准分子激光剥离聚酰亚胺薄膜的特性研究

发布时间：2020-03-28 21:06

【摘要】：聚酰亚胺薄膜作为世界上性能极优的高分子材料,拥有较好的力学性能、机械性能及良好的化学性能,被广泛应用于航天、电气电子、精密机械、柔性显示、交通运输、激光等领域。近年来,随着平板显示业的兴起,聚酰亚胺薄膜在柔性显示器的制造过程中起到十分重要的作用。玻璃基板与柔性衬底的剥离效果对柔性显示器的质量保证至关重要。常见的手段有物理方法、化学方法以及激光剥离。激光剥离是一种通过激光能量使玻璃基板与柔性衬底快速分离的方法,相比其它两种剥离方式,具有作用时间短,热影响区域小,可快速实现剥离等优点,因此可用于工业化生产。准分子激光具有波长短、单光子能量高、可实现平顶激光束等特点,适合作为工业化生产中激光剥离(Laser lift-off)的激光源。本课题利用308nm准分子激光作为光源,搭建准分子激光剥离系统,探究影响准分子激光剥离聚酰亚胺薄膜的相关因素,获得适合准分子激光剥离PI薄膜工业化生产的参数。主要内容包括:1.搭建并调试了准分子激光剥离系统,提供尺寸为100.OmmX 0.3mm的线形光束,最大能量密度可达400mJ/cm2,脉宽30ns。2.分析了准分子激光剥离中的热力学过程,获得任意时刻激光作用下薄膜表面的温度分布,影响因素主要有能量密度、脉冲宽度、环境初始温度、激光脉冲频率,获得了308nm准分子激光剥离聚酰亚胺薄膜的能量密度阈值。3.采用仿真软件模拟了薄膜剥离过程中的表面温度,分别模拟高斯光束和均匀光束下薄膜样品表面的温度场分布。4.实验探究了激光能量密度、光斑重叠率、激光重频率、初始温度对剥离效果的影响。利用扫描电子显微镜对剥离后的样品形貌和薄膜厚度进行观测,结果表明,薄膜剥离的能量密度阈值为160mJ/cm2,在脉冲能量密度达到180mJ/cm2-190mmJ/cm2左右,光斑重叠率为68.17%,脉冲频率为2Hz时,剥离效果较好。提高衬底温度,有利于激光剥离过程。本文理论分析和模拟了准分子激光剥离过程,获得了影响激光剥离的因素,通过实验探究,获得了准分子激光剥离聚酰亚胺薄膜的合适参数,这对于聚酰亚胺薄膜在柔性电子等领域的应用具有一定意义。
【图文】：

准分子激光器,驱动电路

子激光器的单位，主要客户包括国内十几家著名大学和研究所。逡逑为了使得激光器获得大功率的输出，必须利用快速的高功率的泵浦手段，一逡逑般采用快速放电横向泵浦手段。如图１．１所示为一个典型的准分子激光器的激励逡逑电路结构图，当储能电容（＾和（：２被高压电源充电至一定电压Ｖ，使得闸流管达逡逑到导通条件，Ｃ２上的电压经过Ｌ２与闸流管得以反转，调节Ｌ２的值可改变电压的逡逑反转时间Ｔ，电压反转后双电容（＾和心串联使用，储能电容上的电压变为原来逡逑的两倍，利用可饱和电感改变电路的工作状态，实现能量的快速转移，在峰值电逡逑容Ｃｄ上实现高压上升沿［４０］。逡逑数十ｋＶ，几十ｎｓ脉宽放电激励脉冲逡逑逦ｒｎ逡逑Ｌ／ｖｙ＼＿＾逦ｉ￣逡逑闸流管逦ｎ邋ｎ逦ｊ逡逑Ｓ邋”逦逦－ＳＳＳ邋Ｃｄ逦—Ｊ—邋Ｃｄ逡逑图１．邋１准分子激光器的驱动电路图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．１邋Ｄｒｉｖｉｎｇ邋ｃｉｒｃｕｉｔ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｅｘｃｉｍｅｒ邋ｌａｓｅｒ逡逑１．３聚酰亚胺薄膜（ＰＩ膜）的基本介绍逡逑聚酰亚胺薄膜作为世界上性能优异的绝缘类高分子材料之一，通常由二元酐逡逑与二元胺在溶剂中缩聚流延成薄膜再经亚胺化而成。这两种单体，来源广，合成逡逑较为容易

中国台湾,市场份额,聚酰亚胺薄膜,工业技术

外公司牢牢占领。代表产品有美国杜邦公司的ＫａｐｔｏｎＶＮ、ＨＮ和ＦＮ，，Ｕｂｅ公司逡逑的邋Ｕｐｉｌｅｘ－Ｓ、Ｕｐｉｌｅｘ－ＶＴ邋和邋Ｕｐｉｌｅｘ－Ｒ，Ｋａｎｅｋａ邋公司的邋ＡｐｉｃａｌＮＰ、ＨＰ、ＡＶ、ＡＦ，逡逑ＳＫＣＫＯＬＯＮＰＩ公司的ＩＦ、ＬＮ。如图１．２所示，截止２０１０年底，根据中国台湾ｇ逡逑工研院产业经济与趋势研究中心统计数据表明，杜邦公司占据市场份额高达４３°／。，逡逑除去主要公司，剩下公司共计占据１５％的市场份额。由此可看出，全球仅少数几逡逑家国外公司垄断着聚酰亚胺薄膜市场，主要商品来源于上述三家公司，其部分商逡逑品的物理性能如表１所示：逡逑４逡逑
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB383.2;TQ323.7

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