柔性基材表面改性催化铜沉积的研究与应用

发布时间：2020-12-19 07:33

　　柔性导电线路在柔性电子中主要用于元器件的连接,能够在弯曲、折叠、拉伸状态下确保电子产品正常工作,是柔性电子重要的组成部分。金属薄膜,特别是铜箔具有高的导电性、良好的柔韧性和价格便宜等优点,是目前最常用的柔性金属导电材料。采用可溶性改性溶液活化柔性基材并催化铜沉积的方法,在柔性基材表面沉积铜导电线路。虽然改性溶液能够选择性活化柔性基材并提高铜导电线路与基材之间的结合力,但是一种改性溶液对于不同柔性基材不具有普适性。因此,针对不同类型柔性基材,设计并研制与基材相兼容的改性溶液,优化化学镀铜的工艺参数,制备出性能优异的柔性铜导电图形是本文研究的重点。在有机聚合物材料中,聚酰亚胺（Polyimide,PI）薄膜具有优良的耐高温性,是高散热柔性电子常用的基材。选择KOH、丙三醇和去离子水为原料,研制了一种对PI基材具有兼容性的KOH改性溶液。通过量子化学计算结合实验分析了PI基材改性区域活化机理。研究了PI基铜线路的性能及在柔性电子中的应用。实验结果表明,KOH溶液改性后的PI基材表面有羧基（─COOH）生成,可以通过离子交换作用吸附催化剂前驱体Ag⁺。KOH改性溶液中水和... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

减成法制作柔性铜导电图形工艺流程图

图4-17是激光显微镜测试证券纸表面沉积铜导电线路不同阶段的表面形貌和粗糙度,用于分析铜线路与纸基之间的结合。图4-17a中的A1是激光显微镜测试纸基表面的微观形貌,可以看出纸基由互相交错的纤维组成,同时相邻纤维间还有一些小孔,可以被认为是毛细孔;A2是激光显微镜测试纸基表面的粗糙度(Sa)为1.76μm,相对于前面研究的PI和PET基材,纸基表面粗糙度相对较大。图4-17b中的B1是纸基表面印刷Ag+/PMMA溶液后的激光显微图,从图中可以看出表面有一些孔洞,可能是纸基表面的毛细孔把印刷的Ag+/PMMA溶液吸入纸基内部,待Ag+/PMMA溶液固化后,Ag+/PMMA桥接层与纸基形成机械锁扣,所以Ag+/PMMA桥接层与纸基之间具良好的结合力;B2是激光显微镜测试Ag+/PMMA桥接层表面粗糙镀为1.22μm。图4-17c是Ag+/PMMA桥接层用空气等离子处理10 min后的激光显微图,C1中可以看出空气等离子处理后桥接层颜色从白色变为灰棕色,可能是Ag+被还原为金属Ag纳米颗粒引起颜色变化;C2是激光显微镜测试空气等离子处理Ag+/PMMA桥接层后表面粗糙镀为1.09μm,与空气等离子体处理前相比桥接层粗糙度略有减小。图4-17d是沉积40 min铜线路表面的激光显微图,D1中可以看出沉积铜表面不平整,可能与纸基和桥接层本身不太光滑有关;D2是激光显微镜测试铜线路表面粗糙度为1.93μm。根据上述激光显微镜测试证券纸表面制备铜导电线路不同阶段的表面形貌和粗糙度的分析结果可知,纸基表面的毛细孔把印刷在纸基表面的部分Ag+/PMMA溶液吸到纸基中,待Ag+/PMMA溶液固化后与纸基形成机械锁扣,这样Ag+/PMMA与纸基牢固地结合。同时Ag+/PMMA作为桥接层表面比较粗糙,沉积的铜层与桥接层也形成机械锁扣,Ag+/PMMA层与铜层牢固结合。因此,Ag+/PMMA作为桥接层把铜线路与纸基牢固地结合在一起[189]。

半加成法虽然能够制备性能良好的精细铜导电线路,但该工艺相对复杂,对设备要求高,同时还存在抗蚀膜及薄铜层的蚀刻,造成材料浪费,排放腐蚀性废液引起环境污染等问题。因此,研究工艺简单,不产生任何材料浪费和腐蚀性废液的全加成工艺是未来发展的方向。1.2.3 加成法制作柔性铜导电线路

【参考文献】：
期刊论文
[1]Fabrication of Flexible Transparent Conductive Films with Silver Nanowire by Vacuum Filtration and PET Mold Transfer[J]. Wei Xu,Qingsong Xu,Qijin Huang,Ruiqin Tan,Wenfeng Shen,Weijie Song.  Journal of Materials Science & Technology. 2016(02)

博士论文
[1]印制电路铜催化甲醛氧化反应的研究与应用[D]. 林建辉.电子科技大学 2017



本文编号：2925528