有机高分子材料表面激光微熔覆电子浆料的形性控制技术研究

论文摘要

直写技术是一种无需掩膜、柔性化程度高、节约原材料、基材适用范围广的智能化制造技术,在样品制造、小批量制造、甚至中等规模生产中,具有重要意义。本文基于微笔直写和激光微熔覆传统的厚膜电子浆料的技术,在对温度敏感的环氧树脂玻纤基板上分别制作出了导电和电阻材料层,在铝合金基板上制作出了聚酰亚胺介质材料层,并在其表面实现了导电材料层的制作,详细研究了直写参数和激光参数对所制作材料层的形状和性质的影响。首先探讨了微笔直写工艺参数对直写线条质量的影响,通过正交实验,得出了影响微笔直写线宽和膜厚的主要工艺参数为:笔头内径和直写速度;在此基础上,研究了搭接量对膜厚和表面粗糙度的影响。结果表明,当直写两相邻线中心间距为直写单线条宽度的60%-80%时,可以获得表面平整度较高的浆料膜层。配制了一种适合微笔直写的聚酰亚胺（PI）前驱体浆料,通过多层直写打印、中间预固化、最终完全固化的在线热处理方式,在铝合金基板上制备了图形面积为60mm×60mm、厚度>0.2mm、表面平整的PI介质层,拉力实验表明介质层与基板之间的结合强度可达10MPa以上。接下来,系统研究了预置导电浆料层厚度和激光工艺参数对在有机高分子基板上激光微熔覆制备的导线宽度、表面形貌、性能的影响。随着基板损伤阈值温度的提高,过烧临界激光功率密度提高,导致导电颗粒之间结合更紧密,膜层导电性能提高。在满足结合强度的情况下,在环氧树脂玻纤基板、PI基板、陶瓷基板上制备的银膜体积电阻率分别为26.8×10-8Ω?m、21.7×10-8Ω?m、7.1×10-8Ω?m。环氧树脂玻纤基板的表面轻微损伤有助于提高微熔覆层与树脂基板之间的结合强度。最后,通过热分析、扫描电镜分析（SEM）等,从所用激光、浆料成分和种类、基板材料三个方面,分析得出激光微熔覆氧化钌电阻膜层与环氧树脂玻纤基板结合力不佳的主要原因是:氧化钌浆料中玻璃相含量较多和氧化钌的熔点过高。本文利用激光微熔覆传统厚膜电子浆料的干法制造技术,实现了在损伤阈值温度低于传统电子浆料烧结温度的有机高分子材料表面,形状和性质可控的导电图层的制作,这为采用纯干法制造技术,实现电子线路和微带天线等的制作提供了非常有益的尝试。

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 引言

1.2 直写技术概述

1.3 激光微熔覆技术的国内外研究进展

1.4 研究目标、研究内容、技术路线

2 实验材料、设备及方法

2.1 实验材料

2.2 实验设备及方法

2.3 测试与表征方法

2.4 本章小结

3 电子浆料的微笔直写控形控性工艺研究

3.1 前言

3.2 微笔直写工艺参数对直写质量的影响

3.3 铝合金基板上聚酰亚胺直写打印的控形控性研究

3.4 本章小结

4 有机高分子基板上的激光微熔覆控形控性工艺研究

4.1 前言

4.2 激光微熔覆导电浆料的控形控性工艺研究

4.3 激光微熔覆氧化钌电阻浆料的结合强度研究

4.4 本章小结

5 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 存在问题及展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王大志

导师: 刘建国

关键词: 微笔直写,激光微熔覆,电子浆料,有机高分子基板,导电图形

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,材料科学,无线电电子学

单位: 华中科技大学

基金: 中国电子科技集团装备预研项目:异质异构 3D 打印技术,项目编号为 6141B08120301

分类号: TN249;TB306

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.000784

总页数: 82

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有机高分子材料表面激光微熔覆电子浆料的形性控制技术研究

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