焊料封环形成

1）铝膜封环图形形成

利用真空沉积技术，在4″的硅片或玻璃片上沉积数μm厚的铝膜，光刻掩模，形成铝膜封环图形。

2）铝膜表面氧化物去除

铝膜表面易氧化以及与其它金属相比其膨胀系数较大，给铝膜再金属化形成焊料封环带来了很大的困难。因此，只有通过设置中间过渡层和彻底清除铝表面自然氧化物的办法，来提高镀层金属与铝膜之间的结合力。因此，在浸锌之前，去除铝膜表面的氧化物是非常重要的。用稀磷酸混合溶液可彻底去除铝表面的氧化物。

3）浸锌

将含铝膜封环的晶片浸入浸锌溶液中，在铝膜表面上将发生如下反应：

Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O

2Al+2OH-+ H2O =2AlO2-+H2

2Al+ZnO2-+2H2O =2AlO2-+Zn+H2

并在铝膜表面上形成一层锌薄膜，有利于提高镀层与铝膜的结合力。

4）化学镀镍

将经过二次浸锌活化的晶片置于化学镀镍溶液中，该化学镀镍溶液的PH为7.0，在铝膜表面上发生反应如下：

Zn+Ni2+= Ni+Zn2+

Ni2++H2PO2-+ H2O = HPO32-+Ni+3H+

H2PO2-+H = P+H2O+3OH-

H2PO2-+H2O = HPO32-+2H2+ H+

由于该反应是自催化反应，所以反应能持续进行下去，镍层的厚度也将随时间的增加而增加，通常，20分钟左右可获得6~7μm镍膜。

5）浸金

将化学镀镍的晶片，浸入一个无氰浸镀液中浸金，以保护镍膜不被氧化。

6）化学镍/金表层焊料的形成

在铝膜封环再金属化化学镀镍/金的表面上，用硫酸盐光亮镀锡在其表面上电镀15μm的光亮锡镀层，形成焊料封环，焊料封环的膜层结构为Al/Ni/Au/Sn。

焊料封环键合

1)封环精确定位

用倒装焊机将两晶片的金属化焊料封环上下对准，并用特殊的夹具将之定位。

2)焊料键合曲线程序设定

焊料封环键合采用可编程控制焊料回流炉SRO-704焊料回流炉，

表1 焊料键合过程中的程序设定

状态1	vacuum 6min	状态2	vacuum 1min	状态3	vacuum 1min	状态4	vacuum 5min	状态5
常温		230℃		250℃		180℃		80℃
vacuum		vacuum		vacuum		vacuum		vacuum
6min		20min		10min		6min		6min

3）焊料封环键合过程

将精确对位的上下两晶片，置于气密封装炉中，按设定焊料键合曲线程序（去气、熔焊、保温和降温）和压力进行焊料封环键合。焊料键合最高温度为250℃，气氛可为真空和氮气。