激光直接成型技术及其配套材料的研究与开发
发布时间：2020-10-27 11:08
近年来,随着移动互联、物联网和无人汽车等新兴领域的爆炸式增长,高速无线通讯的电子设备向着功能化、集成化、低成本化和轻薄短小化方向发展,推动着电子产品制造业的三维互连过程向更高水平迈进。传统的三维电路的生产一般采用陶瓷材料或者高分子材料加金属贴片等技术,存在产品尺寸受限、天线难以3D调控、加工过程繁琐等缺点。激光直接成型技术(Laser Direct Structuring,LDS)是近几年新兴的一种三维电路加工方式,其是通过对包含激光敏感添加剂的高分子材料进行激光光刻,把电路图案直接转移到制件表面,化学镀后在高分子材料表面创建电子线路。在激光直接成型材料方面,市场上比较成熟的是以重金属化合物为添加剂的黑色材料,或者是国外的SABIC、MITSUBISHI等公司推出的白色材料,存在颜色限制或进口成本等问题,因此开发一种低成本的、性能优良的、白色的可激光直接成型材料,具有重要的意义。本文基于激光与高分子材料、激光与金属材料的相互作用理论,选择了以碱式磷酸铜、纳米氧化锡混合作为激光敏感添加剂,与聚碳酸酯复合制备了一种白色的可激光直接成型材料,采用1064 nm的激光对其进行表面改性,然后通过化学镀在激光刻蚀区域沉积铜。本文的主要工作为:1.研究了不同种类(碱式磷酸铜、铜铬黑、羟基锡酸锌、氧化锡)、不同粒径(微米氧化锡、纳米氧化锡)的几种金属化合物作为激光敏感添加剂的改性效果。2.将碱式磷酸铜、纳米氧化锡、碱式磷酸铜和纳米氧化锡混合物与聚碳酸酯复合制备可激光直接成型材料,利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、分光色差仪、百格剥离实验测试手段研究了 1064 nm激光对材料表面的粗糙度、分子结构及镀层性能的影响,综合考虑了碱式磷酸铜/聚碳酸酯、纳米氧化锡/聚碳酸酯、碱式磷酸铜和纳米氧化锡/聚碳酸酯三种材料的颜色、镀层性能,并与市场现有的LDS材料进行了成本对比,开发出一种低成本的白色的可激光直接成型材料。3.通过改变激光的输入电流、脉冲频率、扫描速度等参数,观察它们对样品改性效果及镀层性能的影响,确定了本文所开发的可激直接成型材料的激光表面处理的最佳工艺参数。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB33;TN24
【部分图文】：
注射复合法是先经过印刷电路图案、片材热成型等过程得到带有电路图案的高分子??片材，然后利用模具采用合模注射方式成型高分子材料，最后在表面镀覆金属实现??３Ｄ－ＭＩＤ的技术，其工艺过程如图１－３所示。考虑加工方法，适用生产线路结构简单的??大型零部件。??激光刻蚀法是在注射成型的高分子材料表面进行活化镀铜、涂覆防蚀剂，然后用激??光按照预先设计好的线路图案刻蚀防蚀剂、再腐蚀铜，最后对表面进行处理得到导电线??路的方式［６］。其原理是经过激光刻蚀的区域没有防蚀剂保护铜，此区域的铜被腐蚀，工??艺过程如图１－４所示。虽然该方法具有较大的设计柔性，但是加工过程繁琐，适用生产??２??
（３）模压?（４）移除多余金属箔??图１－２热压印法??注射复合法是先经过印刷电路图案、片材热成型等过程得到带有电路图案的高分子??片材，然后利用模具采用合模注射方式成型高分子材料，最后在表面镀覆金属实现??３Ｄ－ＭＩＤ的技术，其工艺过程如图１－３所示。考虑加工方法，适用生产线路结构简单的??大型零部件。??激光刻蚀法是在注射成型的高分子材料表面进行活化镀铜、涂覆防蚀剂，然后用激??光按照预先设计好的线路图案刻蚀防蚀剂、再腐蚀铜，最后对表面进行处理得到导电线??路的方式［６］。其原理是经过激光刻蚀的区域没有防蚀剂保护铜，此区域的铜被腐蚀，工??艺过程如图１－４所示。虽然该方法具有较大的设计柔性，但是加工过程繁琐，适用生产??２??
??的集成。如图１－５所示，激光直接成型的工艺流程首先是将含有激光敏感添加剂的高分??子材料进行注塑成型，然后利用计算机控制激光的扫描路线，按照预先设计的电路图形??对高分子材料表面进行激光活化，最后通过化学镀在活化区域镀覆金属［１３］［１４］。实现激光??直接成型技术的原理：（１）要求材料经过激光刻蚀后可形成粗糙的表面，为后续化学??镀铜提供着力点；（２）需要向高分子材料基体（例如聚碳酸酯、聚碳酸酯／丙烯腈－丁二??烯－苯乙烯合金等）中添加一种或多种对激光敏感的金属化合物即ＬＤＳ添加剂，利用激??光辐照来激活高分子基体中的特殊的金属物质，使基体表面释放出活性金属种子，为化??学镀提供催化活化中心，促使化学镀液中的金属离子沉积到激光镭射的区域，形成导电??图形［１５］［１６］，如图１－６所示。??Ｌａｓｅｒ?ｂｅａｍ??（ｂ
【参考文献】
本文编号：2858439
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB33;TN24
【部分图文】：
注射复合法是先经过印刷电路图案、片材热成型等过程得到带有电路图案的高分子??片材，然后利用模具采用合模注射方式成型高分子材料，最后在表面镀覆金属实现??３Ｄ－ＭＩＤ的技术，其工艺过程如图１－３所示。考虑加工方法，适用生产线路结构简单的??大型零部件。??激光刻蚀法是在注射成型的高分子材料表面进行活化镀铜、涂覆防蚀剂，然后用激??光按照预先设计好的线路图案刻蚀防蚀剂、再腐蚀铜，最后对表面进行处理得到导电线??路的方式［６］。其原理是经过激光刻蚀的区域没有防蚀剂保护铜，此区域的铜被腐蚀，工??艺过程如图１－４所示。虽然该方法具有较大的设计柔性，但是加工过程繁琐，适用生产??２??
（３）模压?（４）移除多余金属箔??图１－２热压印法??注射复合法是先经过印刷电路图案、片材热成型等过程得到带有电路图案的高分子??片材，然后利用模具采用合模注射方式成型高分子材料，最后在表面镀覆金属实现??３Ｄ－ＭＩＤ的技术，其工艺过程如图１－３所示。考虑加工方法，适用生产线路结构简单的??大型零部件。??激光刻蚀法是在注射成型的高分子材料表面进行活化镀铜、涂覆防蚀剂，然后用激??光按照预先设计好的线路图案刻蚀防蚀剂、再腐蚀铜，最后对表面进行处理得到导电线??路的方式［６］。其原理是经过激光刻蚀的区域没有防蚀剂保护铜，此区域的铜被腐蚀，工??艺过程如图１－４所示。虽然该方法具有较大的设计柔性，但是加工过程繁琐，适用生产??２??
??的集成。如图１－５所示，激光直接成型的工艺流程首先是将含有激光敏感添加剂的高分??子材料进行注塑成型，然后利用计算机控制激光的扫描路线，按照预先设计的电路图形??对高分子材料表面进行激光活化，最后通过化学镀在活化区域镀覆金属［１３］［１４］。实现激光??直接成型技术的原理：（１）要求材料经过激光刻蚀后可形成粗糙的表面，为后续化学??镀铜提供着力点；（２）需要向高分子材料基体（例如聚碳酸酯、聚碳酸酯／丙烯腈－丁二??烯－苯乙烯合金等）中添加一种或多种对激光敏感的金属化合物即ＬＤＳ添加剂，利用激??光辐照来激活高分子基体中的特殊的金属物质，使基体表面释放出活性金属种子，为化??学镀提供催化活化中心，促使化学镀液中的金属离子沉积到激光镭射的区域，形成导电??图形［１５］［１６］，如图１－６所示。??Ｌａｓｅｒ?ｂｅａｍ??（ｂ
【参考文献】
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本文编号：2858439
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