气动式双喷头喷射装置开发及银导线打印基础研究

发布时间：2017-09-28 15:23

  本文关键词：气动式双喷头喷射装置开发及银导线打印基础研究

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【摘要】：近年来,柔性电子产品因其良好的柔韧性和可弯曲性,受到了越来越多的关注。柔性电路作为连接柔性电子产品的重要部件,是实现柔性电子产品预定功能的关键,但当前柔性电路在制造过程中面临成本高、工艺复杂等问题,因此,实现柔性导电线路的低成本、工艺简单、无污染制造是当前需要解决的难题。基于上述分析,本文在现有导电线路成形方法的基础上,提出了微滴喷射打印成形导电线路的制备方法,开发了气动式双喷头微滴喷射装置。采用理论与实验相结合的研究方法,获得了微滴按需喷射的稳定参数,研究了微滴在按需喷射条件下微滴的喷射过程,分析了供气压力、脉冲宽度、喷嘴孔径等不同影响因素对微滴尺寸的影响规律,为后续获得不同尺寸的微滴提供理论基础。通过对硝酸银与抗坏血酸微滴进行打印成形银导线试验,研究不同沉积序列对成形银导线方阻的影响规律,为后续微滴喷射打印成形高质量导线奠定基础。首先,依据设计开发了气动式微滴喷射系统,该系统主要包括调节机构、喷射装置、喷射控制系统、图像采集系统与运动控制系统,各部分协调可靠工作,为后续研究微滴喷射成形银导线奠定基础。其次,在系统按需喷射的基础上,研究了硝酸银和抗坏血酸的微滴喷射过程。试验利用孔径为121μm、159μm的坩埚,浓度为1.96mol/L、1.31mol/L的硝酸银和抗坏血酸溶液进行喷射试验,并获得二者按需喷射的稳定工作参数。在按需喷射的基础上,对硝酸银与抗坏血酸的微滴喷射过程图像进行全程采集,试验结果表明,硝酸银与抗坏血酸的微滴喷射过程都经过了液柱伸长、缩颈断裂成单颗微滴、微滴飞行及液柱回缩三个阶段,说明系统在一次脉冲信号的作用下可产生单颗微滴,实现了系统的按需喷射,试验获得硝酸银与抗坏血酸在按需稳定喷射参数下的微滴直径分别为517μm和525μm。在按需喷射的基础上,试验通过选择改变供气压力、脉冲宽度、喷嘴孔径等参数,研究参数变化对微滴尺寸的影响,实验结果表明,微滴尺寸随着供气压力、脉冲宽度与喷嘴孔径的增加而增加。最后,在上述研究的基础上和按需喷射条件下在A4纸上进行不同打印序列次数成形银导线试验,并对不同沉积序列成形银导线进行方阻测量,结果表明随着打印序列的增加,方阻由2.659Ω/□降低到0.045Ω/□,方阻的标准偏差由2.563Ω/sq减小到0.022Ω/sq。对导线进行能谱试验结果表明,沉积成形的导线产物为Ag。SEM试验表明,随着打印序列次数的增加,银导线内部孔洞减少,反应生成的银微粒数量增加。
【关键词】：气压驱动式 按需喷射 微滴 沉积成形 银导线
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN405
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 导电线路成形方法10-14
• 1.2.1 蚀刻减成法10-11
• 1.2.2 丝网印刷法11-12
• 1.2.3 喷墨打印法12-13
• 1.2.4 纳米压印13
• 1.2.5 雕刻法13
• 1.2.6 油印法13-14
• 1.2.7 热转印法14
• 1.3 微滴喷射打印成形技术14-16
• 1.3.1 微滴喷射技术分类14-16
• 1.4 微滴喷射成形制造技术在不同领域中的应用16-17
• 1.4.1 增材制造领域16
• 1.4.2 电子封装领域16-17
• 1.4.3 半导体领域17
• 1.4.4 光学器件领域17
• 1.4.5 化学分析和生命科学领域17
• 1.5 本文研究内容与新见解17-20
• 1.5.1 本文研究内容18
• 1.5.2 新见解18-20
• 2 气动式双喷头微滴喷射系统的设计与实现20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 气动式双喷头微滴喷射系统的功能和总体方案设计20-22
• 2.3 调节机构设计22-23
• 2.3.1 升降机构设计22
• 2.3.2 水平微调机构设计22-23
• 2.4 微滴发生装置部分结构设计23-26
• 2.4.1 坩埚喷嘴的设计23-25
• 2.4.2 喷头夹持机构设计25-26
• 2.5 控制系统的设计26-31
• 2.5.1 喷射控制系统26-28
• 2.5.2 基板运动控制系统28-30
• 2.5.3 图像采集系统30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 3 微滴按需喷射试验及微滴尺寸影响因素研究32-48
• 3.1 引言32
• 3.2 喷射流体性质32-35
• 3.2.1 喷射溶液的物理性质32-33
• 3.2.2 流体相关的无量纲数33-35
• 3.3 微滴按需喷射试验研究35-41
• 3.3.1 微滴成形过程分析35-36
• 3.3.2 硝酸银与抗坏血酸按需喷射试验36-41
• 3.4 微滴尺寸影响因素研究41-46
• 3.4.1 供气压力对微滴尺寸影响41-43
• 3.4.2 脉冲宽度对微滴尺寸的影响43-44
• 3.4.3 喷嘴孔径对微滴尺寸的影响44-46
• 3.5 本章小结46-48
• 4 银导电线路的制备及导电性测试48-58
• 4.1 引言48
• 4.2 银导线反应成形与方阻测量原理48-51
• 4.2.1 银导线反应成形原理48-49
• 4.2.3 方阻测量原理49-51
• 4.3 喷射打印银导线试验51-55
• 4.3.1 喷射打印成形银导线51-53
• 4.3.2 银导线方阻测量53-55
• 4.4 成形导线成分分析与微观形貌研究55-57
• 4.4.1 导线组成成分分析56
• 4.4.2 成形导线SEM形貌观察56-57
• 4.5 本章小结57-58
• 5 总结与展望58-60
• 5.1 总结58-59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间所发表论文64-66
• 致谢66

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本文编号：936599