聚碳酸酯材料表面选区激光金属化关键技术研究

发布时间：2020-06-12 12:59

【摘要】：随着便携式可穿戴电子设备、发光显示器(LEDs)、微电子、生物电子器械等的快速发展,在介质材料表面开发出一种新颖、先进的选择性金属化的技术显得越来越迫切。基于激光快速活化+化学镀实现介质材料表面区域选择性金属化的技术,具有工艺流程短、成本低、效率高、适用基材范围广等优点。本文选择尖晶石类化合物X_2(OH)YO_4作为激光快速活化过程中的激光活性物质(X为过渡金属元素,具有可变化的化合价,Y为元素周期表中III_A或V_A族的元素),以替代传统的氯化钯和硝酸银等贵金属化合物,具有成本低、选择性好等明显优点。利用X-射线光电子能谱技术(XPS),详细探讨了该化合物与波长为1064 nm的纳秒脉冲光纤激光、1064 nm的连续光纤激光和355 nm的紫外纳秒脉冲激光的相互作用机理和变化规律。结果表明,当采用纳秒脉冲光纤激光时,在能量密度为2.76~24.00J/cm~2的范围内,随着激光能量密度的增大,激光活性物质中+2价的X~(2+)被还原为+1价X~+离子的比例呈先增大后减小的变化趋势;当采用连续光纤激光时,在0.13~3.89W的功率范围内,随着激光功率的增大,X~(2+)的还原效果没有稳定的变化趋势;当其被纳秒脉冲紫外激光作用时,在4.68~25.48 J/cm~2的激光能量密度范围内,随着能量密度的增大,还原比例逐渐增大;结合X_2(OH)YO_4的热重/差热分析和紫外可见光吸收光谱分析,初步判断,上述激光作用过程中,可能同时存在光热和光化学反应过程。综合考虑激光对激光活性物质X_2(OH)YO_4的还原效果、对聚碳酸酯(PC)材料表面微观形貌的影响、激光器的价格以及加工效率等因素,最终选择纳秒脉冲光纤激光作为进一步研究化学镀铜的激光光源。系统地探讨了激光能量密度和化学镀条件对化学沉铜速率和铜层质量的影响,并利用扫描电子显微镜技术(SEM)对沉铜过程的微观形貌进行了分析。结果表明,纳秒脉冲光纤激光对PC表面选择性金属化的适宜实验条件如下:激光能量密度约为13.67 J/cm~2;化学镀条件为:pH=12.5~13.0,温度T=55~60℃,惰性气体氩气鼓气搅拌。在此条件下化学镀铜90 min可获得具有优异选择性的铜层,其厚度约为2.76μm,体积电阻率约为3.85μ?·cm,与纯铜体积电阻率在同一数量级。经过美国测试与材料学会(American Society for Testing and Materials,ASTM)标准D3359-08中的方法B—划格胶带测试法测试后,沉积铜层与PC基材的结合强度可达到4B-5B级别。因此,利用纳秒脉冲光纤激光可对PC表面进行选择性金属化,具有效率高、成本低、选择性好等优点,应用前景广阔。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN24;TB306

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王凯平;;高频大电流滤波电容器不宜使用“隔离金属化设计”薄膜制造[J];电子元件与材料;2016年02期

2 韩明;黎钦源;彭镜辉;陈兴武;;金属化半孔制作工艺研究[J];印制电路信息;2016年07期

3 骆洋洋;;半金属化阶梯槽可靠性研究[J];印制电路信息;2011年S1期

4 齐新营;;转炉吹炼金属化高冰镍生产实践[J];新疆有色金属;2007年03期

5 王雷波;金属化瓷壳抗拉强度的探讨[J];真空电子技术;2005年04期

6 罗以喜;;织物的金属化整理[J];江苏丝绸;2004年02期

7 瞿安萍;双马来酰亚胺树脂—玻璃纤维复合材料的金属化方法[J];玻璃纤维;2004年02期

8 罗以喜;非织造布的金属化整理[J];非织造布;2004年03期

9 于柱;金属化高冰镍吹炼实践[J];新疆有色金属;2003年S2期

10 张巨先;国内外电真空用氧化铝陶瓷金属化层显微结构分析[J];真空电子技术;2003年04期

相关会议论文 前10条

1 高陇桥;;玻璃相与陶瓷金属化技术[A];真空电子技术—陶瓷金属封接和真空电子与专用金属材料分会年会专辑[C];2013年

2 齐立君;陆艳杰;张小勇;郑剑平;;蓝宝石钨金属化层显微分析[A];电子陶瓷和封闭工艺专辑[C];2015年

3 安百江;;中低温金属化配方的研制及应用[A];电子陶瓷、陶瓷-金属封接与真空开关管用陶瓷管壳应用专辑[C];2009年

4 王雷波;;金属化瓷壳抗拉强度的探讨[A];特种陶瓷及金属封接技术基础和应用研讨会论文集[C];2005年

5 程文建;王文才;邹华;张立群;;通过多巴胺的仿生修饰在聚酯纤维表面的功能化及金属化[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

6 高陇桥;;低价位生产特陶材料和经济金属化技术[A];2002年电子陶瓷及其在真空电子行业中应用技术交流会论文集[C];2002年

7 张巨先;;国内外电真空用氧化铝陶瓷金属化层显微结构分析[A];“提高产品合格率”研讨会论文集[C];2003年

8 皮乐民;李征;;连续式陶瓷高温金属化炉的研制[A];电子陶瓷，，陶瓷，金属封接与真空开头管用管壳的技术进步专辑[C];2006年

9 蔡安富;胡镇平;陈新辉;徐宁;黄亦工;;二次金属化工艺技术探索[A];真空电子技术—电子陶瓷、陶瓷-金属封接专辑[C];2014年

10 周存和;;高压金属化膜并联电容器[A];2004年电力电容器学会论文集[C];2004年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 藏瑾;手机后盖去金属化 供应链厂商急转型[N];21世纪经济报道;2017年

2 ;金属化膜健康包装新视点[N];中国包装报;2004年

3 克力;聚丙烯金属化膜全新视点[N];中国包装报;2003年

4 陆晓辉;油电价格上调 金属化工业再遇成本压力[N];中国高新技术产业导报;2008年

5 王爱国;相约新世纪 共唱环保歌[N];中国包装报;2001年

6 本报记者 覃泽文;氢气金属化能源潜力无限[N];中国能源报;2009年

7 金存忠;金属化薄膜电容器国产化示范线显效[N];中国电子报;2000年

8 师晓婷;研制成功微电脑全自动转移纸生产线[N];中国包装报;2001年

9 ;十公司公布三季度业绩预告[N];证券日报;2003年

10 郭廷杰;超微细晶粒钢微金属化法现状和展望[N];世界金属导报;2002年

相关博士学位论文 前10条

1 彭星玲;金属化单模光纤宏弯损耗特性研究[D];南昌大学;2015年

2 庄全;金属固态氢及过渡金属氢化物高压下的理论研究[D];吉林大学;2018年

3 张小龙;基于环金属化铂（Ⅱ）配合物的主客体超分子体系[D];中国科学技术大学;2019年

4 樊丽涛;新型碱金属化物结构及非线性光学性质[D];吉林大学;2012年

5 孔中华;金属化膜脉冲电容器若干问题的研究[D];华中科技大学;2008年

6 沈小虎;铁氧体耐高温磁控溅射金属化膜系及产业化关键问题的研究[D];浙江大学;2013年

7 春铁军;含铁回收料球团金属化烧结新工艺研究[D];中南大学;2014年

8 陈耀红;高储能密度金属化膜电容器应用性能及其影响因素研究[D];华中科技大学;2013年

9 张华芳;二氧化钒微纳材料的合成及其高压相变研究[D];吉林大学;2017年

10 王颖;Al_2O_3陶瓷的反应金属化及其与5A05合金扩散钎焊机理研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 靳明明;聚碳酸酯材料表面选区激光金属化关键技术研究[D];华中科技大学;2019年

2 谢永亮;新能源金属化膜电容卷绕机的电控设计[D];厦门大学;2017年

3 江建锋;金属化长周期光纤光栅传感机理建模及强度波分复用[D];南昌大学;2018年

4 蒋文娟;SMD用氧化铝陶瓷基片的制备及金属化研究[D];山东理工大学;2013年

5 郭鹏辉;钒钛磁铁矿金属化还原—选分新工艺的实验研究[D];东北大学;2012年

6 王楚虹;基片式光纤光栅应变传感器金属化封装的关键技术[D];重庆大学;2017年

7 于洪翔;硼镁铁共生矿金属化还原—选分工艺基础研究[D];东北大学;2014年

8 王振东;金属化薄膜电容器损耗的工艺研究[D];南京理工大学;2008年

9 杨希锐;晶体管封装用陶瓷金属化层的制备与性能研究[D];山东大学;2016年

10 张柯;金属化包装改善食品微波加热效果的研究[D];江南大学;2014年

本文编号：2709564