[发明专利]一种电子元件封装中Cu-Cu直接互连方法

权利要求书

1.一种电子元件封装中Cu-Cu直接互连方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、工件表面冷喷涂Cu涂层：采用冷喷涂的方法将Cu粉喷涂到两个Cu工件的焊接端面上；

步骤二、工件的装配：将两个Cu工件的焊接端面对接，使其喷涂表面直接接触，再将组合好的两个Cu工件放到焊机的上下压力板中间，用于焊机通过压力板向工件施加压力；

步骤三、工件的氧化还原烧结连接：焊机进行焊接，在焊接的过程中始终采用稳定的压力，同时分段加热被焊Cu工件，使得被焊Cu工件在焊机中空气气氛下氧化，氧化完成后，再通入还原性气体进行还原，原位生成纳米的铜颗粒，再热压烧结，在预定的还原时间内加热、加压，随炉冷却，完成焊接。

2.根据权利要求1所述的一种电子元件封装中Cu-Cu直接互连方法，其特征在于：

步骤一中，冷喷涂工艺为：采用氮气为喷涂气体，Cu粉的颗粒直径为1-100μm,形状为片状或颗粒状，喷涂气体的温度为250-400℃，气体压力为2-3MPa，喷涂速度为50-100mm/s，喷涂距离为2-3mm，Cu工件的焊接端面粗糙度均应该保持在Ra 25以下，R_Z 280以下；喷涂后再用机械加工方式或电解抛光法降低表面粗糙度。

3.根据权利要求2所述的一种电子元件封装中Cu-Cu直接互连方法，其特征在于：

步骤一中，Cu粉的颗粒直径为30-50μm,形状为片状，喷涂气体的温度为300℃，气体压力为2.5MPa，喷涂速度为50-100mm/s。

4.根据权利要求2所述的一种电子元件封装中Cu-Cu直接互连方法，其特征在于：机械加工方式为磨削、铣削、车削或抛光。

5.根据权利要求2所述的一种电子元件封装中Cu-Cu直接互连方法，其特征在于：电解抛光法采用直流电源通电，试样为阴极，电流密度为0.05A/cm²，待抛光端面进入铜电解抛光液，抛光时间为5s。

6.根据权利2所述的一种电子元件封装中Cu-Cu直接互连方法，其特征在于：步骤一中，Cu粉的颗粒直径为1-2μm，球形，真空喷涂，气体压力为2.5MPa，喷涂速度为40-80mm/s。

7.根根据权利要求1所述的一种电子元件封装中Cu-Cu直接互连方法，其特征在于：步骤三中，氧化还原焊接的工艺为：焊接压力为3-20Mpa，氧化的温度为200-300℃，氧化时间为5-60min,通入还原性气体，还原焊接的温度为200-350℃，还原焊接时间为5-90min。

8.根据权利要求1所述的一种电子元件封装中Cu-Cu直接互连方法，其特征在于：步骤三种，通入的还原性气体为N₂+甲酸或N₂+3％H₂气体。

9.根根据权利要求1所述的一种电子元件封装中Cu-Cu直接互连方法，其特征在于：步骤三中，氧化阶段不施加压力，氧化时间为10min,氧化温度为250℃。

10.根根据权利要求1所述的一种电子元件封装中Cu-Cu直接互连方法，其特征在于：步骤三中还原焊接阶段采用压力为10MPa,还原焊接温度为300℃，焊接时间40min。