[发明专利]一种基于TLP扩散连接的电子封装方法

权利要求书

1.一种基于TLP扩散连接的电子封装方法，包括如下步骤：

1)根据半导体芯片特别是半导体激光器芯片的导电、散热和热膨胀系数匹配等要求选取不同材质的热沉基板(1)，如W-Cu、Mo-Cu合金，Al₂O₃、AlN、SiC陶瓷，DBC(direct bond copper，覆铜)陶瓷，或Al-SiC、C-SiC复合材料等，表面加工平整光洁。

2)在热沉基板上的焊盘位置处沉积第一层0.1～5μm高熔点的粘接阻挡金属层(2)，沉积的金属可以是单层的、双层或多层的，金属材料为高熔点的Ti、Cr、W、Mo、Pt、Pd、Ni等。

3)在第一层金属层之上沉积第二层2～50μm厚的扩散母材金属层(3)，沉积的金属可以是单层的、或双层的，金属材料为熔点较高、便于同低熔点金属进行快速扩散的元素，包括的Au、Cu、Ag等。

4)在第二层金属层之上沉积第三层2～10μm厚的低熔点金属中间层(4)，沉积的金属可以是单层的或双层的，金属材料为熔点小于400℃的金属或合金，包括的157℃的In、221℃的96.5Sn3.5Ag、232℃的Sn、280℃的80Au20Sn、356℃的88Au12Ge等。

5)在第三层金属中间层之上沉积第四层0～5μm厚的金属保护层(5)，沉积的金属通常单层，金属材料为耐氧化耐腐蚀的Au或Ag。当第三层低熔点金属中间层为Sn或80Au20Sn时，第四层金属保护层可以不要，即厚度＝0，但要求对沉积后的热沉基板立即进行充N₂气保护，并要求使用期限在3～6个月之内。

6)将半导体芯片(8)用吸嘴置于第一到第四层的沉积金属上，芯片上的电极(7)对准热沉基板上的焊盘(2)，吸嘴头压力为5-10g/mm²以固定半导体芯片的位置。

7)在N₂+5～10％H₂、Ar+5～10％H₂气体保护下，加热到焊接温度(焊接温度通常高于第三层金属中间层熔点的20-40℃)并保温0.5～60分钟，完成半导体芯片与热沉基板的TLP扩散连接。

8)焊接后获得新的扩散连接组织，其熔点高于原焊接材料的最低熔点。