喷射成形系统激光烧结关键技术研究

发布时间：2020-04-22 15:25

【摘要】：采用喷射成形技术制造微带贴片天线、电路板、频选天线罩等电子装备的关键步骤之一是对喷射材料进行烧结处理,使喷射的图案具有导电特征。激光具有可导性、能量集中,产生的温度场影响区域小等特点,可烧结固化喷射材料。本文以一款无颗粒型的银基金属有机分解(Metal Organic Decomposition,MOD)墨水作为喷射材料,针对该墨水的激光烧结工艺进行分析研究。首先,本文研究了激光与墨水作用的光热特性和墨水的分解过程。通过研究墨水对不同波长光的吸收度,以及不同波长激光在墨水中的渗透深度,确定了本文所用激光的波长;通过对墨水进行差式扫描量热分析(Differential Scanning Calorimeter,DSC)和热重分析(Thermogravimetric Analysis,TGA)研究了墨水的分解过程,得到墨水的高、低沸点溶剂挥发和螯合物分解的温度范围。其次,运用有限元分析软件COMSOL Multiphysics进行激光烧结MOD墨水的数值模拟。通过实验得到墨水导热系数,并根据实验修正其他热物参数建立了仿真模型;利用该模型模拟不同激光烧结工艺参数(输出功率、扫描速度、扫描间隔)对烧结温度场的影响,得到了不同工艺参数下的温度场变化规律。再次,根据激光烧结工艺调控需求,研制了激光烧结固化系统。采用三轴运动平台实现光斑的空间运动,对伺服控制硬件进行选型,开发控制软件并对烧结路径进行规划。最后,利用研制的烧结固化设备进行了烧结固化实验并优化烧结工艺。根据在不同输出功率、扫描速度、扫描间隔下,烧结成形的导电图形的线宽测试、电导率测试、银膜厚度测试、电子扫描显微镜测试、能谱检测结果,研究了导致烧结质量差异的原因,对激光烧结工艺参数进行优化,并采用该工艺进行了微带贴片天线的制造,测试性能符合要求。本文通过对MOD墨水的激光烧结工艺研究,有助于确定激光烧结在喷射成形技术应用的工艺研究方向,为电子装备异质异构喷射成形的相关研究奠定了基础。
【图文】：

直流电,墨水

有机盐墨水和纳米颗粒墨水的烧结质量都和烧电导率，墨水中的金属先驱体从最开始的离散状成致密的金属层。形成厚颈后整体开始出现导电技术研究现状水的烧结技术研究现状水烧结方法有通过电炉加热，使温度达到 200℃基材的耐热温度，且烧结时间较长。利用直流电50W 和 25mm/s 运动速度下，烧结出方阻为 0.1微导电特征，且只适用于平面基板，限制了墨水

模型图,微波烧结,模型,激光烧结

图 1.2 微波烧结模型[15]光烧结技术采用高强度脉冲白光束烧结金属先驱墨水，由控制器调节传板的能量。但是 Lee 等人[16]发现不同的功率和脉宽条件下，由于闪光度限制，，容易导致薄膜分层脱落现象。图 1.3 烧结模型[16]年来，许多科学家做了激光烧结固化导电墨水的研究[17]，激光烧结技
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN820;TN249

【参考文献】