激光刻蚀聚酰亚胺基底金属薄膜的温度场研究

发布时间：2017-09-03 20:08

  本文关键词：激光刻蚀聚酰亚胺基底金属薄膜的温度场研究

  更多相关文章： 天线反射器 激光刻蚀 金属薄膜/聚酰亚胺 温度场 刻蚀深度

【摘要】：为了提高卫星的通讯能力和满足轻质化的需求,目前常在卫星上装有一类轻质天线反射器,这类天线反射器是在聚合物基底上镀制金属薄膜(或者按照一定规律排布、具备特定表面功能的高精度金属薄膜图案)。为了实现对这类材料组合进行金属薄膜的高精度加工,并且还能够使得聚合物基底不受到损伤的目的,常采用镀膜结合激光刻蚀技术的方法进行制备。但由于聚合物和金属材料在热物理性能方面存在很大的差异,因此在实际的激光刻蚀过程中,还需要对很多技术问题开展仔细的研究。本文以广泛应用于天线反射器的金属薄膜/聚酰亚胺组合为研究对象,从热传导理论出发,利用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics构建了高斯分布的脉冲激光辐照复合材料的二维非稳态物理模型,通过求解热传导方程计算了激光辐照金属薄膜/聚酰亚胺组合的温度场分布,并讨论了激光参数对刻蚀过程的影响,主要取得了以下成果:(1)在激光刻蚀过程中铜薄膜比铝薄膜更难刻蚀,且激光功率密度为刻蚀深度的主要影响因素。随着金属薄膜厚度的增加,激光的刻蚀深度先减小,后保持不变;(2)在多脉冲刻蚀过程中,激光刻蚀深度随脉冲个数(小于等于10)的增加呈线性增加,刻蚀半径增加幅度不大,刻蚀形貌逐渐成喇叭形。由于刻蚀过程中聚酰亚胺有热的累积,因此为了保护基底,在刻蚀过程中应采用较大功率密度的激光参数;(3)对于多层金属薄膜,由于金属夹层的热导率比聚酰亚胺的热导率要大,因此会使得上层金属薄膜的刻蚀深度增加,同时刻蚀半径减小。我们通过运用计算机模拟的方法,得到的计算结果能够为激光刻蚀金属薄膜/聚酰亚胺组合的实际过程提供一定的指导作用。
【关键词】：天线反射器 激光刻蚀 金属薄膜/聚酰亚胺 温度场 刻蚀深度
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 引言10
• 1.2 金属薄膜/聚酰亚胺组合体系10-11
• 1.3 脉冲激光技术的发展状况11-12
• 1.4 脉冲激光刻蚀的研究现状12-16
• 1.4.1 国外研究进展13-15
• 1.4.2 国内研究进展15-16
• 1.5 激光刻蚀模型的研究状况16-17
• 1.6 数值模拟方法17-19
• 1.6.1 数值模拟的优点与步骤17-18
• 1.6.2 激光刻蚀数值模拟方法18-19
• 1.7 论文简介19
• 1.8 本章小结19-21
• 第2章 激光与材料的相互作用基础理论21-34
• 2.1 激光的吸收21-26
• 2.1.1 材料的反射率和吸收系数22-23
• 2.1.2 金属对激光的吸收及其影响因素23-26
• 2.1.3 非金属对激光的吸收26
• 2.2 激光的表面效应26
• 2.3 激光对材料的加热26-30
• 2.3.1 材料中热传递方式27-28
• 2.3.2 热传导方程28
• 2.3.3 边界条件和初始条件28-30
• 2.4 热分析材料重要属性30
• 2.4.1 热传导率30
• 2.4.2 比热容30
• 2.4.3 吸收系数30
• 2.5 相变问题30-31
• 2.6 有限元方法和COMSOL Multiphysics软件简介31-33
• 2.6.1 有限元方法的基本思想31-32
• 2.6.2 有限元软件COMSOL Multiphysics简介32-33
• 2.7 本章小结33-34
• 第3章 激光刻蚀模型的建立及温度场分析34-43
• 3.1 引言34
• 3.2 激光刻蚀模型的建立34-39
• 3.2.1 理论模型34-36
• 3.2.2 边界条件的选择36-37
• 3.2.3 相变的处理37-38
• 3.2.4 网格划分38
• 3.2.5 材料参数的选择38-39
• 3.3 温度场数值分析39-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 激光刻蚀数值分析43-50
• 4.1 引言43
• 4.2 单脉冲激光刻蚀模拟分析43-45
• 4.3 多脉冲激光刻蚀模拟分析45-46
• 4.4 激光刻蚀金属薄膜/聚酰亚胺机理探究46-47
• 4.5 激光刻蚀多层金属薄膜的温度场分布47-49
• 4.6 本章小结49-50
• 第5章 结论与展望50-52
• 5.1 结论50-51
• 5.2 展望51-52
• 参考文献52-58
• 致谢58-59
• 附录A 攻读硕士期间发表学术论文目录59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘孝丽;熊玉卿;杨建平;王瑞;吴敢;任妮;;激光刻蚀聚酰亚胺基底铝薄膜的温度场模拟[J];中国激光;2015年07期

2 周洋;王德苗;金浩;郑小婵;;一种激光刻蚀制作圆柱形介质天线的方法[J];激光技术;2014年03期

3 钱丹浩;魏龙;谢海银;;基于ANSYS的硬脆性材料脉冲激光打标温度场数值模拟[J];光学技术;2013年06期

4 王瑞;陈学康;任妮;吴敢;杨建平;曹生珠;;金属薄膜/有机材料基体系激光刻蚀研究(英文)[J];稀有金属材料与工程;2013年S2期

5 常浩;金星;陈朝阳;;纳秒激光辐照下铝靶的光学与热物理性质研究[J];光学学报;2013年11期

6 臧彦楠;倪晓武;陈彦北;;基于ANSYS生死单元法的长脉冲激光金属打孔仿真[J];中国激光;2013年06期

7 杨建平;陈学康;吴敢;王瑞;曹生珠;;激光刻蚀技术及其在航天器天线制造中的应用[J];航天制造技术;2011年03期

8 张朋波;秦颖;赵纪军;温斌;;纳秒激光烧蚀铝材料的二维数值模拟[J];物理学报;2010年10期

9 方芳;;频率选择表面天线副反射面研制[J];电子机械工程;2009年05期

10 刘会霞;杨胜军;王霄;李黎辉;;脉冲激光烧蚀凹腔的实验分析及数值模拟[J];中国激光;2009年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 秦颖;强流脉冲电子束材料改性机制及数值模拟[D];大连理工大学;2004年

2 陈笑;高功率激光与水下物质相互作用过程与机理研究[D];南京理工大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 周洋;微小卫星全向天线设计[D];浙江大学;2014年

2 高海燕;液相环境下飞秒激光烧蚀金属靶材的机理[D];华中科技大学;2011年

3 刘振东;化学激光辐照纯铝铜锌合金的温度场数值模拟[D];大连理工大学;2008年

4 高阳;全球定位系统中的小型介质加载四臂螺旋天线[D];浙江大学;2008年

5 孙立华;陶瓷激光打孔技术研究[D];长春理工大学;2007年

，

本文编号：787062