[发明专利]金属纳米油墨及其制造方法，使用该金属纳米油墨的焊接方法及焊接装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于接合半导体芯片(die)的电极和线路板的电极以及/或半导体芯片的电极和另一半导体芯片的电极的金属纳米油墨(nano-ink)及其制造方法，以及使用该金属纳米油墨的焊接方法和焊接装置。

背景技术

为了半导体芯片等的电子器件的电极和电路线路板上的电路图案的电极的接合，可以使用以下方法：在半导体芯片等电子器件的电极焊接点(pad)上形成焊锡凸块，将形成的焊锡凸块向着电路线路板的电极朝下配置，加热接合(例如，参照专利文献1)。但是，如专利文献1所记载的以往技术，若欲使用焊锡使得电子器件三维叠层接合，则有时会因接合时的加热使得先接合的接合部熔融，降低接合可靠性。因此，作为不使用焊锡凸块而接合各电极的方法，提出使用包含金属的超微粒的金属纳米焊剂的各种各样方法。

在专利文献1中，提出以下接合方法：使得银的超微粉末分散在溶剂中，调制银微粒焊剂，在电路线路板的端子电极上形成上述银微粒焊剂的球，用面朝下法使得半导体元件的电极接合在电路线路板的端子电极上形成的球上后，使得银微粒焊剂中的甲苯等溶剂蒸发后，在100至250℃温度下烧成，电气接合半导体元件和电路线路板。

在专利文献2中，提出以下金属纳米粒子分散液：通过喷墨等喷射金属纳米粒子分散液，具有圆形形状底面的圆柱形状，高度为与底面半径相同程度或超过其的高度，叠层形成涂布层，此后能通过低温烧结，形成金属烧结柱，通过调整溶剂成份，将金属纳米粒子分散液作为微液滴喷射时，粘性低，成为在喷射后微液滴到达电极表面前的期间溶剂蒸腾散发、使得涂布层能叠层为柱状结构那样的粘性，具有到达后低温烧结时能从金属纳米粒子间挤出那样的粘性特性。并且，提出使用该金属纳米粒子分散液在配线线路板形成导电性配线层。

[专利文献1]特开平9-326416号公报

[专利文献2]再公开WO2005-025787号公报

但是，当使得金属纳米油墨或金属纳米焊剂等烧结形成金属层场合，在金属层内部，形成金属纳米粒子烧结形成的金属以外的部分。该部分称为空隙(void)，其使得电阻增加，或使得金属层强度降低，因此，当使得金属纳米油墨等烧结形成金属层场合，需要抑制产生空隙，抑制残存没有取除分散剂的、未反应的金属纳米粒子。

发明内容

本发明的目的在于，提供能抑制加压烧结时产生空隙的金属纳米油墨。又，本发明的另一目的在于，提供能抑制产生空隙的芯片焊接方法以及芯片焊接装置。

本发明的金属纳米油墨用于通过加压烧结使得半导体芯片的电极和线路板的电极以及/或半导体芯片的电极和另一半导体芯片的电极接合；其特征在于：使得由分散剂涂布表面的金属纳米粒子和氧混合在有机溶剂中，进行调整。又，在本发明的金属纳米油墨中，较好的是，有机溶剂中的氧浓度为过饱和。

本发明的金属纳米油墨的制造方法用于通过加压烧结使得半导体芯片的电极和线路板的电极以及/或半导体芯片的电极和另一半导体芯片的电极接合；其特征在于，该金属纳米油墨的制造方法包括：

金属纳米粒子混合工序，将由分散剂涂布表面的金属纳米粒子混合在有机溶剂中；

氧注入工序，将氧注入有机溶剂中。

又，在本发明的金属纳米油墨的制造方法中，较好的是，氧注入工序将氧作为纳米气泡注入有机溶剂中。

又，在本发明的金属纳米油墨的制造方法，既可以在金属纳米粒子混合工序后进行氧注入工序，也可以在金属纳米粒子混合工序前进行氧注入工序。

本发明的芯片焊接方法包括：

叠合工序，将由分散剂涂布表面的金属纳米粒子和成为纳米气泡的氧混合在有机溶剂中，形成金属纳米油墨，射出所述金属纳米油墨的微液滴，在半导体芯片的电极上形成凸块，射出所述金属纳米油墨的微液滴，在线路板的电极上形成凸块，射出所述金属纳米油墨的微液滴，在另一半导体芯片的电极上形成凸块，将上述形成凸块的半导体芯片面朝下设置在上述形成凸块的线路板以及/或上述形成凸块的另一半导体芯片上，通过凸块叠合半导体芯片的电极和线路板的电极以及/或半导体芯片的电极和另一半导体芯片的电极；以及

加压烧结工序，加压并加热各电极间的凸块，使得凸块的金属纳米粒子加压烧结，电气接合各电极之间；

接合半导体芯片的电极和线路板的电极以及/或半导体芯片的电极和另一半导体芯片的电极。

本发明的芯片焊接装置包括：

喷射头，将由分散剂涂布表面的金属纳米粒子和成为纳米气泡的氧混合在有机溶剂中，形成金属纳米油墨，射出所述金属纳米油墨的微液滴，在电极上形成凸块；