本文關(guān)鍵詞：激光刻蝕聚酰亞胺基底金屬薄膜的溫度場(chǎng)研究

  更多相關(guān)文章： 天線反射器 激光刻蝕 金屬薄膜/聚酰亞胺 溫度場(chǎng) 刻蝕深度

【摘要】：為了提高衛(wèi)星的通訊能力和滿足輕質(zhì)化的需求,目前常在衛(wèi)星上裝有一類輕質(zhì)天線反射器,這類天線反射器是在聚合物基底上鍍制金屬薄膜(或者按照一定規(guī)律排布、具備特定表面功能的高精度金屬薄膜圖案)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)這類材料組合進(jìn)行金屬薄膜的高精度加工,并且還能夠使得聚合物基底不受到損傷的目的,常采用鍍膜結(jié)合激光刻蝕技術(shù)的方法進(jìn)行制備。但由于聚合物和金屬材料在熱物理性能方面存在很大的差異,因此在實(shí)際的激光刻蝕過程中,還需要對(duì)很多技術(shù)問題開展仔細(xì)的研究。本文以廣泛應(yīng)用于天線反射器的金屬薄膜/聚酰亞胺組合為研究對(duì)象,從熱傳導(dǎo)理論出發(fā),利用多物理場(chǎng)耦合分析軟件COMSOL Multiphysics構(gòu)建了高斯分布的脈沖激光輻照復(fù)合材料的二維非穩(wěn)態(tài)物理模型,通過求解熱傳導(dǎo)方程計(jì)算了激光輻照金屬薄膜/聚酰亞胺組合的溫度場(chǎng)分布,并討論了激光參數(shù)對(duì)刻蝕過程的影響,主要取得了以下成果:(1)在激光刻蝕過程中銅薄膜比鋁薄膜更難刻蝕,且激光功率密度為刻蝕深度的主要影響因素。隨著金屬薄膜厚度的增加,激光的刻蝕深度先減小,后保持不變;(2)在多脈沖刻蝕過程中,激光刻蝕深度隨脈沖個(gè)數(shù)(小于等于10)的增加呈線性增加,刻蝕半徑增加幅度不大,刻蝕形貌逐漸成喇叭形。由于刻蝕過程中聚酰亞胺有熱的累積,因此為了保護(hù)基底,在刻蝕過程中應(yīng)采用較大功率密度的激光參數(shù);(3)對(duì)于多層金屬薄膜,由于金屬夾層的熱導(dǎo)率比聚酰亞胺的熱導(dǎo)率要大,因此會(huì)使得上層金屬薄膜的刻蝕深度增加,同時(shí)刻蝕半徑減小。我們通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬的方法,得到的計(jì)算結(jié)果能夠?yàn)榧す饪涛g金屬薄膜/聚酰亞胺組合的實(shí)際過程提供一定的指導(dǎo)作用。
【關(guān)鍵詞】：天線反射器 激光刻蝕 金屬薄膜/聚酰亞胺 溫度場(chǎng) 刻蝕深度
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 引言10
• 1.2 金屬薄膜/聚酰亞胺組合體系10-11
• 1.3 脈沖激光技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r11-12
• 1.4 脈沖激光刻蝕的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.4.1 國(guó)外研究進(jìn)展13-15
• 1.4.2 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展15-16
• 1.5 激光刻蝕模型的研究狀況16-17
• 1.6 數(shù)值模擬方法17-19
• 1.6.1 數(shù)值模擬的優(yōu)點(diǎn)與步驟17-18
• 1.6.2 激光刻蝕數(shù)值模擬方法18-19
• 1.7 論文簡(jiǎn)介19
• 1.8 本章小結(jié)19-21
• 第2章 激光與材料的相互作用基礎(chǔ)理論21-34
• 2.1 激光的吸收21-26
• 2.1.1 材料的反射率和吸收系數(shù)22-23
• 2.1.2 金屬對(duì)激光的吸收及其影響因素23-26
• 2.1.3 非金屬對(duì)激光的吸收26
• 2.2 激光的表面效應(yīng)26
• 2.3 激光對(duì)材料的加熱26-30
• 2.3.1 材料中熱傳遞方式27-28
• 2.3.2 熱傳導(dǎo)方程28
• 2.3.3 邊界條件和初始條件28-30
• 2.4 熱分析材料重要屬性30
• 2.4.1 熱傳導(dǎo)率30
• 2.4.2 比熱容30
• 2.4.3 吸收系數(shù)30
• 2.5 相變問題30-31
• 2.6 有限元方法和COMSOL Multiphysics軟件簡(jiǎn)介31-33
• 2.6.1 有限元方法的基本思想31-32
• 2.6.2 有限元軟件COMSOL Multiphysics簡(jiǎn)介32-33
• 2.7 本章小結(jié)33-34
• 第3章 激光刻蝕模型的建立及溫度場(chǎng)分析34-43
• 3.1 引言34
• 3.2 激光刻蝕模型的建立34-39
• 3.2.1 理論模型34-36
• 3.2.2 邊界條件的選擇36-37
• 3.2.3 相變的處理37-38
• 3.2.4 網(wǎng)格劃分38
• 3.2.5 材料參數(shù)的選擇38-39
• 3.3 溫度場(chǎng)數(shù)值分析39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 激光刻蝕數(shù)值分析43-50
• 4.1 引言43
• 4.2 單脈沖激光刻蝕模擬分析43-45
• 4.3 多脈沖激光刻蝕模擬分析45-46
• 4.4 激光刻蝕金屬薄膜/聚酰亞胺機(jī)理探究46-47
• 4.5 激光刻蝕多層金屬薄膜的溫度場(chǎng)分布47-49
• 4.6 本章小結(jié)49-50
• 第5章 結(jié)論與展望50-52
• 5.1 結(jié)論50-51
• 5.2 展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-58
• 致謝58-59
• 附錄A 攻讀碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文目錄59

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉孝麗;熊玉卿;楊建平;王瑞;吳敢;任妮;;激光刻蝕聚酰亞胺基底鋁薄膜的溫度場(chǎng)模擬[J];中國(guó)激光;2015年07期

2 周洋;王德苗;金浩;鄭小嬋;;一種激光刻蝕制作圓柱形介質(zhì)天線的方法[J];激光技術(shù);2014年03期

3 錢丹浩;魏龍;謝海銀;;基于ANSYS的硬脆性材料脈沖激光打標(biāo)溫度場(chǎng)數(shù)值模擬[J];光學(xué)技術(shù);2013年06期

4 王瑞;陳學(xué)康;任妮;吳敢;楊建平;曹生珠;;金屬薄膜/有機(jī)材料基體系激光刻蝕研究(英文)[J];稀有金屬材料與工程;2013年S2期

5 常浩;金星;陳朝陽;;納秒激光輻照下鋁靶的光學(xué)與熱物理性質(zhì)研究[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2013年11期

6 臧彥楠;倪曉武;陳彥北;;基于ANSYS生死單元法的長(zhǎng)脈沖激光金屬打孔仿真[J];中國(guó)激光;2013年06期

7 楊建平;陳學(xué)康;吳敢;王瑞;曹生珠;;激光刻蝕技術(shù)及其在航天器天線制造中的應(yīng)用[J];航天制造技術(shù);2011年03期

8 張朋波;秦穎;趙紀(jì)軍;溫斌;;納秒激光燒蝕鋁材料的二維數(shù)值模擬[J];物理學(xué)報(bào);2010年10期

9 方芳;;頻率選擇表面天線副反射面研制[J];電子機(jī)械工程;2009年05期

10 劉會(huì)霞;楊勝軍;王霄;李黎輝;;脈沖激光燒蝕凹腔的實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)值模擬[J];中國(guó)激光;2009年01期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 秦穎;強(qiáng)流脈沖電子束材料改性機(jī)制及數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2004年

2 陳笑;高功率激光與水下物質(zhì)相互作用過程與機(jī)理研究[D];南京理工大學(xué);2004年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 周洋;微小衛(wèi)星全向天線設(shè)計(jì)[D];浙江大學(xué);2014年

2 高海燕;液相環(huán)境下飛秒激光燒蝕金屬靶材的機(jī)理[D];華中科技大學(xué);2011年

3 劉振東;化學(xué)激光輻照純鋁銅鋅合金的溫度場(chǎng)數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2008年

4 高陽;全球定位系統(tǒng)中的小型介質(zhì)加載四臂螺旋天線[D];浙江大學(xué);2008年

5 孫立華;陶瓷激光打孔技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2007年

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本文編號(hào)：787062