一种用于低温电子装联的电极制备方法与电极技术

本发明专利技术提供了一种用于低温电子装联的电极制备方法，包括以下步骤：S1:在洁净的金属片材上使用冷喷涂的方式进行增材制造，形成金属过渡层；S2:在所述金属过渡层上制备纳米金属焊接层，获得电极。本发明专利技术还提供了一种电极。本发明专利技术的有益效果是：制备得到的电极适用于低温电子装联，可以满足低温加工、高可靠性的需求。高可靠性的需求。高可靠性的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于低温电子装联的电极制备方法与电极


[0001]本专利技术涉及电极，尤其涉及一种用于低温电子装联的电极制备方法与电极。

技术介绍

[0002]在电池、电源、微电子等领域，电极的电子装联是实现元器件电气连接的必要途径。传统的电极装联通过固相焊接、钎焊、熔化焊等方式进行。随着电子器件向高度集成化、高可靠寿命的方向发展，电极装联必须考虑器件的耐温性能、应力敏感性和焊点的耐久度等要求。
[0003]传统的电极装联通过固相焊接、钎焊、熔化焊等方式进行。固相焊接如超声焊接、平行缝焊等，特点是需要输入高频率超声波或高密度电流。钎焊焊接如银铜共晶焊料和锌铝焊料等，通过熔化
‑
凝固的方式完成连接。熔化焊一般采用激光焊接的方式进行，通过激光将被焊接电极和被焊接母材界面加热到熔化温度，随后冷却凝固形成接头。
[0004]固相焊接如超声焊接、平行缝焊都需要向电极输入高密度能量，易造成敏感元器件如芯片、柔性基板的变形和击穿。钎焊焊接需要400
‑
700℃的高温环境，易造成元器件的热损伤。熔化焊会导致电极接头处存在较大的机械应力，不利于长期服役可靠性。
[0005]传统焊接方式均存在能量输入高、焊点装配应力大的问题，难以满足现阶段电极高可靠装联的需求。因此有必要开发一种适用于低温电子装联的电极材料，满足低温加工、高可靠性的需求。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种用于低温电子装联的电极制备方法与电极。
[0007]本专利技术提供了一种用于低温电子装联的电极制备方法，包括以下步骤：S1: 在洁净的金属片材上使用冷喷涂的方式进行增材制造，形成金属过渡层；S2: 在所述金属过渡层上制备纳米金属焊接层，获得电极。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1形成的金属过渡层与金属片材为同质或异质金属。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1中金属片材为铜、银、镍、钼、钨、金、铁、钴、铬、锰中的任意一种或其任意组合所组成的合金。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1中金属片材的厚度为20μm
‑
1000μm。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1中冷喷涂的压缩空气压力为10psi
‑
15psi，粒子流速为500m/s
‑
700m/s，金属粒子的形状为球形、方形、片状、棒状中的任意一种，粒径范围为1μm
‑
10μm。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1中金属过渡层的元素为银、铜、镍、锡、金、铅、铟、铋中的任意一种或其任意组合所构成的合金。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2中纳米金属焊接层的制备方法为激光真空
沉积方法或磁控溅射沉积方法。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述激光真空沉积方法使用皮秒激光器，脉冲宽度选择5ps
‑
20ps，脉冲激光能量选择200μJ，真空度小于1
×
10
‑3Pa，沉积靶材纯度大于99.9%；所述磁控溅射沉积方法使用直流溅射设备，溅射运行功率为50W
‑
100W，沉积速率为20nm/min
‑
50nm/min，真空度小于1
×
10
‑4Pa，沉积靶材纯度大于99.9%。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2中纳米金属焊接层的元素为银、铜、镍、金中的任意一种或其任意组合所构成的合金，所述纳米金属焊接层的纳米金属沉积颗粒尺寸为20nm
‑
100nm，沉积层厚度为100nm
‑
500nm。
[0016]本专利技术还提供了一种电极，采用如上述中任一项所述的方法制备得到。
[0017]本专利技术的有益效果是：制备得到的电极适用于低温电子装联，可以满足低温加工、高可靠性的需求。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的方案。
[0019]图1是本专利技术一种用于低温电子装联的电极制备方法的流程图。
具体实施方式
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0021]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0022]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0023]下面结合附图说明及具体实施方式对本专利技术作进一步说明。
[0024]关键术语的定义如下：低温电子装联：意为使用150
‑
250℃加工温度完成电极焊接。
[0025]电极：意为可提供导电、导热通路的金属片材结构。
[0026]如图1所示，一种用于低温电子装联的电极制备方法，其目的是制备可用于低温电
子装联的电极。首先在金属片材（又称金属电极片）上进行冷喷涂，形成同质或异质的金属过渡层2，而后在金属过渡层2上制备纳米金属焊接层3。
[0027]具体的制备流程如下：S1: 在洁净的金属片材上使用冷喷涂的方式进行增材制造，形成金属过渡层；S2: 在金属过渡层上制备纳米金属焊接层，获得电极结构。
[0028]实施例1：所述步骤S1中，金属片材为铜银合金，厚度为500μm，冷喷涂的压缩空气压力为13psi，粒子流速为600m/s，金属粒子的形状为球形，粒径为5μm，过渡金属层的元素为银；所述步骤S2中，纳米金属焊接层的制备方法可以为激光真空沉积，使用皮秒激光器，脉冲宽度选择15ps，脉冲激光能量选择200μJ，真空度小于1
×
10
‑3Pa，沉积靶材纯度大于99.9%，纳米金属焊接层的元素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于低温电子装联的电极制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1: 在洁净的金属片材上使用冷喷涂的方式进行增材制造，形成金属过渡层；S2: 在所述金属过渡层上制备纳米金属焊接层，获得电极。2.根据权利要求1所述的用于低温电子装联的电极制备方法，其特征在于：所述步骤S1形成的金属过渡层与金属片材为同质或异质金属。3.根据权利要求1所述的用于低温电子装联的电极制备方法，其特征在于：所述步骤S1中金属片材为铜、银、镍、钼、钨、金、铁、钴、铬、锰中的任意一种或其任意组合所组成的合金。4.根据权利要求1所述的用于低温电子装联的电极制备方法，其特征在于：所述步骤S1中金属片材的厚度为20μm
‑
1000μm。5.根据权利要求1所述的用于低温电子装联的电极制备方法，其特征在于：所述步骤S1中冷喷涂的压缩空气压力为10psi
‑
15psi，粒子流速为500m/s
‑
700m/s，金属粒子的形状为球形、方形、片状、棒状中的任意一种，粒径范围为1μm
‑
10μm。6.根据权利要求1所述的用于低温电子装联的电极制备方法，其特征在于：所述步骤S1中金属过渡层的元素为银、铜、镍、锡、金、铅、铟、铋中的任意一种或其任意组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨敏，孙树福，
申请(专利权)人：深圳芯源新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：