印刷电路板上也得到广泛应用。