專利名稱：基于半導(dǎo)體芯片粘結(jié)用低溫?zé)Y(jié)型導(dǎo)電漿料及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于半導(dǎo)體芯片粘貼用低溫?zé)Y(jié)型漿料，本發(fā)明 還涉及該基于半導(dǎo)體芯片粘結(jié)用低溫?zé)Y(jié)型漿料的制備工藝。
技術(shù)背景在半導(dǎo)體芯片、大規(guī)模集成電路、混合電路中大面積陶瓷基片貼 片，微波電路的組裝，在現(xiàn)有的應(yīng)用于集成電路芯片貼裝工藝，現(xiàn)有 組裝工藝造成芯片開裂失效、技術(shù)狀態(tài)不穩(wěn)定，這對(duì)于軍用電子元器 件的可靠性和使用壽命具有十分不利的影響。不能滿足武器裝備電子 元器件的需求，制約了電子組裝材料的技術(shù)進(jìn)步，不利于提高軍用電 子元器件的可靠性。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高熱導(dǎo)、高導(dǎo)電、低膨脹 系數(shù)、高散熱性的基于半導(dǎo)體芯片粘結(jié)用低溫?zé)Y(jié)型導(dǎo)電漿料。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供該基于半導(dǎo)體芯片粘 結(jié)用低溫?zé)Y(jié)型導(dǎo)電漿料的制備工藝。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的基于半導(dǎo)體芯片粘結(jié)用低 溫?zé)Y(jié)型導(dǎo)電漿料，由固相成分和有機(jī)粘結(jié)劑組成，其中固相成分與有機(jī)粘結(jié)劑按重量比為70 90: 30 10組成，固相成分是由片狀與 球狀復(fù)合銀粉與玻璃粉按重量比為65 90: 35 10混合制成，其中 球狀與片狀銀粉的重量之比為5 15: 95 85，復(fù)合銀粉的平均粒徑 小于m，玻璃粉為PbO-Al20fSi02系玻璃粉，主要成分質(zhì)量比重為 PbO 95% 60%、 A1203 2% 30%、 Si02l% 20%、 Ti020. 5% 20%;有機(jī) 粘結(jié)劑中各組分的重量比松油醇50 70%、檸檬酸三丁酯15 35%、 卵磷脂1 5%、乙基纖維素3 8%、氫化蓖麻油5 10%、 二甲苯2 10%。本發(fā)明提供的基于半導(dǎo)體芯片粘結(jié)用低溫?zé)Y(jié)型導(dǎo)電漿料的制 備工藝為-(A) 、調(diào)制片狀球狀復(fù)合銀粉選用粒度4 10p m的球狀銀粉、 片狀銀粉，按球狀與片狀銀粉的重量之比為5 15: 95 85混合制得 所需的球狀片狀混合銀粉備用；(B) 、配制有機(jī)粘結(jié)劑將有機(jī)溶劑及增稠劑、表面活性劑、觸 變劑按一定比例于60 9(TC充分?jǐn)嚢钄?shù)小時(shí)使其充分溶解，各類原料及配比為松油醇50 70% 、檸檬酸三丁酯15 35 %、卵磷脂1 5%、 乙基纖維素3 8%、氫化蓖麻油5 10%、 二甲苯2 10%;(C) 、超細(xì)玻璃粉的制備將玻璃粉置入球磨機(jī)種球磨，得到粒 徑不大于m的微粉；(D) 、漿料的調(diào)制按球狀片狀混合銀粉玻璃粉為65 90: 35 10的重量比配制固相成分，并按固相成分有機(jī)粘結(jié)劑為70 90:30 10的重量比將原料置于容器中充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行三輥軋制。采用上述技術(shù)方案的基于半導(dǎo)體芯片粘結(jié)用低溫?zé)Y(jié)型導(dǎo)電漿料及其制備工藝，優(yōu)點(diǎn)在于1、 選用PbO-A1 203-Si02體系玻璃粉、球狀片狀混合銀粉與有機(jī)粘 結(jié)劑制成的漿料可在40(TC左右燒結(jié)成功。2、 選用多組分的醇和酯類主溶劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單組分醇類溶劑， 將不同沸點(diǎn)及揮發(fā)速度的主溶劑按合理的比例配制使?jié){料在印刷、烘 干、燒成等過程中均衡揮發(fā)，避免溶劑集中揮發(fā)而出現(xiàn)開裂、空洞等 缺陷。3、 選用氫化蓖麻油作為觸變劑，在有機(jī)粘結(jié)劑體系中形成良好 的膠體結(jié)構(gòu)，使?jié){料具有優(yōu)良的觸變性及防沉效果。4、本發(fā)明的導(dǎo)電漿料印刷特性和燒結(jié)特性優(yōu)良，粘結(jié)性能好、方阻低 等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明是一種耐熱、耐機(jī)械環(huán)境惡劣條件、既方便使用又經(jīng)濟(jì)的 高熱導(dǎo)高導(dǎo)電低膨脹銀一玻璃粘結(jié)劑，該材料應(yīng)用于集成電路芯片貼 裝工藝，解決現(xiàn)有組裝工藝造成芯片開裂失效、技術(shù)狀態(tài)不穩(wěn)定問題， 這對(duì)于提高軍用電子元器件的可靠性和使用壽命具有十分重要的意 義。本發(fā)明具有高熱導(dǎo)、高導(dǎo)電、低膨脹系數(shù)、高散熱性，尤其適合 于自動(dòng)分配、高速?zèng)_印或滴涂組裝工藝和大的陶瓷芯片組裝連接，它 不需要助溶劑，能均勻地?zé)o氣孔覆蓋，固有的柔性能消除焊接的熱應(yīng) 力，避免合金釬焊導(dǎo)致的剛性和脆性引起的大芯片開裂失效的危險(xiǎn)， 解決合金粘結(jié)時(shí)，合金粉末的松動(dòng)顆粒在苛刻工作環(huán)境下易造成器件 短路的問題等優(yōu)點(diǎn)。該新材料能廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片、大規(guī)模集成電路、混合電路 中大面積陶瓷基片貼片，微波電路的組裝，這對(duì)于滿足武器裝備電子 元器件的需求，促進(jìn)電子組裝材料的技術(shù)進(jìn)步，提高軍用電子元器件 的可靠性具有重大實(shí)際意義。該新材料還可廣泛用于民用集成電路和 混合電路組裝工藝中。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1:用于芯片粘結(jié)用的導(dǎo)電漿料1、 玻璃粉的選擇選用Pb0-Al203-Si02系玻璃粉；2、 球磨及粒度的控制將玻璃粉放入球磨機(jī)進(jìn)行球磨，采用氧 化鋯球，料球水=1: 1.3: 0.8 1.2;3、 混合銀粉的制備選用粒度4 10y m的球狀銀粉、片狀銀粉， 按球狀與片狀銀粉的重量之比為15: 85混合制得所需的球狀片狀混 合銀粉備用；4、 有機(jī)粘結(jié)劑配方及溶解工藝松油醇65% 、檸檬酸三丁酯20 %、卵磷脂1.5%、乙基纖維素5%、氫化蓖麻油5%、 二甲苯3.5%，于 80'C充分?jǐn)嚢钄?shù)小時(shí)使其充分溶解；5、 調(diào)漿工藝按固相成分(混合銀粉玻璃粉=75: 25):有機(jī)粘結(jié)劑為80: 20的重量比將原料置于容器中充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行三輥軋制。6、 漿料的性能芯片剪切力> 22.83N; 方阻< lmQ / □; 共熔溫度《430°C。 實(shí)施例2:用于芯片粘結(jié)用的導(dǎo)電漿料5、 玻璃粉的選擇選用PbO-A1203-Si02系玻璃粉。2、 球磨及粒度的控制將玻璃粉放入球磨機(jī)進(jìn)行球磨，采用氧 化鋯球，料球水=1: 1.3: 0.8 1.23、 混合銀粉的制備選用粒度4 10u m的球狀銀粉、片狀銀粉， 按球狀與片狀銀粉的重量之比為5: 95混合制得所需的球狀片狀混合 銀粉備用；4、 有機(jī)粘結(jié)劑配方及溶解工藝松油醇50%、檸檬酸三丁酯35%、 卵磷脂5%、乙基纖維素3%、氫化蓖麻油5 %、 二甲苯2%，于70。C充 分?jǐn)嚢钄?shù)小時(shí)使其充分溶解；5、 調(diào)漿工藝按固相成分(混合銀粉玻璃粉=65: 35):有機(jī) 粘結(jié)劑為85: 15的重量比將原料置于容器中充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行三輥軋制。6、 槳料的性能 芯片剪切力>31.85N;方阻< 1. 24mQ /□; 共熔溫度《430°C。 實(shí)施例3:用于芯片粘結(jié)用的導(dǎo)電漿料1、 玻璃粉的選擇選用PbO-Al203-Si02系玻璃粉。2、 球磨及粒度的控制將玻璃粉放入球磨機(jī)進(jìn)行球磨，采用氧 化鋯球，料球水=1: 1.3: 0.8 1.23、 混合銀粉的制備選用粒度4 10p m的球狀銀粉、片狀銀粉，按球狀與片狀銀粉的重量之比為10: 90混合制得所需的球狀片狀混 合銀粉備用；4、 有機(jī)粘結(jié)劑配方及溶解工藝松油醇60%、檸檬酸三丁酯15%、 卵磷脂5%、乙基纖維素5%、氫化蓖麻油10%、 二甲苯5%，于60。C充 分?jǐn)嚢钄?shù)小時(shí)使其充分溶解；5、 調(diào)漿工藝按固相成分(混合銀粉玻璃粉二80: 20):有機(jī)粘結(jié)劑為60: 40的重量比將原料置于容器中充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行三輥軋制。6、 漿料的性能 芯片剪切力>15.48N;方阻< 0. 95mQ /□; 共熔溫度《430°C。 實(shí)施例4:用于芯片粘結(jié)用的導(dǎo)電漿料1、 玻璃粉的選擇選用PbO-Al203-Si02系玻璃粉。2、 球磨及粒度的控制將玻璃粉放入球磨機(jī)進(jìn)行球磨，采用氧化鋯球，料球水=1: 1.3: 0.8 1.23、 混合銀粉的制備選用粒度4 10u m的球狀銀粉、片狀銀粉， 按球狀與片狀銀粉的重量之比為8: 92混合制得所需的球狀片狀混合 銀粉備用；4、 有機(jī)粘結(jié)劑配方及溶解工藝松油醇70%、檸檬酸三丁酯19%、 卵磷脂1%、乙基纖維素3%、氫化蓖麻油5 %、 二甲苯2%，于90。C充 分?jǐn)嚢钄?shù)小時(shí)使其充分溶解；5、 調(diào)漿工藝按固相成分(混合銀粉玻璃粉二85: 15):有機(jī)粘結(jié)劑為80: 20的重量比將原料置于容器中充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行三輥軋制。6、 漿料的性能 芯片剪切力>10.78N;方阻< 0. 91mQ / 口cm; 共熔溫度《430°C。
權(quán)利要求
1、一種基于半導(dǎo)體芯片粘結(jié)用低溫?zé)Y(jié)型導(dǎo)電漿料，其特征在于由固相成分和有機(jī)粘結(jié)劑組成，其中固相成分與有機(jī)粘結(jié)劑按重量比為70～90∶30～10組成，固相成分是由片狀與球狀復(fù)合銀粉與玻璃粉按重量比為65～90∶35～10混合制成，其中球狀與片狀銀粉的重量之比為5～15∶95～85，復(fù)合銀粉的平均粒徑小于4μm，玻璃粉為PbO-Al2O3-SiO2系玻璃粉，主要成分質(zhì)量比重為PbO95％～60％、Al2O32％～30％、SiO21％～20％、TiO20.5％～20％；有機(jī)粘結(jié)劑中各組分的重量比松油醇50～70％、檸檬酸三丁酯35～15％、卵磷脂5～1％、乙基纖維素8～3％、氫化蓖麻油5～10％、二甲苯2～10％。
2、 制備權(quán)利要求1所述的基于半導(dǎo)體芯片粘結(jié)用低溫?zé)Y(jié)型導(dǎo) 電漿料的工藝，其特征在于(A) 、調(diào)制片狀球狀復(fù)合銀粉選用粒度4 10u m的球狀銀粉、 片狀銀粉，按球狀與片狀銀粉的重量之比為5 15: 95 85混合制得 所需的球狀片狀混合銀粉備用；(B) 、配制有機(jī)粘結(jié)劑將有機(jī)溶劑及增稠劑、表面活性劑、觸 變劑按一定比例于60 9(TC充分?jǐn)嚢钄?shù)小時(shí)使其充分溶解，各類原料 及配比為松油醇50 70% 、檸檬酸三丁酯15 35 %、卵磷脂1 5%、 乙基纖維素3 8%、氫化蓖麻油5 10 9&、 二甲苯2 10%;(C) 、超細(xì)玻璃粉的制備將玻璃粉置入球磨機(jī)種球磨，得到粒 徑不大于m的微粉；(D) 、漿料的調(diào)制按球狀片狀混合銀粉玻璃粉為65 90: 35 10的重量比配制固相成分，并按固相成分有機(jī)粘結(jié)劑為70 90: 30 10的重量比將原料置于容器中充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行軋制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于半導(dǎo)體芯片粘結(jié)用低溫?zé)Y(jié)型導(dǎo)電漿料及其制備工藝，由固相成分和有機(jī)粘結(jié)劑組成，其中固相成分與有機(jī)粘結(jié)劑按重量比為70～90∶30～10組成，固相成分是由片狀與球狀復(fù)合銀粉與玻璃粉按重量比為65～90∶35～10混合制成，其中球狀與片狀銀粉的重量之比為5～15∶95～85，復(fù)合銀粉的平均粒徑小于4μm，玻璃粉為PbO-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SiO<sub>2</sub>系玻璃粉，主要成分質(zhì)量比重為PbO95％～60％、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>2％～30％、SiO<sub>2</sub>1％～20％、TiO<sub>2</sub>0.5％～20％；有機(jī)粘結(jié)劑中各組分的重量比松油醇50～70％、檸檬酸三丁酯35～15％、卵磷脂5～1％、乙基纖維素8～3％、氫化蓖麻油5～10％、二甲苯2～10％。本發(fā)明具有高熱導(dǎo)、高導(dǎo)電、低膨脹系數(shù)、高散熱性。
文檔編號(hào)C09J9/02GK101246760SQ20081003068
公開日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者妍 劉, 張海旺, 張金玲, 甘衛(wèi)平 申請(qǐng)人:中南大學(xué)