[发明专利]一种双金属材料及其制备方法和双金属膏体和互连方法

说明书

本发明公开一种双金属材料及其制备方法和双金属膏体和互连方法，本发明通过对双金属颗粒进行表面改性，在溶液中将二者进行混合使其发生静电吸附形成具有包覆结构的双金属颗粒溶液，分离后得到双金属材料。所述双金属材料包括纳米金属颗粒和微米金属颗粒，所述双金属材料为核壳结构，微米金属颗粒作为内核，纳米金属颗粒作为壳层，纳米金属颗粒包覆在微米金属颗粒上。所述双金属材料可以应用于微电子封装的互连工艺。

技术领域

本发明涉及微电子封装互连材料制备技术领域，主要涉及一种双金属材料及其制备方法和双金属膏体和互连方法。

背景技术

随着电子产品轻、薄、短、小的发展趋势和微电子技术的不断更新，电子封装技术以其高密度和高性能的特点正逐渐进入超高速发展时期，这对互连性能也提出了更高的要求。

如今，微纳铜粉以其较高的导热率和导电率、较低的熔点和成本﹑以及优良的耐高温性能等优点成为新型互连材料的代表。然而，微纳米铜分极其容易被氧化，由于生成的氧化铜不具有导电性从而影响封装互连的电性能。

为了解决微纳铜颗粒抗氧化性能差的问题，研究人员研制出了一种铜银双金属结构的抗氧化颗粒。铜银双金属核壳纳米颗粒具有纳米银的抗氧化性和纳米铜的抗电迁移能力，核壳结构发挥了纳米铜和纳米银的优势，克服了纳米铜和纳米银的劣势，是更为理想的新型封装互连材料的代表。

目前制备微纳双金属核壳颗粒的主要方法有熔融雾化法、化学还原法、置换法以及置换与化学沉积复合法，其中熔融雾化法对于工艺设备的要求高，很难制备出微纳尺寸的颗粒，因此应用范围不是很广泛。而后三种方法的主要原理都是将溶液中的银离子通过得电子还原成银单质沉积在铜颗粒表面，操作方便可控，且能得到相对成分均一、粒度均匀的颗粒。化学还原法是采用还原剂直接还原金属离子制得双金属核壳颗粒，而通常这种方法会由于反应较快造成镀银液的不稳定，特别是使用强还原剂时，从而影响包覆效果。置换法是采用铜粉置换出溶液中的银离子，但是这种方法在镀银的过程中通常得到点缀结构的银包铜粉，且置换反应速度快，反应不易控制。因此很多学者采用置换法与化学沉积相结合的方法，从而弥补两种方法各自的缺陷，但同时带来的是反应体系复杂化，影响因素过多。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双金属材料及其制备方法和双金属膏体和互连方法，旨在解决在微纳双金属核壳材料的连续制备中，颗粒尺寸难以控制、包裹不均匀的问题。

本发明的技术方案如下：

一种双金属材料的制备方法，其中，包括以下步骤：

a)将纳米金属颗粒以及微米金属颗粒分别分散在溶液中，获得纳米金属溶液与微米金属溶液；

b) 向微米金属溶液里加入阳离子表面活性剂，使微米金属颗粒表面带上正电，向纳米金属溶液里加入阴离子表面活性剂，并向纳米金属溶液加入适量的OH-离子，调节pH为7～8之间使纳米金属溶液具有弱碱性，使纳米金属颗粒表面带上负电；或者，向微米金属溶液里加入阴离子表面活性剂，并向微米金属溶液加入适量的OH-离子，调节pH为7～8之间使微米金属溶液具有弱碱性，使微米金属颗粒表面带上负电，向纳米金属溶液里加入阳离子表面活性剂，使纳米金属颗粒表面带上正电；

c)分别对微米金属溶液与纳米金属溶液进行水浴加热，使其温度达到60℃～70℃；

d）将微米金属溶液与纳米金属溶液进行混合，并进行搅拌使二者充分接触，同时降低溶液温度为40～50℃，使两种颗粒进行自组装，反应时间控制为30min-45min；

e）对双金属溶液中的颗粒进行离心、清洗、干燥。

所述的双金属材料的制备方法，其中，所述微米金属溶液中，微米金属颗粒浓度为50～100mg/mL；所述纳米金属溶液中，纳米金属颗粒浓度为150～350mg/mL；微米金属颗粒和纳米颗粒的质量比为1：(2～4)。