Il legame anodico è un metodo di incollaggio di wafer ampiamente utilizzato nell’industria della microelettronica per sigillare insieme due superfici utilizzando una combinazione di calore e un campo elettrostatico. Questa tecnica di incollaggio è più comunemente usata per sigillare uno strato di vetro su un wafer di silicio. Chiamato anche incollaggio assistito da campo o sigillatura elettrostatica, assomiglia all’incollaggio diretto in quanto, a differenza della maggior parte delle altre tecniche di incollaggio, normalmente non richiede uno strato intermedio, ma differisce in quanto si basa sull’attrazione elettrostatica tra le superfici risultante dal movimento di ioni positivi quando ai componenti viene applicata un’alta tensione.
È possibile utilizzare il legame anodico per legare il metallo al vetro e, impiegando un sottile strato intermedio di vetro, il silicio al silicio. Tuttavia, è particolarmente adatto per l’incollaggio silicio-vetro. Il vetro deve avere un alto contenuto di metalli alcalini come il sodio per fornire ioni positivi mobili; viene spesso utilizzato un tipo specifico di vetro che contiene circa il 3.5% di ossido di sodio (Na2O).
Nel processo di incollaggio, le superfici dei due componenti vengono levigate e accuratamente pulite per garantire uno stretto contatto tra loro. Vengono quindi inseriti tra due elettrodi, riscaldati a 752-932° Fahrenheit (400-500° Celsius) e viene applicato un potenziale da poche centinaia a mille volt, in modo tale che l’elettrodo negativo, chiamato catodo, sia a contatto con il vetro, e l’elettrodo positivo, l’anodo, è a contatto con il silicio. Gli ioni di sodio caricati positivamente nel vetro diventano mobili e si spostano verso il catodo, lasciando un deficit di carica positiva vicino al confine con il wafer di silicio, che viene poi tenuto in posizione per attrazione elettrostatica. Gli ioni di ossigeno caricati negativamente dal vetro migrano verso l’anodo e reagiscono con il silicio quando raggiungono il confine, formando biossido di silicio (SiO2); il legame chimico risultante sigilla insieme i due componenti.
La tecnica viene utilizzata per l’incapsulamento di componenti elettronici sensibili per proteggerli da danni, contaminazione, umidità e ossidazione o altre reazioni chimiche indesiderate. Il legame anodico è particolarmente associato all’industria dei sistemi microelettromeccanici (MEMS), in cui viene impiegato per proteggere dispositivi come i microsensori. Il vantaggio principale dell’incollaggio anodico è che produce un’adesione forte e permanente senza la necessità di adesivi o temperature eccessivamente elevate, come sarebbe necessario per fondere insieme i componenti. Il principale svantaggio dell’incollaggio anodico è che la gamma di materiali che possono essere incollati è limitata e ci sono ulteriori limitazioni sulle combinazioni di materiali, perché devono avere coefficienti di espansione termica simili, ovvero devono espandersi a velocità simili se riscaldato, o l’espansione differenziale potrebbe causare deformazioni e deformazioni.