本发明涉及焊接，也涉及焊接材料，尤其涉及半导体集成电路芯片粘接焊料。
背景技术：
随着半导体集成电路向大功率、高性能、高密度组装、高可靠性和低成本的方向发展，对芯片组装工艺的要求越来越高。但由于集成电路集成度大幅度提高，电子器件发热量急剧上升，容易造成热应力集中而导致芯片扭曲变形，甚至崩裂失效。因此，要求芯片粘接材料具有烧结温度低、导热性良好和线膨胀系数低性能，以避免芯片因过大热应力而崩裂失效。
目前，陶瓷封装类集成电路的芯片主要采用导电胶或低温烧结玻璃粉进行粘接。由于导电胶易老化和附着力低，不能满足芯片粘接的高可靠性，而玻璃粉与陶瓷的热膨胀系数相差较大，容易产生过大热应力，导致芯片变形或崩裂。
中国专利数据库中涉及银焊料的申请件很多。例如:2011103969456号《一种新型复合焊料》、2012100408647号《具有银含量可控的焊料接合区域的半导体封装件》、2012100075193号《用于大功率半导体激光器列阵及叠阵的耐高温焊料》、2012102816814号《一种银钎焊料及其制备方法》、2014104680432号《一种复合焊料》和2016104616172号《银钎焊料及其制备方法》等。这些专利技术中的焊料固然能够解决某些元件、器件和器材的焊接需求，然而迄今为止，尚无涉及陶瓷封装类半导体集成电路芯片粘接焊料的专利申请件。
技术实现要素：
本发明旨在提供用于封装类集成电路芯片粘接的纳米银基复合焊料，克服现有芯片粘接材料存在的缺陷，构成材料CTE梯度，从而杜绝半导体芯片因受到热应力过大而崩裂失效。
本发明提供的复合焊料是由银粉、玻璃粉、有机载体三种成分按一定比例混合而成；银粉的作用是导热和导电；玻璃粉在烧结时起粘结作用，有利于与银导体形成网状组织，并调节焊料的膨胀系数；有机载体保证焊料的浸润性和流平性；具体的制备方法包括：
(1)银粉的制备
使用纯度为99.95％的银粉，分别制备片状银粉和球状银粉；球状银粉用出料粒径为纳米级粉碎机制备，片状银粉采用球磨机对球状银粉进行球磨，所用的球磨机为行星球磨机和磨球为氧化锆磨球，得到片状银粉粒径为50nm～80nm，球状银粉的粒径为20nm～50nm，均为纳米级；热膨胀系数约为16.2×10-6/℃；然后将制取的片状银粉和球状银粉按7∶3的重量比进行混合，组成的纳米级银粉混合料备用；
(2)玻璃粉的制备
使用含90％PbO，含10％的H3BO3、Al2O3、SiO2和BaO，热膨胀系数约为4.5×10-6/℃的玻璃粉，用研磨机将其研磨20h～30h，至其粒径为70nm～100nm，得到合格的玻璃粉备用；
(3)有机载体的制备
使用松油醇为主要溶剂，加入乙基纤维素、无水乙醇、氢化蓖麻油分别作为流平剂、表面活性剂和触变剂，按照94∶2∶2∶2的重量百分比混合，在80℃的水浴中加热，搅拌均匀，待自然冷却后，用棕色玻璃瓶密封保存备用，防止光照影响到材料特性；
(4)焊料的制备
首先将玻璃粉和银粉按4∶1的重量比用研磨机研磨2h～3h，混合成均匀固体粉末，然后将该固体粉末与有机载体按9∶1的重量比用搅拌机搅拌1h～2h，直至混合物呈粘稠状态而具有流动性，即得到复合焊料，再将复合焊料用抗氧化聚合材料瓶密封保存，置于-5℃±2℃的冰柜中，以备使用。
上述方法的第(1)步中，所述球磨的工艺条件是：球料重量比为3∶1，分散剂为无水乙醇，转速200r/min，球磨时间为16h～18h。
上述方法的第(4)步中，所述固体粉末应以每袋100g的量密封保存于相对湿度为30％±5％、温度为25℃±5℃的环境中。
对焊料性能的测算：
复合焊料成分的某一种性能遵循乘法与加法的混合运算法则，以膨胀系数为例：α＝p1α1+p2α2；
式中 分别为成分1和成分2的重量百分比；
α，α1，α2分别为复合焊料、成分1和成分2的膨胀系数；
按照使用的银粉、玻璃粉、有机载体重量比例计算膨胀系数：
膨胀系数＝80％×4.5×10-6/℃+20％×16.2×10-6/℃＝6.84×10-6/℃。
已知陶瓷基座的热膨胀系数约为8.0×10-6/℃，复合焊料的热膨胀系数约为6.84×10-6/℃，硅芯片的热膨胀系数约为6.0×10-6/℃，可知三者由下至上呈递减的CTE梯度。在烧结过程中，这个CTE梯度使陶瓷基座与复合焊料、复合焊料与硅芯片之间达到热匹配，减小芯片受到的热应力，进而解决了因材料间的热失配导致芯片崩裂的问题。
本发明焊料除了其热膨胀系数与基座和芯片达成热匹配之外，还具有高热导率、高耐热温度、高附着力、高可靠性、低烧结温度、低成本等优点；而且纳米级的玻璃粉和银粉具有表面积大、界面性能好等特点，提高了焊料的粘结性能。主要应用于陶瓷封装集成电路芯片粘接。
附图说明
图1为烧结温度曲线图。
具体实施方式
实施例
制备用于陶瓷封装集成电路DIP型FX200产品的芯片粘接焊料，该芯片尺寸为3.04mm×2.76mm。
使用纯度为99.95％的银粉，分别制备片状银粉和球状银粉；然后将制取的片状银粉和球状银粉按7∶3的重量比进行混合，银粉混合料备用；使用含90％PbO，含10％的H3BO3、Al2O3、SiO2和BaO，热膨胀系数约为4.5×10-6/℃的玻璃粉，用球磨机将研磨20h，至其粒径为80nm～100nm，得到合格的玻璃粉备用；用松油醇、乙基纤维素、无水乙醇、氢化蓖麻油按照94∶2∶2∶2的重量百分比混合，在80℃的水浴中加热，搅拌均匀，自然冷却后，用棕色玻璃瓶密封保存，备用；
取80g玻璃粉、20g银粉，放入研磨机中研磨2h；取出90g混合固体粉末，与10g有机载体倒入瓶子中，放入搅拌机搅拌1h，将瓶子从搅拌机里取出，从瓶子里取出10g焊料待装，其余放回冰柜中；用点胶棒将该复合焊料点涂于基座几何中心，然后按方向装上芯片，保证芯片平整且四面见胶。检验合格后，按以下工艺条件和烧结温度曲线图进行烧结：炉温30min从室温开始升温至170℃，恒温60min；随后10min升温至250℃，恒温30min，然后30min升温至430℃，恒温10min，最后随炉子冷却。
完成键合、封帽等工序后送筛选检验，筛选条件和方法：第1步在-65℃(冷)停留不少于10min，第2步在150℃(热)停留不少于10min，连续执行第1步与第2步20个循环，冷热转换时间不得超过1min。最后一次循环完成后，不放大或者放大不超过3倍对样品标识进行检查，放大10倍～20倍对外壳、引线或封口进行目检，放大50倍～100倍对芯片表面进行检查。芯片、外壳、引线或者封口的缺陷或损坏迹象，或标识模糊，均判为失效。试验样品数量为100只，失效数量为0只。
此实施例说明,用本工艺制备的复合焊料应用于陶瓷封装集成电路芯片具有很好的粘接性能，构成材料CTE梯度，杜绝了半导体芯片崩裂失效事故。