銅是人類使用最廣泛的金屬材料之一,在各類電子產(chǎn)品中銅也被大量使用,釬料在銅表面潤濕性的優(yōu)劣往往決定焊點(diǎn)質(zhì)量�；灞砻嫖⒂^結(jié)構(gòu)是影響潤濕鋪展過程的一個(gè)重要因素,根據(jù)毛細(xì)作用原理,基板表面的微槽結(jié)構(gòu)具有促進(jìn)釬料潤濕鋪展的潛在可能。而目前關(guān)于基板表面微觀結(jié)構(gòu)對(duì)潤濕調(diào)控的研究主要集中在超疏水和超親水表面的制備。而關(guān)于釬料在微結(jié)構(gòu)化基板表面的潤濕行為沒有形成統(tǒng)一的潤濕理論且存在爭議:一方面認(rèn)為基板表面的微槽結(jié)構(gòu)能夠提供額外的毛細(xì)作用力,促進(jìn)釬料的潤濕鋪展,但也有人認(rèn)為基板表面的微凸結(jié)構(gòu)對(duì)三相線的移動(dòng)起到釘扎作用,所以導(dǎo)致釬料在基板表面潤濕角的增大。所以基板表面微觀結(jié)構(gòu)對(duì)潤濕過程的影響機(jī)制還有待進(jìn)一步探討�；灞砻嫖⒂^結(jié)構(gòu)在什么條件下能夠促進(jìn)潤濕鋪展?在什么情況下又能夠阻礙潤濕鋪展?這將是本課題研究解決的主要問題。首先利用納秒激光打標(biāo)機(jī)在銅基板表面構(gòu)造不同的表面形貌,結(jié)合座滴法研究了真空條件和實(shí)況條件下純錫在微結(jié)構(gòu)化銅基板表面的潤濕行為,通過觀察其界面微觀結(jié)構(gòu)揭示了潤濕鋪展機(jī)制。另外研究了鎵銦共晶合金在微結(jié)構(gòu)化銅基板表面的潤濕行為。以下是通過研究得出的主要結(jié)論:（1）在溫度為250℃,真空度為1×... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

固體表面三種潤濕狀態(tài)

碩士學(xué)位論文31.2.1楊氏方程接觸角（也稱潤濕角）是指在實(shí)際大氣環(huán)境下，流動(dòng)液體與固態(tài)基板表面所形成的夾角。接觸角又分為動(dòng)態(tài)接觸角和平衡接觸角，動(dòng)態(tài)接觸角是指液滴在潤濕鋪展的過程中瞬時(shí)的接觸角；而平衡接觸角是指液體在固態(tài)基板表面不再流動(dòng)，在平衡條件下所得到的接觸角。如圖1.2所示，在理想條件下，潤濕平衡的液體在光滑固體表面滿足楊氏方程[19]，材料的表面張力與最終平衡接觸角的大小具有直接關(guān)系。接觸角與表面張力之間的楊氏方程為：=（1-1）其中、和分別為固/氣、固/液和液/氣之間的表面張力大小，θ為接觸角，根據(jù)接觸角的大小潤濕性可分為下面幾類：（1）完全潤濕：液滴在固體基板完全鋪展，此時(shí)的接觸角減小至0°或者太小而無法測量，即θ=0°。（2）潤濕狀態(tài)：又稱親水狀態(tài)，液體在固體基板表面經(jīng)過一定的鋪展過程，液體與基板表面之間形成小于90°，大于0°的接觸角，即0°＜θ＜90°。當(dāng)接觸角小于5°時(shí)，稱為超親水狀態(tài)。（3）臨界狀態(tài)：當(dāng)接觸角為90°時(shí)，稱為潤濕狀態(tài)和非潤濕狀態(tài)的臨界狀態(tài)。（4）非潤濕狀態(tài)：又稱疏水狀態(tài)，是指液體與固態(tài)基板表面之間形成的接觸角大于90°，但小于180°的一種潤濕狀態(tài)，即90°＜θ＜180°，當(dāng)θ＞150°時(shí)成為超疏水狀態(tài)。（5）完全不潤濕狀態(tài)：當(dāng)接觸角為180°時(shí)是一種理想的超疏水狀態(tài)，但在實(shí)際中由于液滴自身重力的作用，理想的超疏水狀態(tài)在實(shí)際中是不存在的。圖1.2楊氏方程平衡示意圖1.2.2Wenzel模型理想光滑的基板表面的最終接觸角可以利用楊氏方程進(jìn)行計(jì)算獲得，但是在實(shí)際生產(chǎn)及應(yīng)用中，基板并非是理想的光滑表面，實(shí)際的基板表面均具有一定的粗糙度，液滴在粗糙表面的潤濕行為比在理想狀態(tài)下更為復(fù)雜。1937年，美國科學(xué)家Wenzel?

狀態(tài)時(shí)，表面粗糙度的增加有益于液體的進(jìn)一步潤濕鋪展。（2）當(dāng)θY＞90°時(shí)，cosθY＜0，即θ＞θY。即當(dāng)液體在原始基板表面為非潤濕狀態(tài)時(shí)，表面粗糙度的增大不利于液滴的潤濕鋪展，從而導(dǎo)致較大的接觸角。根據(jù)Wenzel模型，我們可以得到如果原始的基板材料是潤濕的，則基板表面引入粗糙度后會(huì)促進(jìn)潤濕，從而得到超親水表面。但是，如果液滴在原始基板表面為不潤濕的狀態(tài)，則粗糙度的引入會(huì)形成疏水表面，甚至達(dá)到超疏水狀態(tài)。所以根據(jù)Wenzel理論模型可以構(gòu)造出親水和疏水的功能性基板表面，具有重要的應(yīng)用前景。圖1.3Wenzel理論模型示意圖1.2.3Cassie模型隨著技術(shù)發(fā)展和研究的不斷進(jìn)步，研究者發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過程中并非所有在粗糙基板表面的潤濕過程滿足Wenzel理論模型。鑒于Wenzel理論模型的不足，1944年Cassie和Baxter在Wenzel理論模型的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充修繕，得到Cassie理論模型[21]。如圖1.4所示，Cassie理論模型認(rèn)為液滴在粗糙基板表面的潤濕過程并非只有Wenzel理論模型所描述的液滴會(huì)完全填充的情形，也有可能液滴懸浮在基板表面，液滴與微槽的底部形成空氣薄膜。這時(shí)，液滴底部的接觸形式分為兩部分：一部分是液滴與基板原有結(jié)構(gòu)接觸，另一部分則是液滴與空氣接觸，像這種固-液-氣組成的復(fù)合界面稱之為Cassie界面。Cassie方程的表達(dá)式為：=11+22(1-3)上式中1、2為液滴與固態(tài)基板表面和空氣接觸面積的面積百分比，所以1+2=1，1、2為兩種不同接觸面的接觸角，為液滴在粗糙基板表面的表觀接觸角。在模型計(jì)算中認(rèn)為液滴與空氣的接觸角為180°，即2=180°，將2帶入式1-3，可將Cassie方程進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為下式：

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3466990