[发明专利]一种二元金属壳层结构微米纳米粒子批量制备方法

说明书

本发明公开了一种二元金属壳层结构微米纳米粒子批量制备方法，在专用设备真空室中，将作为内核结构的高熔点贱金属板块放在阳极平面板上，再将作为壳结构的低熔点贵金属薄片放在高熔点金属板块上面；将真空室抽真空后，充入氩气和氢气，用高熔点金属板块接触引发电弧，使高熔点金属和低熔点金属蒸发产生原子蒸汽并逸出，在蒸汽冷凝过程中，高熔点金属冷凝成内核，之后低熔点金属在其表面产生外壳结构，生成的二元金属壳层结构微米纳米粒子沉积在冷阱上，收集到由贵金属外壳和贱金属内核构成的壳层结构粒子，这种二元壳层结构金属粒子作为高技术封装技术中导电膏的导电相，代表导电浆料发展方向，该方法降低贵金属用量及生产成本，提高贱金属性能。

技术领域

本发明涉及一种二元金属壳层结构微米纳米粒子批量制备方法，尤其涉及一种由贵金属外壳和贱金属内核构成的壳层结构微米纳米粒子的批量制备方法。

背景技术

目前高技术芯片封装工艺中使用的导电膏的导电相多为化学法制备的微米级金属粉体，采用化学法制备，不仅工艺复杂，对环境有污染，而且在制备过程中，不可避免了采用了较多的表面活性剂，并在产物粒子的表面有所残留，且去除困难，这会影响到微米金属粒子的表面结构；当金属粒子用于高技术导电膏的导电相时，化学法制备的粒子表面的表面活性剂的残留，就对性能带来不可忽视的不良影响。急需开发节能、环保、无化学物质残留的微米纳米金属粉体的制备方法，并制备出高技术芯片封装用的表面洁净的微米纳米金属。

本发明采用物理法，在封闭、清洁及特定的气氛条件下制备微米纳米金属粒子，制备出具有贵金属外壳与贱金属内核的壳层结构复合金属粒子，粒子表面洁净无污染，降低贵金属的用量，降低了生产成本，提高了贱金属粒子的性能；这种壳层结构的微米纳米粒子，可以满足高技术芯片封装工艺的低温烧结且降低成本的要求，代表了芯片封装工艺的发展方向。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种二元金属壳层结构微米纳米粒子批量制备方法，进一步开发高技术芯片封装工艺用高性能可低温烧结的导电金属料的导电相材料，满足高频、高温、长时间工作的高技术芯片封装用金属导电相的要求。

技术方案：根据金属的晶体结构、物理化学性质选择金属组分，以确保制备出所需壳层结构的微米纳米尺寸的二元金属壳层结构金属粒子，在封闭、清洁及特定气氛下制备二元金属壳层结构微米纳米金属粒子；金属材料在严格控制的温度下受热汽化形成金属原子蒸汽，通过碰撞形成原子簇，高熔点金属首先冷凝成内核，之后低熔点金属在其表面产生外壳结构，生成的二元金属壳层结构微米纳米粒子沉积在真空室的冷肼上，收集得到由贵金属外壳和贱金属内核构成的壳层结构微米纳米粒子，达到了降低贵金属用量，降低了生产成本，提高了贱金属的性能的目的。

上述一种二元金属壳层结构微米纳米粒子批量制备方法，包括以下步骤：

(1)选用已申请专利的ZL 94218594.3(纳米NiPd催化剂制备装置)的制备装置，在真空室内先将高熔点的贱金属的板块放在阳极的平面板上，再将低熔点的贵金属的薄片放在高熔点板块的上面压紧；

(2)关闭制备设备的真空室壳体，其内部形成了真空室，然后将真空室抽至1.0×10^-3Pa；之后通入高纯氩气至1.0×10³Pa，再次将真空室抽至1.0×10^-3Pa；此后，根据制备条件的要求，通入一定比例的高纯氢气和高纯氩气，压力控制在4.0×10³Pa；

(3)接通装置的加热电源，调节阴极的方位，用高熔点的贱金属的板块接触并引发电弧，电源电流控制在150～200A，电压控制在35～50V，高熔点的贱金属和低熔点的贵金属开始熔化，并形成金属蒸汽；

(4)在金属原子蒸汽的冷凝过程中，高熔点金属首先冷凝成内核，之后低熔点金属在其表面产生外壳结构，生成的二元金属壳层结构微米纳米粒子沉积在真空室的冷肼上；