[发明专利]含银填料的芯片连接组合物及其应用

说明书

本发明涉及新颖的含银填料的粘接组合物，该组合物能用于例如将半导体元件诸如硅芯片或集成电路芯片连接到塑料组件中的金属引线座上。

传统的芯片粘接料或浆料通常包含一种或多种树脂组分，例如充填了通常是金或银的贵重材料的环氧树脂或聚酰亚胺，并包含液态载体。尽管这类组合物是有用的并且有某些独特的优点，但它们也具有一些缺点。这些缺点包括在芯片上引起高的应力、热稳定性差和漏气。高的应力是由于芯片、金属引线座和粘接料之间热膨胀不一致以及粘接剂的高刚性而将热感应应力传递给芯片之故。

随着芯片尺寸越来越大，上述问题更趋严重，由此引起组件不可靠性等问题，包括由机械应力和/或水份引起的故障。

本发明的主要目的是提供能避免或减小上述问题的浆料或组合物。

简单地说，本发明的浆料包含以下基本组分：

1、表面积为0.4-1.3m²/g和摇实密度为2.5-4.0g/CC的银片;

2、一种聚酰亚胺硅氧烷;和

3、一种沸点为120-220℃的液态载体或溶剂。

根据本发明，银片占浆状组合物总重量的50-90%左右，优选的至少为70%。

此处所用的聚酰亚胺硅氧烷是市场上可购到和本技术领域中所熟知的。参见，例如美国专利4829131号、4558110号、4586997号以及4670497号，在此引入其公开内容以作参考。在可购得的聚酰亚胺硅氧烷中，此处优选使用的聚酰亚胺硅氧烷是被称为“Oxysim”（由Occidental  Chemical  Corp提供）的聚酰亚胺硅氧烷。它是由“硬的”酰亚胺链段和“软的”硅氧烷链段组成的嵌段共聚物。因此，此种材料具有比常规聚酰亚胺要低的模量和较低的水份含量。此外，它是被充分酰亚胺化了的和可溶的，并具有高于200℃的玻璃化转变温度（Tg）。为了满足某些组件可靠性试验的要求，高的玻璃化转变是人们想望的。二种可使用的“Oxysim”产品被称为Oxysim  2020M和Oxysim  2030M。Oxysim  2020M的Tg为220℃并含有39%的硅氧烷，而Oxysim  2030M据透露其Tg为260℃并含25%的硅氧烷。

在此处可以使用各种载体或稀释剂。它们包括（作为例子）乙酰苯、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、1-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）、乙酰丙酮、以及它们的混和物和/或它们的等同物。要说明的是这里公开的美国专利4829131号所指的聚酰亚胺硅氧烷在二甘醇二甲醚中是可溶的并可用于微电子工业。

所用的聚酰亚胺硅氧烷和载体的量可以在相当广泛范围内变化。然而，一般说来，浆料中含有占其重量7-20%、优选的为10-20%的聚酰亚胺硅氧硅，除了银片外，浆料中的其余量主要是载体。

现已发现，本发明的浆料或粘接组合物将导致芯片应力的减少，例如，芯片应力可被减低到由使用其他常规粘接料所产生应力的1/10。参见下文的表Ⅱ。此混合物还提供在175℃试验温度下高的芯片剪切强度（参见表Ⅰ）以及低的水份含量和离子污染物。

按照本发明的一种优选浆料包含以下组分：

A

银片（表面积为0.4-1.3m²/g 74℃

摇实密度为2.5-4.0g/cc）

Oxysim  2020M  11%

二甘醇二甲醚  15%

此组合物可以任何方便的方式来制备，例如，通过简单地同时将此三种组分混合在一起来制备，或者通过将聚酰亚胺硅氧烷加到载体中接着再加入银片来制备。

其他有代表性的组成包括如下：

B

银片  53.1

三甘醇二甲醚  28.5

NMP  9.4

Oxysim  2030M  9.0

100.0

C

银片  53.1

乙酰苯  37.9

Oxysim  9.0

100.0

在使用时，将浆料置于引线座的所需位置上，而将集成电路或芯片置于浆料上。通常，然后将所得的组体送到输送带上穿过烘烤炉，在炉中组件被加热使之完全粘接。加热是逐渐进行的，以避免组件出现漏气和空隙，在炉中温度以10-20℃/分的速率提高到200-250℃左右。复合物在此温度下保温20-30分钟左右，以使溶剂或载体完全除去。不需要固化或进一步的热处理来完成连接。