【摘要】：飛秒激光的超高峰值功率以及超短脈沖寬度特性,可以對任何材料進行非熱熔性加工,具有加工精度高和加工質量良好的優(yōu)點,在微細加工領域表現(xiàn)出無可比擬的優(yōu)越性。隨著微電子技術飛速發(fā)展,電路板集成度的不斷提高,產(chǎn)品研發(fā)周期的持續(xù)縮短,對于微細導電線路以及快速樣板制作提出更迫切的需求。針對以上問題,本文采用飛秒激光對覆銅板進行直接刻蝕工藝研究,利用飛秒激光冷加工和選擇性刻蝕的特性,實現(xiàn)FR-4覆銅板微細線路的高質量刻蝕。主要研究內容如下:(1)本文從激光的能量吸收機制以及金屬的相變兩個方面對探討了飛秒激光與材料的作用機理,并對雙溫方程進行約化,得到單脈沖飛秒激光燒蝕材料深度的解析式,結合描述動力學特性的相圖,可以看出金屬材料的燒蝕機制包括過熱液體的蒸發(fā)以及相變爆炸。(2)在雙溫方程基礎上結合MATLAB仿真軟件對材料內電子晶格溫度變化過程進行數(shù)值模擬,主要從電子峰值溫度、電子溫度上升速率、電子晶格耦合達到平衡的時間以及兩者達到熱平衡時的溫度等角度,分析了電子熱導率、電子晶格耦合系數(shù)、激光能量密度、脈沖寬度和材料不同深度等五個因素對電子晶格溫度變化的影響,以及產(chǎn)生變化的原因。(3)用飛秒激光對FR-4覆銅板進行單因素刻蝕研究,得出激光平均功率、掃描速度、掃描次數(shù)、離焦量以及掃描線間距對刻蝕窗口的深度、底面粗糙度及微觀形貌的影響規(guī)律。再進行正交試驗,得到各工藝參數(shù)對刻蝕深度和刻蝕粗糙度的影響大小。結果表明,無論是以刻蝕深度還是以刻蝕粗糙度為加工質量的衡量指標,都是掃描次數(shù)的影響最大,掃描速度的影響最小。此外,通過綜合平衡分析法得到了最優(yōu)的加工工藝參數(shù)。(4)采用優(yōu)化工藝參數(shù)進行飛秒激光在覆銅板表面刻蝕微細線路研究,為得到精確線寬,設計對比試驗對影響成形導線尺寸的因素進行分析,驗證了采用優(yōu)化參數(shù)后的飛秒激光刻蝕覆銅板可以實現(xiàn)銅層完全去蝕,并且不損傷到基板材料的加工效果,實現(xiàn)了微細導線包括單根導線和并排導線的刻蝕加工,制作出線寬為50μm、線間距為20μm的導電線路,將尺寸控制在微米尺度范圍內。研究結果表明,采用優(yōu)化參數(shù)后的飛秒激光直接刻蝕FR-4覆銅板可以實現(xiàn)高質量的窗口刻蝕以及高精度的微細導電線路直接成形,與傳統(tǒng)線路成形工藝相比,簡化工藝流程、提高線路成形效率、減少環(huán)境污染。
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG665;TN41
【圖文】：

激光與材料相互作用研究，使用飛秒激光脈沖進行 FR-4 覆銅板刻并進行微細導電線路成形制作。外研究現(xiàn)狀及分析激光加工國內外研究現(xiàn)狀秒激光加工國外研究現(xiàn)狀 世紀 90 年代飛秒激光用于加工材料開始，飛秒激光的理論與試驗學者的關注，2003 年 Nadeem H. Rizvi[10]通過概述飛秒激光微加工結出飛秒激光是一種優(yōu)秀的微加工光源。目前飛秒激光和金屬、各種類型材料相互作用的機理與工藝研究均有文獻報道。 年，德國 Kamlage G 等人[11]利用 0.9mJ 飛秒激光脈沖聚焦到厚度上，得到一系列高質量通孔如圖 1.1 所示，并指出高能量的飛秒脈高質量、大深徑比微孔的實用工具。

圖 1.2 結合 TPA 和 VBD 技術加工盲孔 圖 1.3 雙光束干涉法加工光柵隨后，2005-2006 年間，西班牙學者 J. R. Vázquez deAldana 等人[13-14]通過實模擬深入研究飛秒激光對石英玻璃的燒蝕飽和效應。如圖 1.4 所示，驗證了數(shù)增多，燒蝕入口會逐漸增大且燒蝕深度最終會達到飽和。圖 1.4 飛秒脈沖在 SiO2 材料微孔加工飽和現(xiàn)象

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2714017