[發明專利]一種微米/納米尺度導電材料的焊接方法

有效

• 申請號: 201310360044.0
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN103449359A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 單智偉;張朋誠;陳亮;代濤;汪承材
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B23K28/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于小尺度材料焊接技術領域，具體涉及一種微米/納米尺度導電材料的焊接方法。

背景技術

微米/納米尺度材料的焊接，一直是微米/納米尺度材料加工的一個熱點，也是微米/納米機械電子（MEMS/NEMS）器件自下而上(Bottom-up)組裝過程中的重大難題。在微米/納米機械電子（MEMS/NEMS）器件中，需要在材料間形成穩定的物理接觸和電接觸，而微米/納米尺度材料的焊接技術可以滿足以上條件。對于微米/納米尺度材料的焊接需要滿足速度快，精度高，接觸牢固，材料損傷小，無污染，對材料要求低，成本低等要求。現有的應用于微米/納米尺度材料焊接的技術都有自身的不足，難以達到以上所有要求，如離子束沉積，其沉積離子一般作為外來污染，并且對材料損傷較大，成本較高；冷焊接技術(Cold?welding?of?ultrathin?gold?nanowires，Yang?Lu，JianYu?Huang等，NATURE?NANOTECHNOLOGY，Nature?Nanotechnology5，218-224(2010))，即利用分子擴散使材料實現焊接，但只對10nm以下的少數金屬材料適用；自適應的等離子焊接（Self-limited?plasmonic?welding?of?silver?nanowire?junctions，Erik?C.Garnett,Wenshan?Cai等，Nature?Materials11,241–249(2012))，采用鹵素燈照射進行焊接，其焊接強度不高，并且只適用于少數材料；采用超聲振動壓焊（Ultrasonic?nanowelding?of?carbon?nanotubes?to?metal?electrodes，Changxin?Chen,Lijun?Yan等，Nanotechnology17,2192–2197(2006)))，對于材料的損傷較大，且不能精確控制；采用探針加熱進行焊接，由于探針的熔點限制，只適用于少數材料。

發明內容

本發明為了克服以上技術問題提供一種微米/納米尺度導電材料的焊接方法，能夠實現微米/納米導電材料的焊接，克服其他焊接方法中對焊接材料污染，損傷大，接觸不牢,成本高等缺點。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種微米/納米尺度導電材料的焊接方法，包括以下操作：

1）在顯微觀察下，分別將具有放電尖端的待焊接的導電材料夾持后，將焊接部位的放電尖端與放電尖端間距100～1000nm對準；

2）將待焊接的導電材料分別連通直流電源的正負極，然后將放電尖端與放電尖端逐漸靠近；直流電源的正負極之間還設有限流電阻；

3）在逐漸靠近時放電尖端之間發生放電，放電產生的熱量熔化放電尖端，熔化后的放電尖端接觸并融合，限流電阻被導通，焊接部位放電消失，待冷卻之后，焊接完成。

所述的放電尖端的曲率半徑為50nm～10μm，直流電源的電壓為1～60V。

所述的放電尖端的曲率半徑、直流電源的電壓的選擇為：

15V/μm<UR<25V/μm(R<0.5μm)U=D×2V/μm+11(0.5μm<D<10μm)]]>

其中，U為直流電源的電壓，R為放電尖端的曲率半徑。