La unión anódica es un método de unión de obleas que se usa ampliamente en la industria de la microelectrónica para sellar dos superficies mediante una combinación de calor y un campo electrostático. Esta técnica de unión se usa más comúnmente para sellar una capa de vidrio a una oblea de silicio. También llamado unión asistida por campo o sellado electrostático, se asemeja a la unión directa en que, a diferencia de la mayoría de las otras técnicas de unión, normalmente no requiere una capa intermedia, pero se diferencia en que se basa en la atracción electrostática entre las superficies resultante del movimiento de iones positivos cuando se aplica un alto voltaje a través de los componentes.
Es posible utilizar unión anódica para unir metal a vidrio y, empleando una fina capa intermedia de vidrio, silicio a silicio. Sin embargo, es particularmente adecuado para la unión de silicio-vidrio. El vidrio debe tener un alto contenido de metales alcalinos como el sodio para proporcionar iones positivos móviles; A menudo se utiliza un tipo específico de vidrio que contiene aproximadamente un 3.5 por ciento de óxido de sodio (Na2O).
En el proceso de unión, las superficies de los dos componentes se alisan y se limpian a fondo para asegurar un contacto cercano entre ellos. Luego se intercalan entre dos electrodos, se calientan a 752-932 ° Fahrenheit (400-500 ° Celsius) y se aplica un potencial de unos cientos a mil voltios, de modo que el electrodo negativo, que se llama cátodo, es en contacto con el vidrio, y el electrodo positivo, el ánodo, está en contacto con el silicio. Los iones de sodio cargados positivamente en el vidrio se vuelven móviles y se mueven hacia el cátodo, dejando un déficit de carga positiva cerca del límite con la oblea de silicio, que luego se mantiene en su lugar mediante atracción electrostática. Los iones de oxígeno cargados negativamente del vidrio migran hacia el ánodo y reaccionan con el silicio cuando alcanzan el límite, formando dióxido de silicio (SiO2); el enlace químico resultante sella los dos componentes juntos.
La técnica se utiliza para el encapsulado de componentes electrónicos sensibles para protegerlos de daños, contaminación, humedad y oxidación u otras reacciones químicas indeseables. La unión anódica está particularmente asociada con la industria de sistemas microelectromecánicos (MEMS), en la que se emplea para proteger dispositivos como microsensores. La principal ventaja de la unión anódica es que produce una unión fuerte y permanente sin la necesidad de adhesivos o temperaturas excesivamente altas, como se requeriría para fusionar los componentes. La principal desventaja de la unión anódica es que la gama de materiales que se pueden unir es limitada y existen más limitaciones en las combinaciones de materiales, porque deben tener coeficientes de expansión térmica similares, es decir, deben expandirse a tasas similares. cuando se calienta, o la expansión diferencial puede causar tensión y deformación.