CN111702368A - 一种金属气凝胶基预成型焊片的制备方法及封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金属气凝胶基预成型焊片的制备方法及封装方法，所述金属气凝胶基预成型焊片的制备方法包括以下步骤：准备金属气凝胶基体，对其进行清洗和表面裁切；将所得的金属气凝胶基体进行压缩，经过裁切得到预成型焊片。采用金属气凝胶基预成型焊片进行封装时，根据焊接结构对其进行加工，使尺寸和形状适应；然后将加工后的金属气凝胶基预成型焊片放置在待焊位置，对准、加压，并施加焊接载荷，完成封装。本发明技术方案所得纳米金属气凝胶基材料具有良好的可变性性能、结构适应性和材料兼容性；不含额外的助焊剂及保护剂等，且所需焊接温度低、焊点完整性高、焊后强度及高温性能好，能够解决异质材料的大尺寸低温封装、高温服役难题。

Description

一种金属气凝胶基预成型焊片的制备方法及封装方法

技术领域

本发明涉及电子封装材料及技术领域，尤其涉及一种金属气凝胶基预成型焊片的制备方法及封装方法。

背景技术

随着电子工业的不断革新和第三代宽禁带半导体碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）的发展，电子***的集成度和功率密度日益提高，具有高温（> 250 ℃）服役需求的功率电子器件得到了越来越广泛的应用。然而，传统的封装材料和技术难以满足该类器件的封装和服役要求。常见的Sn基焊料熔点较低，在高温情况下将直接失去结构强度和稳定性；高铅焊料具有严重的环境毒性；An-Sn系高温钎料合金的成本极高，Zn基、Cu基、Al基等焊料容易氧化、可焊性较差；Au-Au互连和Si-Si互连等方法对表面平整度的要求极高；同时这些材料所需较高的焊接工艺温度也会引起电子***内部基板、线路、热敏感器件的热损伤，甚至失效，因此亟待具有低温封装要求和高温服役性能的新型封装材料。

由于纳米尺寸效应，当材料的尺寸达到纳米量级（1-100 nm）时，其表面活性将大幅提高，并引起熔点的显著降低。例如，银的熔点为961 ℃，但纳米银在250-300 ℃即可完成烧结，形成性能接近银单质的块体材料。因此，以纳米材料作为封装材料能够在较低的温度条件实现高温服役的互连需求。然而，电子元器件的集成和封装结构越来越复杂，电子***中不断出现腔体、曲面、阶梯集成等特殊结构。现有的纳米银焊膏难以满足此类结构的封装需求，不仅难以涂敷，且由于助焊剂、表面活性剂等组分的挥发，易导致孔洞、强度不足等可靠性问题，甚至虚焊、失效。因此，亟需研发一种具有复杂结构自适应焊接能力的封装材料。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种金属气凝胶基预成型焊片的制备方法及封装方法，采用具有柔弹性的金属气凝胶作为材料基底，得到的预成型焊片兼备良好的变形性、可焊性和物理、化学性能，可以实现各种复杂结构和材料的自适应焊接。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种金属气凝胶基预成型焊片的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤S1，准备金属气凝胶基体，对金属气凝胶基体进行清洗和表面裁切，去除残余试剂和不均匀区；

步骤S2，将所得的金属气凝胶基体进行压缩，经过裁切得到预成型焊片。

气凝胶是一种以气体为分散介质的凝胶材料，其内部固体相尺寸和孔隙结构大小均为纳米量级，因而也具有纳米材料的尺寸效应以及低温烧结、高温服役的材料优势。气凝胶材料内部为由纳米线交织而成的连续的三维立体网络，且宏观结构具有优秀的弹柔性和变形能力，可置于凹面、曲面、环形、阶梯状等各种复杂结构界面，自适应匹配并填充焊接区域，因此是一种具有显著应用和性能优势的封装材料，所以有望解决本发明背景技术的封装难题。

作为本发明的进一步改进，所述金属气凝胶基体的材料包括银、铜、镍、金、锡等金属材料中的至少一种。即可以采用其中的一种，或者两种以上的复合。

作为本发明的进一步改进，所述金属气凝胶基体内部为金属纳米线组成的三维立体网络。进一步的，所述金属纳米线的直径为20-1000 nm，所述金属纳米线的线间空隙尺寸为50 nm-10 μm，密度为1-600 mg/cm³。采用此技术方案，能够利用纳米材料的尺寸效应，有效提高材料的可变形能力和焊接性，并降低所需制作成本。

作为本发明的进一步改进，所述金属气凝胶基体的厚度为5-100 mm。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中，所述金属气凝胶基体通过絮凝-冷冻固化或基于三维生长活性剂的“一步式”液相还原的方法实现纳米相之间的交联，并采用超临界干燥或冷冻干燥方法去除残余溶剂。

其中，基于三维生长活性剂的“一步式”液相还原的方法反应流程简单，环境及设备要求低，可以保证纳米线的三维生长过程快速、充分进行，形成凝胶组织，能够有效去除未完全反应的前驱体、表面活性剂和有机溶剂等，并可避免干燥过程中气凝胶结构由于液体表面张力的作用而坍塌或者损坏。而絮凝-冷冻固化方式以纳米线为原料，制作及清洗过程较为复杂，但可以进行大规模干燥，制备效率较高。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中，所述基于三维生长活性剂的“一步式”液相还原所得金属气凝胶基体采用以下步骤制备：预制三维生长活性剂，即将活性基体材料加入到溶剂中混合，得到三维生长活性剂；混合金属前驱体、表面活性剂、三维生长活性剂，搅拌均匀；放入密闭的反应模具中进行加热，反应得到与模具表面结构相同且内部含有溶剂的金属气凝胶基组织；将气凝胶半成品取出，清洗去除残余溶剂、游离纳米线单体和活性剂，干燥，最终得到具有三维立体结构的金属气凝胶基组织。得到的金属气凝胶基组织为果冻状的块体，其内部组织为相互交联为泡沫状的纳米线连续网络结构。这种气凝胶的制备工艺简单可控且稳定，适合于大规模工业生产。作为本发明的进一步改进，所述活性材料基体为木质素、纤维素、氨基酸、石蜡材料及前述材料的分解产物中的一种或几种的混合物。

作为本发明的进一步改进，所述三维生长活性剂中溶剂的质量比不小于70%；所述溶剂为丙酮、乙醇或多元醇。所述混合的方式为采用加热、搅拌、球磨等方式进行混合。

作为本发明的进一步改进，将活性材料基体进行清洗和活化后再加入到溶剂中混合溶解，得到三维生长活性剂。所述溶解为借助加热、搅拌、球磨等进行的溶解或分散。

作为本发明的进一步改进，所述金属前驱体、表面活性剂为制备Ag、Cu、Ni或Au等纳米线所需的相应的反应试剂。进一步的，所述金属前驱体为制备Ag、Cu、Ni或Au等金属纳米线所需的相应的盐或有机化合物，所述表面活性剂为相应的PVP、水合肼、葡萄糖等常用表面活性剂。

进一步的，所述混合金属前驱体、表面活性剂、三维生长活性剂的方式为电磁或机械搅拌，搅拌速度为100-400 rpm，以保证形核的稳定性，并抑制晶核过度生长。

作为本发明的进一步改进，所述密闭的反应模具为由聚四氟乙烯、不锈钢或其他不与溶剂发生物理及化学反应的材料所制的具有内部腔体的模具。

作为本发明的进一步改进，所述密闭的反应模具的内部腔体深度不大于50 mm。这是由于气凝胶及纳米线的生长往往受氧化过程的影响，即使使用更深的腔体，也无法取得更大尺寸的气凝胶，只有当加入其他氧化剂如H₂O₂、O₃、Fe³⁺等提高反应活性时，才能使用更深的腔体。

作为本发明的进一步改进，所述清洗采用浸泡+连续溶剂置换的方式。进一步的，置换过程中，溶剂完全淹没金属气凝胶组织，置换过程依次使用去离子水-丙酮/乙醇-去离子水或单一溶剂，溶剂的置换速度为1-50 ml/min，置换时间为0.5-24 h。溶剂置换速度过快，易引起凝胶结构的破损，置换速度过慢则无法实现凝胶内部的清洗，而0.5 h是高置换速度条件下保证清洗效果所需的最短置换时间。

作为本发明的进一步改进，采用超临界干燥或超低温N₂冷冻+真空冷冻干燥的方式进行干燥。采用本发明的技术方案得到的纯金属气凝胶具有三维立体结构，其为完全由纳米线交联组成的泡沫状柔性块体材料。上述干燥方法可以避免气凝胶网络结构由于液体表面张力作用而造成坍塌或损坏。

作为本发明的进一步改进，步骤S1还包括对所述金属气凝胶基体进行表面改性。进一步的，所述表面处理为表面活化、接枝官能团或沉积界面过渡材料。进一步的，所述沉积界面过渡材料为通过填充液态高分子材料单体、纳米颗粒，以及采用化学镀、电化学镀、表面喷涂或气相沉积Ni、Au、Sn或Ti金属层完成。

采用该技术方案，可以在不损伤金属气凝胶基体、不影响焊片自适应变形能力的条件下，提高预成型焊片对各种材料的润湿性和界面反应能力，从而改善焊接质量和界面冶金反应效果。

作为本发明的进一步改进，步骤S2的压缩过程中，对金属气凝胶进行加热或施加保护性、还原性气氛。采用该技术方案，能够提高金属气凝胶的空间密度和结构稳定性，在不影响其焊接性能的基础上，提高可加工性、易用性和存储、运输性能。

作为本发明的进一步改进，所述预成型焊片的厚度为2-1000 μm。

本发明还公开了一种金属气凝胶基预成型焊片，其采用上述任意一项所述的金属气凝胶基预成型焊片的制备方法得到。

本发明还公开了如上所述的金属气凝胶基预成型焊片的封装方法，其包括以下步骤：

S11，根据焊接结构，对所述金属气凝胶基预成型焊片进行加工，使尺寸和形状适应；

S12，将步骤S11加工后的金属气凝胶基预成型焊片放置在待焊位置，对准、加压，并施加焊接载荷，完成封装。其利用了金属气凝胶在压力作用下可变形、适应、填充待焊区域。

采用此技术方案，具有柔弹性的金属气凝胶能根据待焊区域的结构发生变形，从而匹配、填充焊接界面，完成复杂结构的均匀、可靠互连；结合各焊接载荷，更可优化焊接效率和热影响区，解决各种结构、材料的低温、高效焊接难题。

这种具有柔弹性的金属气凝胶可置于具有平面、凹面、曲面等各种复杂结构的待焊接件表面，采用但不限于热压焊的方式，调整适当的工艺参数进行烧结焊接。这种三维网状结构的金属气凝胶基材料在烧结后具有致密的结构，从而使得焊接后的剪切强度较高，同时金属银低的导电率满足了大多数电子器件对于互连材料的要求。采用纳米金属气凝胶基材料与纳米银预成型片以及纳米银膏对比，其焊接场合更加灵活易用，焊接出的产品性能更好、可靠性更高；与传统的焊料相比，由于纳米材料的特性，纳米金属气凝胶基预成型焊片具有低温烧结高温服役的优势，可适用于对温度敏感的高功率电子器件的封装。

作为本发明的进一步改进，步骤S12中，所述待焊区域为包含凹凸面、曲面、锯齿面、环行面、阶梯结构的二维或三维结构。

作为本发明的进一步改进，步骤S12中，所述对准、加压的压力为0.01-20 MPa，所述焊接载荷为强压力、温度、激光、微波、超声或电流，焊接的时间为3 s-20 min。采用该技术方案，可以选择不同的焊接工艺以满足不同的焊接需求，特别是通过强压力、微波和超声，甚至可在无需整体加热的情况下实现冷焊接，进一步提高焊接工艺可行性和兼容性。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

第一，本发明技术方案所得纳米金属气凝胶基材料具有良好的可变性性能、结构适应性和材料兼容性。该材料可以便捷的置于凹凸面、曲面、锯齿面等复杂待焊接件表面，并通过自身的结构变形匹配各种复杂焊接结构，形成立体接头；进一步的，借助适当的表面改性，更可改善其对不同材料的润湿性和界面反应特性，从而在各种异质材料间形成致密、可靠的互连结构。

第二，本发明技术方案所得金属气凝胶基材料所需焊接温度低、焊后强度高、高温性能好，其内部三维网络单体的尺寸和孔隙结构为纳米量级，因此其烧结温度明显低于普通块体材料，借助强压力、超声、微波、感应加热等特殊纳米焊接工艺，更可进一步降低焊接所需温度，因而能解决异质材料的低温封装、高温服役难题。

第三，本发明技术方案所得金属气凝胶基材料的制备工艺简单、可加工性强且成本较低，通过调整模具的结构和裁切路径就可制备具有特定尺寸、形状及空间密度的气凝胶材料；与传统焊接材料相比，该材料不含额外的助焊剂、保护剂等，避免了封装结构的污染以及助焊剂气体挥发带来的孔洞问题，因此焊接质量更加稳定、可靠性更高，特别能够解决大面积尺寸器件的封装难题；结合各种焊接技术如激光局部加热、感应加热、超声摩擦焊接等，也可提高焊接效率，从而满足各种异质材料大规模焊接的生产需求。

附图说明

图1是本发明实施例1得到的金属气凝胶的结构示意图；其中，（a）为金属气凝胶的宏观图，（b）为金属气凝胶的微观结构图，（c）为金属气凝胶中金属纳米线的微观结构图。

图2是本发明实施例1所述银纳米线气凝胶基预成型焊片在凸面结构中的焊接示意图。

图3为本发明实施例2所述含纳米银的纳米铜线气凝胶基预成型焊片在阶梯结构中的焊接示意图。

具体实施方式

下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

实施例1

一种银纳米线气凝胶基预成型焊片及其封装方法，其具体方法包括：

（1）使用木质素和氨基酸水解单体制备三维生长活性剂，并混入金属前驱体（AgNO₃）、表面活性剂（PVP）、氧化剂（FeCl₃）等，搅拌均匀；放入密闭的反应模具中进行加热，反应得到内部含有溶剂的银纳米线气凝胶基组织，使用氯化钠溶液（1M）清洗所得银纳米线凝胶组织，去除其内部残余的反应试剂和游离的纳米线单体，再次干燥后，使用低压电子束进行表面裁切去除不均匀区，得到约5 mm厚的银纳米线气凝胶；得到的银纳米线气凝胶的结构示意图如图1所示。

（2）对所得洁净的银纳米线气凝胶基体热压，开展预烧结，再裁切为与焊接区域尺寸相同的气凝胶预成型片，其厚度为20 μm，热压温度为200 ℃，热压时间为10 min；

（3）如图2所示，将所得的银纳米线气凝胶基预成型焊片1放置在第一待焊凸面2和第二待焊凹面3之间，对准并施加2 MPa压力，进行焊接，焊接温度250 ℃，焊接时间10 min ；

本实施例中银纳米线气凝胶的制备工艺和焊接工艺过程简单可控，与现有封装设备和工艺完全兼容，焊接过程中气凝胶能充分填充弧形连接区域，焊接温度低（200-250 ℃），所得接头具有较好的剪切强度（>20 MPa），且在400 ℃以上的高温条件下仍具有一定的结构强度（>10 MPa），具有低温封装、高温服役性能。

实施例2

一种掺杂纳米银的纳米铜线气凝胶基预成型焊片的封装方法的应用，其具体方法包括：

（1）使用硝酸银作为前驱体、PVP作为表面活性剂、氯化铁作为氧化剂、乙二醇作为溶剂，通过液相还原法制备纳米银颗粒，其平均粒径为30-50 nm；使用去离子水和酒精重复清洗所得纳米银颗粒，并在50 ℃下进行干燥，得到干净的纳米银颗粒；

（2）以五水合硫酸铜为前驱体、一水合次亚磷酸钠为还原剂、一缩二乙二醇为溶剂、PVP为表面活性为还原剂、通过液相还原法制备铜纳米线，使用乙醇、去离子水溶液重复清洗、离心所得铜纳米线，去除残余反应试剂；并采用甲酸水溶液（2.5 vol.%）和溴化钠溶液（1.5M）去除纳米线表面残余的活性剂；最终，使用去离子水再次重复进行2-3次清洗、离心，得到洁净的铜纳米线单体。

（3）将所得洁净的纳米线单体（1 g）重新分散在少量去离子水(50 ml)中，得到高浓度的纳米线悬浊液；将该悬浊液放在置在经液氮预冷的铜柱上，诱发水的定向凝固结晶，促使铜纳米线延特定方向和位置分布；再经冷冻干燥得到铜纳米线网络结构；之后在250℃氮气条件下预烧结1小时，形成连续的铜纳米线气凝胶组织。

（4）以去离子水作为溶剂，借助溶剂置换的方法将上述纳米银分散于铜纳米线网络之间的空隙；并使用低温冷冻干燥技术去除铜纳米线凝胶中的残余溶剂，再使用小功率激光器去除表面不均匀区，得到约70 mm厚的掺杂有纳米银的铜纳米线气凝胶；

（5）对铜纳米线气凝胶基进行热压，再裁切为具有阶梯形状的预成型片，其平均厚度为100 μm，热压温度为300 ℃，热压时间为10 min；

（6）使用Ar₂等离子体对气凝胶进行表面活化，并将所得的高活性气凝胶的预成型片4（阶梯形状）置于第一待焊件5的阶梯面与第二待焊件6的阶梯面之间，如图3所示，采用超声热压焊机完成焊接，焊接温度150 ℃，焊接工艺时间10 s，焊接压力0.5 MPa；

本实施例中掺杂纳米银的纳米铜线气凝胶作为焊接材料时除具有实施例1的优点以外，将纳米银掺杂在铜纳米线中间，一方面可以增强材料的致密性和连接性，另一方面可以有效降低成本；而以超声热压的方法进行焊接，可以进一步降低焊接温度、提高生产效率，特别适用于温度敏感元器件的集成。

实施例3

一种表面沉积Sn镀层的银纳米线气凝胶预成型焊片及封装方法，其具体方法包括：

（1）采用液相诱发还原反应和超临界干燥的方法制备出银纳米线气凝胶，使用氯化钠溶液（1M）清洗所得银纳米线凝胶，通过化学镀方法在银纳米线气凝胶表面沉积约20 nm的Sn镀层，使用小功率激光器进行裁切，得到约50 mm厚的含有Sn镀层的银纳米线气凝胶。

（2）对所得带有Sn镀层的银纳米线气凝胶基进行低温热压，再裁切为预成型片，其平均厚度为50 μm，热压温度为100 ℃，热压时间为10 min。

（3）将所得含Sn镀层的银纳米线气凝胶置于具有Ti-Au镀层的陶瓷材料之间，施加0.5 MPa压力，并采用电磁感应的方法进行焊接，焊接工艺温度约为300-450 ℃，焊接工艺时间10 s。

本实施例所得含Sn镀层银纳米线气凝胶除具有实施例1的优点以外，还可利用Sn熔点低、流动性好、界面润湿及反应性强等特点，提高对基板的润湿行为和焊后结构的致密性，可在短时间内形成致密的接头，其反应形成的Ag₃Sn相更可抑制电、热迁移的发生，因而相较实施例1和实施例2具有更加优秀的结构完整性和长期可靠性。

实施例4

一种银纳米线气凝胶预成型焊片及封装方法，其具体方法包括：

（1）采用液相诱发还原反应和超临界干燥的方法制备出平均直径为70 nm银纳米线气凝胶，使用氯化钠溶液（1M）清洗所得银纳米线凝胶，使用小功率激光器进行裁切，得到约10mm厚的银纳米线气凝胶；

（2）对所得银纳米线气凝胶基进行热压，再裁切为预成型片，其平均厚度为20 μm，热压温度为350 ℃，热压时间为5 min，再通过Ar₂+O₂等离子体进行表面活化；

（3）将所得活化后的银纳米线气凝胶置于具有Ti-Ag镀层的陶瓷基板和铝合金热沉之间，施加20-40 MPa强压力，并借助超声在室温下完成连接，焊接工艺时间10 s。

本实施例所得银纳米线气凝胶除具有实施例1的优点以外，还可借助活化后银纳米线极高表面活性的特点，在无加热条件下实现大面积的冷压焊接，通过施加超声更可缩短焊接时间，因而其低温焊接性能和焊接效率更加优异。

对比例1

采用金属冶炼的方式制备Au-Sn共晶钎料，制成粉末后混合助焊剂、活性剂制成焊膏。焊接过程中，将Au-Sn焊膏涂在焊盘上，借助表面贴装技术完成元器件的对准、堆叠，再采用回流工艺融化焊膏、引发界面反应后，最终在清洗焊接残留物后得到完整的互连接头。

该对比例工艺条件下，Au-Sn共晶钎料的熔点是280 ℃，回流过程中会对器件中的基板、Si基器件造成热损伤，且在高于此温度的工作环境下会发生再熔，导致焊点失效；焊料中含有多种助焊剂，容易导致PCB板腐蚀、短路、气体挥发致孔洞等问题；同时，由于Au-Sn共晶钎料中Au的含量可达80 %，因此其材料成本极高。综上所述，本发明相对该实施例具有明显的成本、性能和可靠性优势。

对比例2

以硝酸银为前驱体，通过多元醇法制备纳米银颗粒；通过酸或有机溶剂对纳米银进行表面清洗，经多次超声清洗、离心，将所得洁净的纳米银加入混合有机溶液中进行超声分散；再混合表面活性剂、有机载体，得到纳米银焊膏；将制备的纳米银膏均匀涂抹在待焊表面，在250-300 ℃保温10~210 min，并施加0.1~5 MPa的压力，促使纳米银相互烧结，完成冶金互连。

该对比例中纳米银焊膏所得接头具有优秀的互连强度和可靠性，但由于焊膏本身的流动性和材料的兼容性，该纳米银焊膏无法用于复杂结构和部分材料如玻璃、陶瓷等的互连，而制成预成型片，又会导致材料的硬化和脆化，使得运输和加工非常困难。本发明所述金属气凝胶基预成型片具有优秀的弹柔性和可变形能力，能够加工为各种尺寸、形状，并自适应匹配、填充各种复杂结构和异质材料，具有明显的加工和应用优势。

对比例3

将粒径约10-50 μm的金属粒子或外表镀有金属镀层的塑料小球分散在树脂材料基体中，制作各向异性导电胶，把导电胶贴合于所需焊接的器件和基板之间，施加0.1-1 MPa的压力并在25-100 ℃条件下保压30 min，完成连接，所得接头具有一定的导热能力和导电性。

该对比例主要依靠树脂材料基体的表面润湿力（粘附力）和自身粘结力（内聚力）把两种材料结合在一起，在极低温度条件下即可完成连接。然而，导电胶所得接头的连接强度以及导电、散热性能明显低于金属气凝胶基焊接材料，其剪切强度一般不超过10 MPa，导热率<10 W/mK, 导电率约为1-10*10^-4 Ω*cm，远低于金属块体材料，且在高温条件下易发生材料或结构失稳。而金属气凝胶互连接头的强度最高可达60 MPa，导热率可达40-50 W/mK，导电率最低可至1-3*10^-5 Ω*cm。综上所述，本发明相对该对比例具有明显的性能优势。

通过上述实施例和对比例的对比可见，采用本发明的技术方案的金属气凝胶基预成型片可以用于各种复杂结构的待焊接件的表面的焊接，而且焊接温度低，但是可以高温服役，且焊接后的剪切强度更高。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属气凝胶基预成型焊片的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤S1，准备金属气凝胶基体，对金属气凝胶基体进行清洗和表面裁切，去除残余试剂和不均匀区；

步骤S2，将所得的金属气凝胶基体进行压缩，经过裁切得到预成型焊片。

2.根据权利要求1所述的金属气凝胶基预成型焊片的制备方法，其特征在于：所述金属气凝胶基体的材料包括银、铜、镍、金、锡中的至少一种。

3. 根据权利要求1所述的金属气凝胶基预成型焊片的制备方法，其特征在于：所述金属气凝胶基体内部为金属纳米线组成的三维立体网络，所述金属纳米线的直径为20-1000nm，所述金属纳米线的线间空隙尺寸为50 nm-10 μm，密度为1-600 mg/cm³；所述金属气凝胶基体的厚度为5-100 mm。

4.根据权利要求1所述的金属气凝胶基预成型焊片的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述金属气凝胶基体通过絮凝-冷冻固化或基于三维生长活性剂的“一步式”液相还原的方法实现纳米相之间的交联，并采用超临界干燥或冷冻干燥方法去除残余溶剂。

5.根据权利要求4所述的金属气凝胶基预成型焊片的制备方法，其特征在于：

步骤S1中，所述基于三维生长活性剂的“一步式”液相还原所得金属气凝胶基体采用以下步骤制备：将活性基体材料加入到溶剂中混合，得到三维生长活性剂；混合金属前驱体、表面活性剂、三维生长活性剂，搅拌均匀，放入密闭的反应模具中进行加热，反应得到与模具表面结构相同且内部含有溶剂的金属气凝胶基组织；将气凝胶半成品取出，清洗去除残余溶剂、游离纳米线单体和活性剂，干燥，最终得到具有三维立体结构的金属气凝胶基体；

所述活性材料基体为木质素、纤维素、氨基酸、石蜡材料及前述材料的分解产物中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的金属气凝胶基预成型焊片的制备方法，其特征在于：步骤S1还包括对所述金属气凝胶基体进行表面改性；所述表面处理为表面活化、接枝官能团或沉积界面过渡材料；所述沉积界面过渡材料为通过填充液态高分子材料单体、纳米颗粒，以及采用化学镀、电化学镀、表面喷涂或气相沉积Ni、Au、Sn或Ti金属层完成。

7.根据权利要求6所述的金属气凝胶基预成型焊片的制备方法，其特征在于：步骤S2的压缩过程中，对金属气凝胶进行加热或施加保护性、还原性气氛。

8.一种金属气凝胶基预成型焊片的封装方法，其特征在于：所述金属气凝胶基预成型焊片为采用如权利要求1~7任意一项所述的金属气凝胶基预成型焊片的制备方法得到，所述金属气凝胶基预成型焊片的封装方法包括以下步骤：

S11，根据焊接结构，对所述金属气凝胶基预成型焊片进行加工，使尺寸和形状适应；

S12，将步骤S11加工后的金属气凝胶基预成型焊片放置在待焊位置，对准、加压，并施加焊接载荷，完成封装。

9.根据权利要求8所述的金属气凝胶基预成型焊片的封装方法，其特征在于：步骤S12中，所述待焊区域为包含凹凸面、曲面、锯齿面、环行面、阶梯结构的二维或三维结构。

10.根据权利要求8所述的金属气凝胶基预成型焊片的封装方法，其特征在于：步骤S12中，所述对准、加压的压力为0.01-20 MPa，所述焊接载荷为强压力、温度、激光、微波、超声或电流，焊接的时间为3 s-20 min。

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