【摘要】：直寫技術(shù)是一種無(wú)需掩膜、柔性化程度高、節(jié)約原材料、基材適用范圍廣的智能化制造技術(shù),在樣品制造、小批量制造、甚至中等規(guī)模生產(chǎn)中,具有重要意義。本文基于微筆直寫和激光微熔覆傳統(tǒng)的厚膜電子漿料的技術(shù),在對(duì)溫度敏感的環(huán)氧樹脂玻纖基板上分別制作出了導(dǎo)電和電阻材料層,在鋁合金基板上制作出了聚酰亞胺介質(zhì)材料層,并在其表面實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電材料層的制作,詳細(xì)研究了直寫參數(shù)和激光參數(shù)對(duì)所制作材料層的形狀和性質(zhì)的影響。首先探討了微筆直寫工藝參數(shù)對(duì)直寫線條質(zhì)量的影響,通過(guò)正交實(shí)驗(yàn),得出了影響微筆直寫線寬和膜厚的主要工藝參數(shù)為:筆頭內(nèi)徑和直寫速度;在此基礎(chǔ)上,研究了搭接量對(duì)膜厚和表面粗糙度的影響。結(jié)果表明,當(dāng)直寫兩相鄰線中心間距為直寫單線條寬度的60%-80%時(shí),可以獲得表面平整度較高的漿料膜層。配制了一種適合微筆直寫的聚酰亞胺(PI)前驅(qū)體漿料,通過(guò)多層直寫打印、中間預(yù)固化、最終完全固化的在線熱處理方式,在鋁合金基板上制備了圖形面積為60mm×60mm、厚度0.2mm、表面平整的PI介質(zhì)層,拉力實(shí)驗(yàn)表明介質(zhì)層與基板之間的結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)10MPa以上。接下來(lái),系統(tǒng)研究了預(yù)置導(dǎo)電漿料層厚度和激光工藝參數(shù)對(duì)在有機(jī)高分子基板上激光微熔覆制備的導(dǎo)線寬度、表面形貌、性能的影響。隨著基板損傷閾值溫度的提高,過(guò)燒臨界激光功率密度提高,導(dǎo)致導(dǎo)電顆粒之間結(jié)合更緊密,膜層導(dǎo)電性能提高。在滿足結(jié)合強(qiáng)度的情況下,在環(huán)氧樹脂玻纖基板、PI基板、陶瓷基板上制備的銀膜體積電阻率分別為26.8×10~(-8)Ω?m、21.7×10~(-8)Ω?m、7.1×10~(-8)Ω?m。環(huán)氧樹脂玻纖基板的表面輕微損傷有助于提高微熔覆層與樹脂基板之間的結(jié)合強(qiáng)度。最后,通過(guò)熱分析、掃描電鏡分析(SEM)等,從所用激光、漿料成分和種類、基板材料三個(gè)方面,分析得出激光微熔覆氧化釕電阻膜層與環(huán)氧樹脂玻纖基板結(jié)合力不佳的主要原因是:氧化釕漿料中玻璃相含量較多和氧化釕的熔點(diǎn)過(guò)高。本文利用激光微熔覆傳統(tǒng)厚膜電子漿料的干法制造技術(shù),實(shí)現(xiàn)了在損傷閾值溫度低于傳統(tǒng)電子漿料燒結(jié)溫度的有機(jī)高分子材料表面,形狀和性質(zhì)可控的導(dǎo)電圖層的制作,這為采用純干法制造技術(shù),實(shí)現(xiàn)電子線路和微帶天線等的制作提供了非常有益的嘗試。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN249;TB306
【圖文】：

可分為三大類[5, 7]，噴射沉積直寫技術(shù)寫技術(shù)，現(xiàn)分別對(duì)其進(jìn)行介紹。直寫技術(shù)技術(shù)（Ink-Jet Printing）是微噴射直寫技術(shù)的一種，控微滴或連續(xù)的方式直接噴射沉積到基板上形成特[5]。按滴定方式和驅(qū)動(dòng)方式，可細(xì)分為多種技術(shù)，其究較多。所用材料一般為低粘度納米粒子懸浮液，a S，這提高了配制難度和漿料成本，從而在某種程；但該技術(shù)在由層狀單元組成的微電子器件打印方范圍廣泛，如導(dǎo)電聚合物、金屬納米顆粒、生物聚體管、LED、電容、電感、薄膜電極等各種層狀微

從而改變發(fā)光波長(zhǎng)，制備出了多色發(fā)光 QDLED，簡(jiǎn)單高效，如圖1-2（b）所示。2012 年，韓國(guó)的 Kang 等人[14]利用合成的電阻材料、介質(zhì)材料（BaTiO3）和鐵氧體材料（Ni-Zn）在 PI 基底上通過(guò)噴墨打印的方式制備出了電阻、電感、電容等無(wú)源器件，如圖 1-2（c）所示，組成的 RC 電路響應(yīng)值與預(yù)測(cè)結(jié)果相吻合，表明了在柔性電子領(lǐng)域利用噴墨直寫技術(shù)制備無(wú)源器件甚至電路的可行性；同年，韓國(guó)的Lim 等人[15]同樣利用噴墨打印技術(shù)制備出了 MIM（metal-insulator-metal）電容器，該器件以 BaTiO3復(fù)合樹脂作為介質(zhì)層材料，低溫銀漿為電極材料。圖 1-2 噴墨打印技術(shù)制備的器件（（a）晶體管[11]，（b）多色發(fā)光 QDLED 結(jié)構(gòu)示意圖和實(shí)物圖[13]

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文應(yīng)用微筆直寫工藝制作出新穎的無(wú)源器件，如多層螺旋電感并推向商業(yè)化應(yīng)用，圖 1-3（a）是其制備的螺旋電感。微筆直寫技術(shù)的研究起步較晚。2004 年以來(lái)，華中科技大學(xué)激光先進(jìn)制造團(tuán)隊(duì)研制出了一套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清洗方便、成型直寫沉積裝置[18]；隨后又對(duì)其進(jìn)行了升級(jí)和改造，并取得了]，圖 1-3（b）、（c）、（d）分別是在 Si 基板上直寫氟化聚酰胺損耗條形光波導(dǎo)、聚酰亞胺表面直寫沉積導(dǎo)電銀漿料制作的結(jié)合犧牲層技術(shù)制備的可動(dòng)微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）中最基礎(chǔ)。

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