Анодное соединение – это метод склеивания пластин, который широко используется в микроэлектронной промышленности для соединения двух поверхностей с помощью сочетание тепла и электростатического поля. Этот метод соединения чаще всего используется для приклеивания слоя стекла к кремниевой пластине. Также называемое склеиванием с помощью поля или электростатическим уплотнением, оно напоминает прямое склеивание тем, что — в отличие от большинства других методов склеивания — обычно не требует промежуточного слоя, но отличается тем, что основано на электростатическом притяжении между поверхностями, возникающем в результате движения положительных ионов, когда на компоненты подается высокое напряжение.
Можно использовать анодное соединение для скрепления металла со стеклом и, используя тонкий промежуточный слой стекла, кремний к кремнию. Однако он особенно подходит для склеивания кремния со стеклом. Стекло должно иметь высокое содержание щелочных металлов, таких как натрий, для обеспечения подвижных положительных ионов; часто используется особый тип стекла, который содержит около 3,5% оксида натрия (Na2O).
В процессе склеивания поверхности двух компонентов сглаживаются и тщательно очищаются, чтобы обеспечить плотный контакт между ними. Затем их помещают между двумя электродами, нагревают до 752–932° по Фаренгейту (400–500° по Цельсию) и прикладывают потенциал от нескольких сотен до одной тысячи вольт, так что отрицательный электрод, который называется катод, соприкасается со стеклом, а положительный электрод, анод, находится в контакте с кремнием. Положительно заряженные ионы натрия в стекле становятся подвижными и движутся к катоду, оставляя дефицит положительного заряда вблизи границы с кремниевой пластиной, который затем удерживается на месте за счет электростатического притяжения. Отрицательно заряженные ионы кислорода из стекла мигрируют к аноду и реагируют с кремнием, когда достигают границы, образуя кремний. диоксид (SiO2); образующаяся химическая связь скрепляет два компонента вместе.
Этот метод используется для герметизации чувствительных электронных компонентов, чтобы защитить их от повреждений, загрязнения, влаги и окисления или других нежелательные химические реакции. Анодное соединение особенно связано с промышленностью микроэлектромеханических систем (МЭМС), в которой оно используется для защиты таких устройств, как микродатчики. Основное преимущество анодного склеивания заключается в том, что оно обеспечивает прочное постоянное соединение без необходимости использования клея или чрезмерно высоких температур, которые требуются для сплавления компонентов вместе. Основным недостатком анодного соединения является то, что диапазон материалов, которые можно склеивать, ограничен, и существуют дополнительные ограничения на комбинации материалов, поскольку они должны иметь одинаковые коэффициенты теплового расширения, то есть они должны расширяться с одинаковой скоростью. при нагревании или дифференциальном расширении может возникнуть деформация и деформация.