[发明专利]一种基于电化学沉积的金属微构件互联方法

说明书

一种基于电化学沉积的金属微构件互联方法，涉及一种金属微构件互联方法。目的是解决焊接对金属微构件进行互联时成功率低的问题。方法：金属微构件与导电基底接触，移液管内填充电解液，电解液为操作对象的金属盐溶液，移液管内电解液中放置导线并连接至电源阳极，导线的材料与沉积金属相同，导电基底连接电源阴极；移液管中的电解液与微构件连接成回路，通电后在阴极即金属微构件处发生还原反应，微构件与移液管之间生成金属沉积，此时金属沉积覆盖在金属微构件上，实现金属微构件之间的互联。互联时不会对金属微构件造成不可逆的损伤，互联的成功率能够达到100％，本发明能够连接多种类型的金属微构件。本发明适用于金属微构件的互联。

技术领域

本发明涉及一种金属微构件互联方法。

背景技术

微构件是指微米尺度的构件，较常见的是线状的金属微构件，如微铜线。通过焊接对金属微构件进行组装时，产生的高温会对构件造成变形、损坏等不可逆的损伤，导致互联失败，降低了组装的成功率。

发明内容

本发明为了解决现有采用焊接方法对金属微构件进行互联时成功率低的问题，提出一种基于电化学沉积的金属微构件互联方法。

本发明基于电化学沉积的金属微构件互联方法按照以下步骤进行：

步骤一、取管嘴半径为r_Nozzle、管嘴长度为L₁的移液管；

步骤二、计算稳态电流i；

所述稳态电流i的表达式为：

公式(1)中，Z是金属微构件的金属离子充电数；F是法拉第常数；D是离子的扩散系数；L₁是管嘴长度；c是电解液的浓度；d是管嘴直径；

步骤三、计算沉积金属的生长速率v；

所述沉积金属的生长速率v的表达式为：

公式(2)中，i表示稳态电流；M表示沉积金属的摩尔质量；n表示沉积金属离子的带电数；F为法拉第常数；ρ为沉积金属的密度；D_w为沉积金属的直径；

步骤四、计算得到高度为L的沉积金属所需的沉积时间t；

步骤五、进行互联

将金属微构件置于导电基底上，向移液管内填充电解液，在移液管进口端套设转接套管，转接套管另一端连接进气管，在转接套管侧壁开口，将微电极一端从转接套管侧壁开口插入至电解液内部，然后密封转接套管侧壁开口，微电极另一端连接至电源阳极，导电基底连接电源阴极，将移液管固定到微动平台上，利用微动平台将移液管移动到金属微构件上方；

向移液管的进气管通入气体，使移液管管嘴端面的电解液形成凸出的电解液表面，同时利用降低移液管至当移液管管嘴端面接触金属微构件，然后开启电源施加步骤三计算得到的稳态电流i进行沉积，沉积时利用微动平台提升移液管，提升速率与沉积金属的生长速率v相同，达到沉积时间t后撤离移液管，即完成金属微构件互联。

进一步地，步骤一、步骤二和步骤五中所述电解液中的金属元素与金属微构中的金属元素相同。

进一步地，所述电解液的浓度为100～300mol/m³。

进一步地，步骤三所述沉积金属直径D_w的获取方法为：取与金属微构件材质相同的金属板材，将金属微构件置于导电基底上，向移液管内填充电解液，在移液管进口端套设转接套管，转接套管另一端连接进气管，在转接套管侧壁开口，将微电极一端从转接套管侧壁开口插入至电解液内部，然后密封转接套管侧壁开口，微电极另一端连接至电源阳极，导电基底连接电源阴极，将移液管固定到微动平台上，利用微动平台将移液管移动到金属板材上方；