一种用于钎焊的基板及其制备方法以及钎焊的方法技术

本公开涉及一种用于钎焊的基板及其制备方法以及钎焊的方法，该用于钎焊的基板包括基板本体(1)、形成于所述基板本体(1)的至少一部分表面的凹槽(2)、以及沉积于所述基板本体(1)的形成有凹槽(2)的表面区域上的纳米颗粒层(4)。本公开通过在表面具有微米级别凹槽的基板本体表面沉积纳米颗粒层，能够提高用于钎焊的基板表面的润湿性能和润湿速度。采用本公开的用于钎焊的基板在进行钎焊时，能够增加钎焊接头的强度和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于钎焊的基板及其制备方法以及钎焊的方法
本公开涉及半导体
，具体地，涉及一种用于钎焊的基板及其制备方法以及钎焊的方法。
技术介绍
钎焊技术作为连接异种材料的主要手段之一，被广泛应用于航空航天、军工、真空设备等领域。而其中，钎料对被连接材料的润湿性及铺展能力是决定钎焊质量以及适用范围的最重要的特征。文献“D.QYu,JZhao,LWang.Improvementonthemicrostructurestability,mechanicalandwettingpropertiesofSn–Ag–Culead-freesolderwiththeadditionofrareearthelements[J].Journalofalloysandcompounds,2004,376(1):170-175.”公开了一种在钎料中添加稀土元素的方法，可在一定程度上解决钎料在基板上的润湿问题。但这种方法适用的钎料种类有限，且钎焊过程中会产生金属间化合物，对钎焊质量产生影响。因此，保持钎料元素组成不变，从改变基板表面结构出发改善钎料润湿性及铺展能力成为研究的主要方向之一。
技术实现思路
本公开的目的是：第一方面提供一种用于钎焊的基板，第二方面提供一种用于钎焊的基板的制备方法，第三方面提供一种采用本公开第一方面所提供的用于钎焊的基板进行钎焊的方法，本公开所提供的用于钎焊的基板以及采用本公开方法所制备的用于钎焊的基板具有高润湿性能和润湿速度。为了实现上述目的，本公开第一方面：提供一种用于钎焊的基板，包括基板本体、形成于所述基板本体的至少一部分表面的凹槽、以及沉积于所述基板本体的形成有凹槽的表面区域上的纳米颗粒层。可选的，所述凹槽的最大深度为5-200微米，最大宽度为10-200微米。可选的，所述凹槽的长度大于1毫米。可选的，沿垂直于凹槽的长度方向，所述凹槽的轮廓为选自弧形、“凵”形、“V”形和“U”形中的至少一种。可选的，沿凹槽的长度方向，所述凹槽形成为相互平行和/或相互交叉的多条。可选的，相互交叉的凹槽的夹角为60-90°，相邻两条平行的凹槽最深处的距离为10-500微米。可选的，所述纳米颗粒层的厚度为0.1-5微米，孔隙率为5-90体％，纳米颗粒层中纳米颗粒的直径小于1000纳米。可选的，所述基板本体的材料和纳米颗粒的材料各自独立地为金属材料、半导体材料、陶瓷材料或陶瓷基复合材料。本公开第二方面：提供一种用于钎焊的基板的制备方法，该制备方法包括：在基板本体的至少一部分表面上形成凹槽，所述凹槽的最大深度和最大宽度均小于1000微米；和在基板本体的形成有所述凹槽的表面区域沉积纳米颗粒层，得到用于钎焊的基板。可选的，所述凹槽的最大深度为5-200微米，最大宽度为10-200微米。可选的，所述凹槽的长度大于1毫米。可选的，沿垂直于凹槽长度的方向，所述凹槽的轮廓为选自弧形、“凵”形、“V”形和“U”形中的至少一种。可选的，沿凹槽长度的方向，所述凹槽形成为相互平行和/或相互交叉的多条。可选的，相互交叉的凹槽的夹角为60-90°，相邻两条平行的凹槽最深处的距离为10-500微米。可选的，所述纳米颗粒层的厚度为0.1-5微米，孔隙率为5-90体％，纳米颗粒层中纳米颗粒的直径小于1000纳米。可选的，采用选自机械加工、激光加工、电解、化学刻蚀、光刻、压印和3D打印中的至少一种方式在基板本体的表面形成所述凹槽；其中，所述基板本体的表面粗糙度小于5微米。可选的，该方法还包括：在基板本体的表面形成所述凹槽之后进行清洗杂质；其中，所述杂质包括颗粒物。可选的，所述沉积纳米颗粒层的方式为选自激光沉积、磁控溅射、匀胶法、物理气相沉积和化学气相沉积中的至少一种。可选的，所述基板本体的材料和纳米颗粒的材料各自独立地为金属材料、半导体材料、陶瓷材料或陶瓷基复合材料。本公开第三方面：提供一种本公开第一方面所提供的用于钎焊的基板进行钎焊的方法，该方法包括：在所述用于钎焊的基板的沉积有纳米颗粒层的表面区域施用钎料并进行钎焊。可选的，所述钎焊的条件包括：所述钎焊的温度为150-450℃，钎料为选自锡铅合金、锡锌合金、铅铋合金、镉锌合金、锡银合金、锡铜合金、锡铅银合金、锡铅铋合金、锡铅铜合金和锌铝铜合金中的至少一种；或者所述钎焊的温度为650-1150℃，钎料为选自铜银合金、铜银钛合金、铜铟钛合金、金银铜合金和镍铋硼合金中的至少一种。本公开通过在表面具有微米级别凹槽的基板本体的表面区域沉积纳米颗粒层，能够提高用于钎焊的基板表面的润湿性能和润湿速度。采用本公开的用于钎焊的基板进行钎焊时，能够增加钎焊接头的强度和可靠性。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。附图中仅以示意性的方式示出，不限制各个结构实际尺寸及各个结构之间的关系。在附图中：图1是本公开基板本体表面凹槽的一种具体实施方式的结构示意图。图2是本公开基板本体表面凹槽的另一种具体实施方式的结构示意图。图3是本公开用于钎焊的基板制备方法中清洗杂质步骤的一种具体实施方式的流程示意图。图4是本公开用于钎焊的基板一种具体实施方式的局部结构示意图。图5是本公开纳米颗粒层中纳米颗粒的粒径分布图(横坐标为颗粒直径，单位为nm；纵坐标为纳米颗粒数量比例百分数，％)。图6是本公开用于钎焊的基板另一种具体实施方式的局部结构示意图。附图标记说明1基板本体2凹槽3稀酸4纳米颗粒层5纳米颗粒具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。若无其它说明，本公开中凹槽的长度和凹槽的宽度均指凹槽沿平行于基板本体表面的方向所延伸的距离，且凹槽宽度延伸的方向垂直于凹槽长度延伸的方向，凹槽的长度大于凹槽的宽度。凹槽的深度是指凹槽垂直于基板表面向基板本体内部延伸的距离。如图4和6所示，本公开第一方面：提供一种用于钎焊的基板，包括基板本体1、形成于所述基板本体1的至少一部分表面的凹槽2、以及沉积于所述基板本体1的形成有凹槽2的表面区域上的纳米颗粒层4。根据本公开的第一方面，在表面带有凹槽的基板本体的表面沉积纳米颗粒层，能够使用于钎焊的基板表面形成大量微米和纳米级别的空隙以及通道，通过该空隙和通道对液体的毛细作用力，有效增大液体润湿过程所需的驱动力，提高液体在基板表面的润湿性能(降低液体的接触角，提高液体与基板的接触面积)和润湿速度，采用本公开的用于钎焊的基板在进行钎焊时，能够增加钎焊接头的强度和可靠性。根据本公开的第一方面，凹槽是指在基板本体表面形成的长条形的凹陷，可以为周期性或非周期性排布，具体形状可以如图1和图2所示。如图1所示，所述凹槽的最大深度(h)优选为5-200微米，最大宽度(w)优选为10-200微米。通过设置凹槽，可以使附着在用于钎焊的基板表面的液体沿着凹槽的长度、宽度和深度方向进行三维铺展，增加了液体在用于钎焊的基板表面的铺展驱动力，从而提高了基板的润湿性能和铺展速度。根据本公开的第一方面，如图1、2、4和6所示，沿垂直于凹槽长度的方向，所述凹槽的轮廓可以为选自弧形、“凵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于钎焊的基板，包括基板本体(1)、形成于所述基板本体(1)的至少一部分表面的凹槽(2)、以及沉积于所述基板本体(1)的形成有凹槽(2)的表面区域上的纳米颗粒层(4)。

【技术特征摘要】
1.一种用于钎焊的基板，包括基板本体(1)、形成于所述基板本体(1)的至少一部分表面的凹槽(2)、以及沉积于所述基板本体(1)的形成有凹槽(2)的表面区域上的纳米颗粒层(4)。2.根据权利要求1所述的用于钎焊的基板，其中，所述凹槽的最大深度为5-200微米，最大宽度为10-200微米。3.根据权利要求1所述的用于钎焊的基板，其中，所述凹槽的长度大于1毫米。4.根据权利要求1所述的用于钎焊的基板，其中，沿垂直于凹槽的长度方向，所述凹槽的轮廓为选自弧形、“凵”形、“V”形和“U”形中的至少一种。5.根据权利要求1所述的用于钎焊的基板，其中，沿凹槽的长度方向，所述凹槽形成为相互平行和/或相互交叉的多条。6.根据权利要求5所述的用于钎焊的基板，其中，相互交叉的凹槽的夹角为60-90°，相邻两条平行的凹槽最深处的距离为10-500微米。7.根据权利要求1所述的用于钎焊的基板，其中，所述纳米颗粒层的厚度为0.1-5微米，孔隙率为5-90体％，纳米颗粒层中纳米颗粒的直径小于1000纳米。8.根据权利要求1所述的用于钎焊的基板，其中，所述基板本体的材料和纳米颗粒的材料各自独立地为金属材料、半导体材料、陶瓷材料或陶瓷基复合材料。9.一种用于钎焊的基板的制备方法，该制备方法包括：在基板本体的至少一部分表面上形成凹槽，所述凹槽的最大深度和最大宽度均小于1000微米；和在基板本体的形成有所述凹槽的表面区域沉积纳米颗粒层，得到用于钎焊的基板。10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述凹槽的最大深度为5-200微米，最大宽度为10-200微米。11.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述凹槽的长度大于1毫米。12.根据权利要求9所述的制备方法，其中，沿垂直于凹槽长度的方向，所述凹槽的轮廓为选自弧形、“凵”形、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，张颖川，邹贵生，冯斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11