[发明专利]一种具有显微扩散阻挡层的铜/硅封装材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有显微扩散阻挡层的铜/硅电子封装材料，其特征在于，包括占总重量20％--60％的颗粒尺寸为1-200μm的硅和占总重量为80％--40％的晶粒尺寸为45-300μm的铜，其中硅颗粒表面是由1nm-10μm厚度的氧化铝、氮化铝或二者复合构成的扩散阻挡层薄膜，铜构成连续基体组织。

2、一种具有显微扩散阻挡层的铜/硅电子封装材料的制备方法，其特征在于，用溶胶凝胶和预烧结技术在颗粒尺寸为1-200μm的硅粉末表面镀覆扩散阻挡层薄膜，其中扩散阻挡层薄膜由氧化铝、氮化铝或二者复合薄膜构成；然后，将占总重量为20％--60％的表面具有氧化铝、氮化铝或二者复合薄膜结构的改性硅粉与占总重量为80％--40％的晶粒尺寸为45-300μm的铜粉混合均匀，经10-200MPa冷压、500-1000℃烧结1-10小时的常规粉末冶金方法制备成致密的铜/硅复合材料。

3、根据权利要求2所说的制备方法，其特征在于，所说的在颗粒尺寸为1-200μm的硅粉末表面镀覆氧化铝扩散阻挡层薄膜可采用有机铝盐水解法，具体方法是：将异丙醇铝在去离子水中于20-100℃水解，其中异丙醇铝/去离子水的摩尔比小于或等于10％以形成氧化铝溶胶。将粒度为1-200μm、重量比小于或等于20％的硅粉倒入氧化铝溶胶中，充分搅拌后，在20-200℃间干燥1-10小时；干燥后的硅/氧化铝改性混合粉末在真空或还原气氛中在700-1400℃锻烧1-10小时；锻烧后的粉末可再次在氧化铝溶胶镀膜和二次锻烧处理，上述过程可反复进行一至五次，得到表面具有1nm-10μm厚氧化铝显微膜层包覆的改性硅粉。

4、根据权利要求2所说的制备方法，其特征在于，所说的在颗粒尺寸为1-200μm的硅粉末表面镀覆氮化铝扩散阻挡层薄膜可采用氧化铝碳热还原法，具体方法是：将上述涂镀氧化铝薄膜的硅粉与粒度小于20μm的碳粉按重量比大于或等于10∶1的比例混合，在1000-1500℃氮气气氛烧结1-20小时，制备出具有氮化铝薄膜结构的硅粉；烧结后的硅粉可在空气中650-750℃烧结1-5小时氧化除碳，并可再次进行溶胶镀膜和二次氮化烧结处理，上述过程可反复进行一至五次，得到表面具有1nm-10μm厚氮化铝显微膜层包覆的改性硅粉。

5、根据权利要求2所说的制备方法，其特征在于，所说的在颗粒尺寸为1-200μm的硅粉末表面镀覆氧化铝/氮化铝二者复合的扩散阻挡层薄膜交替可采用有机铝盐水解法与氧化铝碳热还原法，具体方法是：将异丙醇铝在去离子水中于20-100℃水解，其中异丙醇铝/去离子水的摩尔比小于或等于10％以形成氧化铝溶胶，将粒度为1-200μm、重量比小于或等于20％的硅粉倒入氧化铝溶胶中，充分搅拌后，在20-200℃间干燥1-10小时；干燥后的硅/氧化铝改性混合粉末与粒度小于20μm的碳粉按重量比大于或等于10∶1的比例混合，在1000-1500℃氮气气氛烧结1-20小时，制备出具有氮化铝薄膜结构的硅粉；烧结后的硅粉可在空气中650-750℃烧结1-5小时氧化除碳，得到表面具有第一层氮化铝显微膜层包覆的改性硅粉；之后，将具有氮化铝膜层的硅粉再次加入上述异丙醇铝与去离子水形成的氧化铝溶胶中，充分搅拌并在20-200℃间干燥1-10小时，干燥后的改性混合粉末在真空或还原气氛中在700-1400℃锻烧1-10小时，在硅粉表面得到第二层具有氧化铝显微膜层；上述过程可反复进行一至五次，得到表面具有1nm-10μm厚氧化铝/氮化铝二者复合显微膜层包覆的改性硅粉。