專利名稱：一種半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料，適用于半導體芯片貼裝等電子元器件制造領域，尤其是涉及一種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料及其制備方法。
背景技術：
在現(xiàn)代電子工業(yè)中，人們對電子元器件要求越來越高，生產(chǎn)多采用流程化、標準化來進行以降低成本，半導體芯片的貼裝就由原來的焊接、流焊技術發(fā)展到現(xiàn)在的生產(chǎn)線貼裝，相應的就需求新的要求的導體漿料與半導體芯片的貼裝相匹配，開展新的導體漿料的研究也就勢在必行。一般來講，電子漿料的主要成分包括有功能相如金屬、貴金屬粉末等、無機粘結劑如玻璃粉末、氧化物粉末等、有機粘結劑、其它的溶劑和添加劑。通常，電子漿料中的功能相起導電作用，要具有很好的導電性能，一般由金屬粉末或貴金屬粉末來充當，常用的金屬粉末有銅粉、鋁粉、鋅粉、鎳粉等，常用的貴金屬粉有金粉、銀粉、鉬粉、鈀粉等。無機粘結劑起固定電子漿料到基材的作用，一般由氧化物粉末和玻璃粉末來充當，但是這一成分在電子漿料的比重比較低，有的甚至沒有；有機粘結劑主要起使?jié){料具有一定的形狀、易于印刷或涂敷的作用，主要有高分子樹脂、小分子樹脂等來充當，隨著化學工業(yè)技術的進步這部分在電子漿料中的作用越來越突出，改變有機粘結劑的成分就可以改變電子漿料的干燥、燒結性能。在現(xiàn)有的電子漿料領域里，銀系列導體漿料具有導電率高，性能穩(wěn)定，與基板結合強度大等特點，廣泛應用于集成電路、芯片貼裝、薄膜開關等電子元器件的生產(chǎn)。但是，以往在芯片貼裝領域多用含鉛玻璃粉制成的導體漿料，隨著各種環(huán)保法規(guī)的實施，氧化鉛成為了各國政府和環(huán)保組織禁止使用的物質(zhì)，電子漿料也同樣面臨諸如此類的問題需要解決， 環(huán)保的問題不解決，就限制了導體漿料在民用產(chǎn)品市場的發(fā)展。鑒于以上現(xiàn)有銀導體漿料存在的不足，開發(fā)出一種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料并能大規(guī)模生產(chǎn)就成為當務之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料，該漿料導電性能好、附著力強、穩(wěn)定性好、膨脹系數(shù)低、不易氧化，與芯片、芯片基板有優(yōu)良的潤濕性和相容性。本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述漿料的制備方法，在制備的過程中所用的是現(xiàn)有的漿料的生產(chǎn)設備，故在漿料的生產(chǎn)加工過程中不需要另外進行新的投資，同時有利于環(huán)境保護和含有此電極漿料的電子產(chǎn)品的回收與重復利用。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的下述技術方案一種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料，該漿料由下述質(zhì)量百分比的原料制備而成超細銀粉65 80%、有機載體10 30%、無鉛玻璃粉末2 8%和添加劑3 12% ；所述超細銀粉為粒徑為0. 1 5 μ m的超細銀粉；所述有機載體為有機溶劑和有機添加劑，按照質(zhì)量百分比為4 7 3 6組成；所述無鉛玻璃粉末為硼鋁硅酸鋅系玻璃粉；所述添加劑為分散劑、表面活性劑按照質(zhì)量比為1 5 1的比例組成。本發(fā)明漿料的進一步特征在于所述有機溶劑為松油醇、丁基卡必醇、松節(jié)油中的一種或兩種以上的混合物。所述有機添加劑為酚醛樹脂、乙基纖維素、甲基纖維素中的一種或兩種以上的混合物。所述分散劑選擇鄰苯二甲酸二辛脂、乳酸單甘油脂、丙二醇丁醚中的一種或兩種以上的混合物。所述表面活性劑選擇十六醇、卵磷脂、蓖麻油中的一種或兩種以上的混合物。本發(fā)明還給出了該基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料的制備方法，該方法包括下述步驟1)粉末混合將粒徑為0. 1 5μπι的超細銀粉按照質(zhì)量百分比為65 80%與 2 8%無鉛玻璃粉末混勻后，待用；2)制備有機載體按質(zhì)量百分比10 30%稱量有機載體，其中，有機載體按照有機溶劑松油醇、丁基卡必醇或松節(jié)油與有機添加劑酚醛樹脂、乙基纖維素或甲基纖維素按照質(zhì)量百分比為4 7 3 6的比例配制，放入70 100°C的水浴鍋中恒溫加熱，直至有機添加劑完全溶解，冷卻至室溫待用；3)漿料混合將步驟2)制備的有機載體與質(zhì)量百分比為3 12%的添加劑加入到步驟1)制備的超細銀粉與無鉛玻璃粉末的混合物中，用行星式攪拌機進行充分攪拌，直到混合均勻為止，然后經(jīng)過濾得到初步的漿料；添加劑為分散劑和表面活性劑按照質(zhì)量比為1 5 1的比例組成；4)漿料輥軋把步驟3)得到的初步的漿料用三輥軋機進行2 10遍輥軋，至漿料達小于5 μ m的細度為止，然后經(jīng)過400目的篩網(wǎng)過濾得到漿料成品。從以上制備方法可以看出，上述的導體漿料及其制備過程的主要優(yōu)點在于以下幾個方面1、上述的導體漿料主要以超細銀粉作為功能相，一方面是由于超細銀粉是一種技術比較成熟的金屬粉末，現(xiàn)在已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)，易被人們所接受；另一方面超細銀粉具有優(yōu)良的性能，制成的導體漿料導電性能優(yōu)良，比較符合對于高導電率的要求。2、結合以往的導體漿料的物理化學性能并對其進行分析，加入不含鉛、鎘等有害物質(zhì)的無鉛玻璃粉末，漿料的潤濕性、表面平滑性、相溶性、與芯片、芯片基板的結合強度良好，可以完全替代含鉛的導體漿料用于芯片貼裝的工業(yè)化生產(chǎn)制造領域。3、本發(fā)明中的有機溶劑載體是將不同沸點及揮發(fā)速度的溶劑按照一定比例配置在一起，使銀導體漿料在貼磚過程中逐次揮發(fā)，不宜形成氣孔、裂縫等缺陷，使導體漿料與芯片、芯片基板連接牢靠，提高連接強度。
按照上述方法制備的導體漿料導電性能、接觸性能、連接性能優(yōu)良；本發(fā)明通過調(diào)整各種無機成分與有機成分的含量，可以與芯片、芯片基板相適應，達到使產(chǎn)品性能更加優(yōu)良的效果，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。實施例1 該基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料，其具體的制備是按照如下的工藝步驟完成的首先按照質(zhì)量百分比準備以下原料超細銀粉65%、有機載體30%、無鉛玻璃粉末2%和添加劑3% ；其中超細銀粉為粒徑為0. 1 5μπι的超細銀粉；有機載體中的有機溶劑選擇丁基卡必醇，有機添加劑選擇甲基纖維素，兩者比例為4. 5 5. 5 ；無鉛玻璃粉末為硼鋁硅酸鋅系玻璃粉；所述添加劑為分散劑和表面活性劑，其中分散劑選擇鄰苯二甲酸二辛酯；表面活性劑選擇十六醇，其中分散劑與表面活性劑按照1 1的比例組成。此種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料的制備方法如下1)粉末混合首先按質(zhì)量百分比稱量粒徑為0. 1 5 μ m的超細銀粉，然后再把稱量超細銀粉和無鉛玻璃粉末混合在一起，混勻后待用；2)制備有機載體按前述質(zhì)量百分比稱量有機溶劑和有機添加劑，放入70°C的水浴鍋中恒溫加熱，直至有機添加劑完全溶解，冷卻至室溫待用；3)漿料混合按照前述質(zhì)量百分比把稱量的有機載體和其它的添加劑加入到上述超細銀粉與無鉛玻璃粉末的混合物中，用行星式攪拌機進行充分攪拌，直到混合均勻為止，然后經(jīng)過濾得到初步的漿料；4)漿料輥軋把上述得到的初步的漿料用三輥軋機進行8遍輥軋，檢查到小于 5 μ m的細度為止，然后經(jīng)過400目的篩網(wǎng)過濾得到漿料成品。實施例2 該基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料，其具體的制備是按照如下的工藝步驟完成的首先按照質(zhì)量百分比準備以下原料超細銀粉68%、有機載體18%、無鉛玻璃粉末8%和添加劑6% ；其中超細銀粉為粒徑為0. 1 5μπι的超細銀粉；有機載體中的有機溶劑選擇松節(jié)油，有機添加劑選擇酚醛樹脂，兩者比例為4 6 ；無鉛玻璃粉末為硼鋁硅酸鋅系玻璃粉；所述添加劑為分散劑和表面活性劑，其中分散劑選擇丙二醇丁醚；表面活性劑選擇蓖麻油，其中分散劑與表面活性劑按照31的比例組成。此種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料的制備方法如下1)粉末混合首先按質(zhì)量百分比稱量粒徑為0. 1 5 μ m的超細銀粉，然后再把稱量超細銀粉和無鉛玻璃粉末混合在一起，混勻后待用；2)制備有機載體按前述質(zhì)量百分比稱量有機溶劑和有機添加劑，放入75°C的水浴鍋中恒溫加熱，直至有機添加劑完全溶解，冷卻至室溫待用；
3)將料混合按照前述質(zhì)量百分比把稱量的有機載體和其它的添加劑加入到上述超細銀粉與無鉛玻璃粉末的混合物中，用行星式攪拌機進行充分攪拌，直到混合均勻為止，然后經(jīng)過濾得到初步的漿料；4)漿料輥軋把上述得到的初步的漿料用三輥軋機進行6遍輥軋，檢查到小于 5 μ m的細度為止，然后經(jīng)過400目的篩網(wǎng)過濾得到漿料成品。實施例3 該基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料，其具體的制備是按照如下的工藝步驟完成的首先按照質(zhì)量百分比準備以下原料超細銀粉66%、有機載體20%、無鉛玻璃粉末2%和添加劑12% ；其中超細銀粉為粒徑為0. 1 5μπι的超細銀粉；有機載體中的有機溶劑選擇松油醇和丁基卡必醇(按質(zhì)量百分比1 2混合)，有機添加劑選擇乙基纖維素，兩者比例為 6.5 3. 5;無鉛玻璃粉末為硼鋁硅酸鋅系玻璃粉；所述添加劑為分散劑和表面活性劑，其中分散劑選擇鄰苯二甲酸二辛酯；表面活性劑選擇卵磷脂，其中分散劑與表面活性劑按照 3.5 1的比例組成。此種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料的制備方法如下1)粉末混合首先按質(zhì)量百分比稱量粒徑為0. 1 5 μ m的超細銀粉，然后再把稱量超細銀粉和無鉛玻璃粉末混合在一起，混勻后待用；2)制備有機載體按前述質(zhì)量百分比稱量有機溶劑和有機添加劑，放入85°C的水浴鍋中恒溫加熱，直至有機添加劑完全溶解，冷卻至室溫待用；3)將料混合按照前述質(zhì)量百分比把稱量的有機載體和其它的添加劑加入到上述超細銀粉與無鉛玻璃粉末的混合物中，用行星式攪拌機進行充分攪拌，直到混合均勻為止，然后經(jīng)過濾得到初步的漿料；4)漿料輥軋把上述得到的初步的漿料用三輥軋機進行2遍輥軋，檢查到小于 5 μ m的細度為止，然后經(jīng)過400目的篩網(wǎng)過濾得到漿料成品。實施例4 該基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料，其具體的制備是按照如下的工藝步驟完成的首先按照質(zhì)量百分比準備以下原料超細銀粉75%、有機載體15%、無鉛玻璃粉末5%和添加劑5% ；其中超細銀粉為粒徑為0. 1 5μπι的超細銀粉；有機載體中的有機溶劑選擇松油醇，有機添加劑選擇乙基纖維素和甲基纖維素(按質(zhì)量比4 1混合)，兩者比例為7 3； 無鉛玻璃粉末為硼鋁硅酸鋅系玻璃粉；所述添加劑為分散劑和表面活性劑，其中分散劑選擇鄰苯二甲酸二辛酯和丙二醇丁醚(按質(zhì)量比3 1混合)；表面活性劑選擇十六醇，其中分散劑與表面活性劑按照51的比例組成。此種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料的制備方法如下1)粉末混合首先按質(zhì)量百分比稱量粒徑為0. 1 5 μ m的超細銀粉，然后再把稱量超細銀粉和無鉛玻璃粉末混合在一起，混勻后待用；2)制備有機載體按前述質(zhì)量百分比稱量有機溶劑和有機添加劑，放入100°C的水浴鍋中恒溫加熱，直至有機添加劑完全溶解，冷卻至室溫待用；3)將料混合按照前述質(zhì)量百分比把稱量的有機載體和其它的添加劑加入到上述超細銀粉與無鉛玻璃粉末的混合物中，用行星式攪拌機進行充分攪拌，直到混合均勻為止，然后經(jīng)過濾得到初步的漿料；4)漿料輥軋把上述得到的初步的漿料用三輥軋機進行10遍輥軋，檢查到小于 5 μ m的細度為止，然后經(jīng)過400目的篩網(wǎng)過濾得到漿料成品。實施例5 該基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料，其具體的制備是按照如下的工藝步驟完成的首先按照質(zhì)量百分比準備以下原料超細銀粉80%、有機載體10%、無鉛玻璃粉末6%和添加劑4% ；其中超細銀粉為粒徑為0. 1 5μπι的超細銀粉；有機載體中的有機溶劑選擇丁基卡必醇，有機添加劑選擇酚醛樹脂，兩者比例為6 4 ；無鉛玻璃粉末為硼鋁硅酸鋅系玻璃粉；所述添加劑為分散劑和表面活性劑，其中分散劑選擇乳酸單甘脂；表面活性劑選擇十六醇和卵磷脂(按質(zhì)量比4 1混合)，其中分散劑與表面活性劑按照2. 5 1的比例組成。此種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料的制備方法如下1)粉末混合首先按質(zhì)量百分比稱量粒徑為0. 1 5 μ m的超細銀粉，然后再把稱量超細銀粉和無鉛玻璃粉末混合在一起，混勻后待用；2)制備有機載體按前述質(zhì)量百分比稱量有機溶劑和有機添加劑，放入90°C的水浴鍋中恒溫加熱，直至有機添加劑完全溶解，冷卻至室溫待用；3)將料混合按照前述質(zhì)量百分比把稱量的有機載體和其它的添加劑加入到上述超細銀粉與無鉛玻璃粉末的混合物中，用行星式攪拌機進行充分攪拌，直到混合均勻為止，然后經(jīng)過濾得到初步的漿料；4)漿料輥軋把上述得到的初步的漿料用三輥軋機進行9遍輥軋，檢查到小于 5 μ m的細度為止，然后經(jīng)過400目的篩網(wǎng)過濾得到漿料成品。
權利要求
1.一種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料，其特征在于，該漿料由下述質(zhì)量百分比的原料制備而成超細銀粉65 80%、有機載體10 30%、無鉛玻璃粉末2 8%和添加劑3 12%;所述超細銀粉為粒徑為0. 1 5 μ m的超細銀粉；所述有機載體為有機溶劑和有機添加劑，按照質(zhì)量比為4 7 3 6組成；所述無鉛玻璃粉末為硼鋁硅酸鋅系玻璃粉；所述添加劑為分散劑、表面活性劑按照質(zhì)量比為1 5 1的比例組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料，其特征在于，所述有機溶劑為松油醇、丁基卡必醇、松節(jié)油中的一種或兩種以上的混合物。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料，其特征在于，所述有機添加劑為酚醛樹脂、乙基纖維素、甲基纖維素中的一種或兩種以上的混合物。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料，其特征在于，所述分散劑選擇鄰苯二甲酸二辛脂、乳酸單甘油脂、丙二醇丁醚中的一種或兩種以上的混合物。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料，其特征在于，所述表面活性劑選擇十六醇、卵磷脂、蓖麻油中的一種或兩種以上的混合物。
6.一種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料的制備方法，其特征在于，該方法包括下述步驟1)粉末混合將粒徑為0.1 5μπι的超細銀粉按照質(zhì)量百分比為65 80%與2 8%無鉛玻璃粉末混勻后，待用；2)制備有機載體按質(zhì)量百分比10 30%稱量有機載體，其中，有機載體按照有機溶劑松油醇、丁基卡必醇或松節(jié)油與有機添加劑酚醛樹脂、乙基纖維素或甲基纖維素按照質(zhì)量百分比為4 7 3 6的比例配制，放入70 100°C的水浴鍋中恒溫加熱，直至有機添加劑完全溶解，冷卻至室溫待用；3)漿料混合將步驟2)制備的有機載體與質(zhì)量百分比為3 12%的添加劑加入到步驟1)制備的超細銀粉與無鉛玻璃粉末的混合物中，用行星式攪拌機進行充分攪拌，直到混合均勻為止，然后經(jīng)過濾得到初步的漿料；添加劑為分散劑和表面活性劑按照質(zhì)量比為1 51的比例組成；4)漿料輥軋把步驟3)得到的初步的漿料用三輥軋機進行2 10遍輥軋，至漿料達小于5 μ m的細度為止，然后經(jīng)過400目的篩網(wǎng)過濾得到漿料成品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于半導體芯片貼裝用環(huán)保型銀導體漿料及其制備方法，該漿料包括超細銀粉65～80％、有機載體10～30％、無鉛玻璃粉末2～8％和添加劑3～12％；有機載體為有機溶劑和有機添加劑，按照質(zhì)量百分比為4～7∶3～6組成；添加劑為分散劑和表面活性劑按照質(zhì)量比為1～5∶1的比例組成。制備方法包括1)粉末混合，待用；2)制備有機載體，冷卻至室溫待用；3)漿料混合，即得環(huán)保型銀導體漿料。該漿料導電性能好、附著力強、穩(wěn)定性好、膨脹系數(shù)低、不易氧化，與芯片、芯片基板有優(yōu)良的潤濕性和相溶性。
文檔編號H01B1/22GK102222536SQ201110075609
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權日2011年3月28日
發(fā)明者張宇陽 申請人:彩虹集團公司