超声能量是机械的振动动能,工作频率超过了声波(人类听力正常,**频率18kHz)。用于半导体封装的超声压焊的频率一般在40kHz至120kHz之间。超声压焊是一种固相焊接方法,这种特殊的固相焊接方法可以简单地描述为:在焊接初期,金属材料在摩擦力的作用下有很强的塑性流动,这就为接触纯净金属创造了条件。并且接头区的温升和高频振动,进一步引起了金属晶格上原子的活化状态。这样,当具有共价健特性的金属原子彼此靠近,距离就会达到纳米计的高度。可以通过通用电子在原子之间形成电子桥,即实现了所谓的金属"结合"过程。
超声焊接机又称“接缝”,是一种利用超声频率(16~120kHz)的机械振动能量,将同类或异种金属、半导体、塑料和陶瓷等连接起来的特殊焊接方法。目前,超声焊接技术广泛应用于集成电路、电容器、超高压变压器屏蔽元件、微型电机、电子元器件、电池、塑胶零件的封装等生产中。由于超声波焊接具有高速、高效、高自控等优点,成为半导体封装中实现内部互连的基础技术。
通过对焊接过程的研究发现,在超声波焊接中,摩擦、塑性流和温度是三个相互依赖的重要因素,其中摩擦起着主导作用,它不仅是焊接中的主要热源,还能通过排除氧化膜的作用,为纯净金属表面间接触点创造条件。