【摘要】：隨著激光器的問(wèn)世,激光微加工技術(shù)得到越來(lái)越多的關(guān)注和研究。納秒、皮秒、飛秒激光因其具有脈寬窄、峰值功率高、相干性好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在MEMS器件的制作,表面改性等微精細(xì)加工領(lǐng)域。激光誘導(dǎo)向前轉(zhuǎn)移技術(shù)(LIFT)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種激光微加工技術(shù)。具有適應(yīng)性強(qiáng),加工精度高,成本低廉,綠色環(huán)保,適用范圍廣等諸多優(yōu)點(diǎn)。本課題結(jié)果LIFT技術(shù)主要進(jìn)行了以下方面的研究：1.對(duì)單脈沖激光下轉(zhuǎn)移碳化硅進(jìn)行了一系列的研究,研究了532nm下涂層和懸濁液時(shí)的不同結(jié)果,并且研究了激光能量的影響。隨著激光能量的增大,接收靶材不論是PET還是鋁片,上面的碳化硅顆粒分布面積都隨著增加；且由于兩種靶材的屈服強(qiáng)度的不同使得在PET上面的顆粒分布要大；使用碳化硅涂層作“源”材料時(shí)的顆粒分布面積比使用碳化硅懸濁液時(shí)的大,一方面是因?yàn)楣腆w顆粒涂層吸收的能量比懸濁液多,另一方面懸濁液的阻尼效應(yīng)比空氣大。最終的實(shí)驗(yàn)采用效果較好的碳化硅涂層來(lái)進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。之后發(fā)現(xiàn)使用1064nm波長(zhǎng)時(shí)顆粒分散效果要比532nm波長(zhǎng)下的好,進(jìn)而分別研究了1064nm波長(zhǎng)下激光脈沖能量、離焦距離、接收距離對(duì)顆粒分布的影響。激光能量的增大使得顆粒分布要堆積狀變?yōu)椤碍h(huán)”狀,這是因?yàn)榧す饽芰窟_(dá)到足夠高時(shí)對(duì)碳化硅的分解作用越明顯；離焦距離的增大使得顆粒分布范圍變大之后一直減小這主要是由激光光束的高斯分布特性造成的；接收距離越大,靶材上面顆粒分布的越分散,轉(zhuǎn)移過(guò)程中顆粒的運(yùn)動(dòng)特性對(duì)這起了主要作用。并且根據(jù)單因素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇了合適的變量進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn),通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得出接收距離是對(duì)顆粒面積比影響最大的參數(shù),在實(shí)驗(yàn)所用參數(shù)范圍內(nèi)：接收距離250gm、離焦距離1000μmm、激光能量17.4mJ時(shí)顆粒分散最厲害,接收距離1000μm、離焦距離250μm、激光能量5mJ時(shí)顆粒分布最集中。2.研究了1064nm激光下單線結(jié)構(gòu)和大面積涂層的制作。當(dāng)脈沖間距很小時(shí),并不能實(shí)現(xiàn)單線的制作,一方面是由于沖擊波的作用范圍比聚焦光斑范圍大很多,另一方面,下一個(gè)脈沖有時(shí)候會(huì)直接不通過(guò)涂層作用到靶材上面進(jìn)而對(duì)靶材進(jìn)行燒蝕作用。實(shí)驗(yàn)通過(guò)進(jìn)行工藝優(yōu)化制作出了比較連續(xù)的碳化硅單線結(jié)構(gòu)和比較均勻的碳化硅大面積涂層。3.研究了激光誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移銅箔。本章利用激光誘導(dǎo)向前轉(zhuǎn)移技術(shù)通過(guò)燒蝕銅箔的方法完成了銅在玻璃上的沉積,并且進(jìn)一步制作出了銅線。沉積點(diǎn)形貌呈現(xiàn)中間顆粒狀周圍片狀,這是由激光與銅箔作用中使得銅箔產(chǎn)生中心部分熔融態(tài)周圍固態(tài)的狀態(tài)分布引起的。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)分析出了激光能量對(duì)轉(zhuǎn)移面積影響最大,其次是脈沖個(gè)數(shù)最后是離焦程度。沉積得到的銅線雖然電阻率跟銅的相差很大,但基本滿足了導(dǎo)線的要求。
【圖文】：

米甚至納米級(jí)別的圖形。ＬＩＦＴ技術(shù)的原理示意圖如圖１－１所示。逡逑透明基片上面有一層作為需要被轉(zhuǎn)移的材料制成的薄膜（作為ＬＩＦＴ技術(shù)中“源＂），ＬＩＦＴ技術(shù)一般分為三個(gè)階段：激光通過(guò)聚焦鏡聚焦后作用在透明基片與膜中間，激光與“源”材料作用；激光產(chǎn)生的瞬時(shí)高能量使薄膜“源”材料從透明片上面去除，向接收基片上面移動(dòng)；被轉(zhuǎn)移的材料沉積在接收基片上面。逡逑

實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示了：當(dāng)“源”薄膜與接收基片的間隔為０時(shí)，即互相接觸的時(shí)候，，沉積逡逑材料的形狀最好，邊緣完整；而且激光的光斑越小，那么沉積出來(lái)的材料的分辨率越逡逑高，效果越好。圖１－３所示為Ｎｉ薄膜在不同的激光能量密度下的轉(zhuǎn)移結(jié)果；圖１－４所逡逑示為ＣＣＤ觀測(cè)到的激光誘導(dǎo)向前轉(zhuǎn)移過(guò)程的現(xiàn)象。通過(guò)圖ｌ－３ｂ可以看出來(lái)，在沉積逡逑的Ｎｉ周圍還散落著一些顆粒，而且散落的范圍比沉積的Ｎｉ的范圍大很多。通過(guò)圖１－４逡逑的分析就可以解釋這一現(xiàn)象。在沒(méi)有接收基片的情況下（圖ｌ－４ａ），激光誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移過(guò)程逡逑中的氣羽比較順暢，沒(méi)有阻礙：當(dāng)有了接收基片的時(shí)候（圖ｌ－４ｂ），可以明顯看出來(lái)氣逡逑羽被限制在了邋“源”薄膜和接收基片中間，呈“被壓迫”分散擴(kuò)張的狀態(tài)，這就很好逡逑的解釋了，當(dāng)有接收基片的時(shí)候，一部分的顆粒包含在氣羽當(dāng)中，被轉(zhuǎn)移到了接收基逡逑片上面。逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN249

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本文編號(hào)：2684112