【摘要】：隨著便攜式可穿戴電子設(shè)備、發(fā)光顯示器(LEDs)、微電子、生物電子器械等的快速發(fā)展,在介質(zhì)材料表面開發(fā)出一種新穎、先進(jìn)的選擇性金屬化的技術(shù)顯得越來越迫切�；诩す饪焖倩罨�+化學(xué)鍍實現(xiàn)介質(zhì)材料表面區(qū)域選擇性金屬化的技術(shù),具有工藝流程短、成本低、效率高、適用基材范圍廣等優(yōu)點。本文選擇尖晶石類化合物X_2(OH)YO_4作為激光快速活化過程中的激光活性物質(zhì)(X為過渡金屬元素,具有可變化的化合價,Y為元素周期表中III_A或V_A族的元素),以替代傳統(tǒng)的氯化鈀和硝酸銀等貴金屬化合物,具有成本低、選擇性好等明顯優(yōu)點。利用X-射線光電子能譜技術(shù)(XPS),詳細(xì)探討了該化合物與波長為1064 nm的納秒脈沖光纖激光、1064 nm的連續(xù)光纖激光和355 nm的紫外納秒脈沖激光的相互作用機理和變化規(guī)律。結(jié)果表明,當(dāng)采用納秒脈沖光纖激光時,在能量密度為2.76~24.00J/cm~2的范圍內(nèi),隨著激光能量密度的增大,激光活性物質(zhì)中+2價的X~(2+)被還原為+1價X~+離子的比例呈先增大后減小的變化趨勢;當(dāng)采用連續(xù)光纖激光時,在0.13~3.89W的功率范圍內(nèi),隨著激光功率的增大,X~(2+)的還原效果沒有穩(wěn)定的變化趨勢;當(dāng)其被納秒脈沖紫外激光作用時,在4.68~25.48 J/cm~2的激光能量密度范圍內(nèi),隨著能量密度的增大,還原比例逐漸增大;結(jié)合X_2(OH)YO_4的熱重/差熱分析和紫外可見光吸收光譜分析,初步判斷,上述激光作用過程中,可能同時存在光熱和光化學(xué)反應(yīng)過程。綜合考慮激光對激光活性物質(zhì)X_2(OH)YO_4的還原效果、對聚碳酸酯(PC)材料表面微觀形貌的影響、激光器的價格以及加工效率等因素,最終選擇納秒脈沖光纖激光作為進(jìn)一步研究化學(xué)鍍銅的激光光源。系統(tǒng)地探討了激光能量密度和化學(xué)鍍條件對化學(xué)沉銅速率和銅層質(zhì)量的影響,并利用掃描電子顯微鏡技術(shù)(SEM)對沉銅過程的微觀形貌進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,納秒脈沖光纖激光對PC表面選擇性金屬化的適宜實驗條件如下:激光能量密度約為13.67 J/cm~2;化學(xué)鍍條件為:pH=12.5~13.0,溫度T=55~60℃,惰性氣體氬氣鼓氣攪拌。在此條件下化學(xué)鍍銅90 min可獲得具有優(yōu)異選擇性的銅層,其厚度約為2.76μm,體積電阻率約為3.85μ?·cm,與純銅體積電阻率在同一數(shù)量級。經(jīng)過美國測試與材料學(xué)會(American Society for Testing and Materials,ASTM)標(biāo)準(zhǔn)D3359-08中的方法B—劃格膠帶測試法測試后,沉積銅層與PC基材的結(jié)合強度可達(dá)到4B-5B級別。因此,利用納秒脈沖光纖激光可對PC表面進(jìn)行選擇性金屬化,具有效率高、成本低、選擇性好等優(yōu)點,應(yīng)用前景廣闊。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN24;TB306

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