半导体设备配件中的陶瓷钎焊电极,处理的是真空腔体上既要通电、又要绝缘密封的需求。腔体本身是金属的,导体如果直接穿过腔壁,就会与腔壁导通;如果只用绝缘材料隔开,又难以同时兼顾导电和气密。陶瓷钎焊电极把这两件事放在同一个组件里完成:陶瓷部分起绝缘作用,金属部分起导电作用,两者通过钎焊连接成一个整体,接合处满足真空密封的要求。这类组件在腔体壁上承担的是电馈通的功能,通常也被称为馈通电极。
从用途来看,这类半导体设备配件出现在需要向真空腔内施加电力或信号的位置。在等离子体工艺中,高压陶瓷馈通电极用于离子源、偏压和等离子体激发电路的高压引出。在加热环节,电极将电流送入腔内的加热器,陶瓷侧把带电部分与接地腔壁隔开。在信号传输方面,多电极的陶瓷钎焊件可以一次穿过腔壁传输多路信号,各电极之间由陶瓷保持绝缘。这些场景的共同点是:腔体内部处于真空或等离子体环境,外部是大气侧,电极需要在两侧之间建立一条不泄漏、不短路的通路。
钎焊之所以成为实现这一结构的常用工艺,是因为陶瓷和金属的热膨胀系数相差较大,普通焊接或粘接在温度变化时容易在界面处产生裂纹或泄漏。活性钎焊在钎料中加入活性元素,在高温下与陶瓷表面发生反应,形成过渡层,从而把陶瓷和金属连接起来,接头可以满足半导体设备真空密封的要求。不同半导体设备配件在选择陶瓷钎焊电极时,通常会结合腔体的真空等级、工作电压、电流大小以及安装接口的形式来确定结构,而不是只看单一尺寸。
