【摘要】：直寫技術是一種無需掩膜、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,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,在對溫度敏感的環(huán)氧樹脂玻纖基板上分別制作出了導電和電阻材料層,在鋁合金基板上制作出了聚酰亞胺介質材料層,并在其表面實現(xiàn)了導電材料層的制作,詳細研究了直寫參數(shù)和激光參數(shù)對所制作材料層的形狀和性質的影響。首先探討了微筆直寫工藝參數(shù)對直寫線條質量的影響,通過正交實驗,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;在此基礎上,研究了搭接量對膜厚和表面粗糙度的影響。結果表明,當直寫兩相鄰線中心間距為直寫單線條寬度的60%-80%時,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)前驅體漿料,通過多層直寫打印、中間預固化、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介質層,拉力實驗表明介質層與基板之間的結合強度可達10MPa以上。接下來,系統(tǒng)研究了預置導電漿料層厚度和激光工藝參數(shù)對在有機高分子基板上激光微熔覆制備的導線寬度、表面形貌、性能的影響。隨著基板損傷閾值溫度的提高,過燒臨界激光功率密度提高,導致導電顆粒之間結合更緊密,膜層導電性能提高。在滿足結合強度的情況下,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合強度。最后,通過熱分析、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過高。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,實現(xiàn)了在損傷閾值溫度低于傳統(tǒng)電子漿料燒結溫度的有機高分子材料表面,形狀和性質可控的導電圖層的制作,這為采用純干法制造技術,實現(xiàn)電子線路和微帶天線等的制作提供了非常有益的嘗試。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN249;TB306
【圖文】：

可分為三大類[5, 7]，噴射沉積直寫技術寫技術，現(xiàn)分別對其進行介紹。直寫技術技術（Ink-Jet Printing）是微噴射直寫技術的一種，控微滴或連續(xù)的方式直接噴射沉積到基板上形成特[5]。按滴定方式和驅動方式，可細分為多種技術，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；但該技術在由層狀單元組成的微電子器件打印方范圍廣泛，如導電聚合物、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，制備出了多色發(fā)光 QDLED，簡單高效，如圖1-2（b）所示。2012 年，韓國的 Kang 等人[14]利用合成的電阻材料、介質材料（BaTiO3）和鐵氧體材料（Ni-Zn）在 PI 基底上通過噴墨打印的方式制備出了電阻、電感、電容等無源器件，如圖 1-2（c）所示，組成的 RC 電路響應值與預測結果相吻合，表明了在柔性電子領域利用噴墨直寫技術制備無源器件甚至電路的可行性；同年，韓國的Lim 等人[15]同樣利用噴墨打印技術制備出了 MIM（metal-insulator-metal）電容器，該器件以 BaTiO3復合樹脂作為介質層材料，低溫銀漿為電極材料。圖 1-2 噴墨打印技術制備的器件（（a）晶體管[11]，（b）多色發(fā)光 QDLED 結構示意圖和實物圖[13]

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文應用微筆直寫工藝制作出新穎的無源器件，如多層螺旋電感并推向商業(yè)化應用，圖 1-3（a）是其制備的螺旋電感。微筆直寫技術的研究起步較晚。2004 年以來，華中科技大學激光先進制造團隊研制出了一套結構簡單、清洗方便、成型直寫沉積裝置[18]；隨后又對其進行了升級和改造，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、聚酰亞胺表面直寫沉積導電銀漿料制作的結合犧牲層技術制備的可動微機電系統(tǒng)（MEMS）中最基礎。

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