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《华中科技大学》 2005年
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激光微细熔覆电子浆料柔性布线技术与设备

李祥友  
【摘要】:随着电子产品不断向着短、小、轻、薄、高性能化方向的发展,残酷的市场竞争迫切要求生产厂家能够在很短周期内制备出价廉质优的线路板,并要求所制备导线的线宽更窄,线间距更小,电子元器件的集成度更高。 在国家自然科学基金及国家“863”高技术发展研究计划项目的资助下,本文在国内外率先提出了激光微细熔覆电子浆料柔性布线技术,实现了在陶瓷基板、玻璃基板和有机环氧板等绝缘基材表面制备导线及线路板,并系统研究了导线制备过程中的关键科学问题,在此基础上集成制造了激光微细熔覆设备。本文体现了该项目的部分研究成果。主要研究结果总结如下: 在国内外率先提出了采用激光微细熔覆电子浆料直写导线的工艺,即通过匀胶——烘干——激光处理,形成导电图形——有机溶剂清洗未辐照浆料区域——烧结固化的工序,可以在各种基板表面制备导线。根据上述新工艺,利用光纤激光器聚焦后辐照均匀预置的导电浆料层,分别在陶瓷基板、玻璃基板和有机环氧树脂基板上制备出了最小线宽为20 μm、50 μm和80 μm的银导线,大幅度地突破了现有丝网印刷或者模板印刷厚膜工艺所能制备的极限线宽; 并且与同类的激光柔性布线技术相比,其导线制备效率提高了2~3 个数量级。通过对所制备的导线进行表面形貌分析与性能测试,结果表明,所制备的导线表面光滑,与基板的结合强度均可达MPa 数量级; 树脂基板和玻璃基板的电阻率可达10-5 Ω.cm,陶瓷基板的电阻率可达10-6 Ω.cm,这和纯块状银在同一数量级,导电性能优良。上述结果表明, 采用激光微细熔覆电子浆料技术在绝缘基板表面制备导线的导电率以及导电层与基板的结合力都能够满足工业应用的要求。 系统研究了激光工艺参数对所制备导线厚度及宽度这两个最重要物理量的影响规律。研究结果表明,激光功率密度和扫描速度对导线的厚度影响不大,但是对导线的宽度影响十分明显。特别是激光光斑直径的大小对导线的宽度存在重要的影响,光斑直径越小,导线越细。一般来说,降低功率密度、提高扫描速度可以减小导线的宽度。但功率密度和扫描速度都存在着极限范围,只有使用处于此范围内的参数才能得到质量较好的导线。根据热力学原理,定性分析了该现象出现的原因。 通过对电子浆料及所制备导线进行差热分析、热重分析、SEM形貌观察以及EDS能谱分析等,系统研究并初步掌握了激光微细熔覆电子浆料技术中导线成型、与基板
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TN249

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 李敬;李金洪;李祥友;曾晓雁;;微型喷嘴雾化直写技术制备厚膜导体研究[J];电子元件与材料;2006年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 张洁;激光微熔覆导电膜与基板的粘附性及可焊性的研究[D];华中科技大学;2011年
2 曹宇;激光微细熔覆柔性加工平台CAD/CAM系统软件与工艺研究[D];华中科技大学;2006年
3 黄涛;基于直写的纳米银导电浆料及导电墨水的研制[D];华中科技大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王建,郁祖湛;激光镀技术的研究动态[J];电镀与精饰;1999年03期
2 何中伟,周冬莲;厚膜直接描绘工艺[J];电子元件与材料;1999年05期
3 王旭红,郁祖湛,赵国庆,周筑颖;环氧树脂上激光诱导局部化学沉铜[J];复旦学报(自然科学版);1994年01期
4 楼祺洪,高鸿奕;激光辅助生产液晶显示器[J];激光与光电子学进展;1995年03期
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8 高福华,杜惊雷,姚军,张怡霄,郭永康;激光直写中光刻胶对激光能量的吸收模型[J];微细加工技术;1999年04期
9 张国庆,姚素薇,刘冰,郭鹤桐,龚正烈;半导体硅上激光诱导选择性电镀铜[J];应用化学;1997年01期
10 谢湘华,张谊华,方尔梯,膝玉美,曾宪康,杨永刚,黄宣劭;激光诱导醋酸铜乙醇溶液反应直写金属铜线[J];应用激光;1996年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余震,文艺,刘冬生,李耀兵;厚膜布线的Micropen系统设计及工艺研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年06期
2 闫涛;梁志杰;谭俊;张平;;激光强化电刷镀Ni镀层试验研究[J];中国表面工程;2006年02期
3 沈艺程;续振林;辜志俊;姚元根;;激光微加工对陶瓷表面化学镀铜的影响研究[J];材料保护;2007年04期
4 陈东升;路庆华;;聚酰亚胺膜分子自组装与激光诱导图形化学镀铜[J];材料保护;2009年11期
5 孙克,赵岩,张彩碚,李正林;Nd:YAG脉冲激光诱导化学沉积银[J];东北大学学报;2002年04期
6 余德超;谈定生;;电镀铜技术在电子材料中的应用[J];电镀与涂饰;2007年02期
7 陈轶群,李祥友,李慧玲,曾晓雁;激光直写制备厚膜导体技术研究[J];电子元件与材料;2004年08期
8 李敬;李金洪;李祥友;曾晓雁;;微型喷嘴雾化直写技术制备厚膜导体研究[J];电子元件与材料;2006年06期
9 刘燕戈;方天翔;;钢基板厚膜环形电位器的研制[J];电子元件与材料;2009年08期
10 王世和,张浩然,周冬莲;一种新型小型化高分辨率LED矩阵显示器[J];电子工艺技术;2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 赵毅;刘立兵;李明辉;;基于逐层激光诱导化学液相沉积的3D微细加工新技术[A];2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
2 彭啸;江开勇;;塑料基板上激光诱导选择性化学镀铜[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
3 梁志杰;曹勇;闫涛;;摩擦喷射复合高速电沉积n-Al_2O_3/Ni性能研究[A];2005年上海市电镀与表面精饰学术年会论文集[C];2005年
4 梁志杰;闫涛;;激光强化电沉积技术研究[A];天津市电镀工程学会第十届学术年会论文集[C];2006年
5 赵毅;刘立兵;李明辉;;基于逐层激光诱导化学液相沉积的3D微细加工新技术[A];特种加工技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈龙江;曲面激光直写中若干关键技术研究[D];浙江大学;2010年
2 陈达;3C-SiC/Si异质外延生长与肖特基二极管伏安特性的研究[D];西安电子科技大学;2011年
3 刘正春;自组装化学镀及其应用研究[D];东南大学;2003年
4 王守国;离子注入制备4H-SiC器件及其温度特性研究[D];西安电子科技大学;2004年
5 陈世哲;微电子产品视觉检测中关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 陈东升;激光与聚合物的相互作用(Ⅲ)银选择性活化化学镀在聚酰亚胺薄膜上制作精细线路[D];上海交通大学;2006年
7 李慧玲;激光微细熔覆快速制造厚膜无源元件关键技术的研究[D];华中科技大学;2006年
8 蔡志祥;微笔—激光复合直写厚膜传感器的关键技术研究[D];华中科技大学;2009年
9 曹宇;激光—微笔/微喷直写集成制造MEMS微结构关键技术研究[D];华中科技大学;2009年
10 金占雷;极坐标激光直写若干控制关键技术理论研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗彭;激光直写机图形图像软件设计[D];电子科技大学;2011年
2 汪洋;通用数控平台的工业CT控制技术研究[D];重庆大学;2011年
3 陈继文;基于激光诱导向前转移技术直写布线工艺研究[D];华中科技大学;2011年
4 熊毅;纳米晶块体镍的喷射高速电沉积及其微观结构研究[D];燕山大学;2001年
5 韦顺文;微细凹槽镀铜研究[D];中南大学;2003年
6 周小红;新型激光直写系统的优化设计与工艺研究[D];苏州大学;2005年
7 戴智刚;激光微细熔覆直写技术制作厚膜温度传感器的初步研究[D];华中科技大学;2005年
8 曹文斌;基于面向对象技术的工业CT扫描运动控制系统建模研究[D];重庆大学;2006年
9 王春晖;基于微流体数字化喷射技术的直写导线技术研究[D];南京理工大学;2006年
10 何中伟;MCM-C实用先进组装封装工艺制造技术研究[D];南京理工大学;2006年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚志刚;焊接性能的考核方法[J];半导体技术;1984年01期
2 韩翔,李轶,吴文刚,闫桂珍,郝一龙;用于MEMS的单晶硅上无电镀铜、镀镍工艺[J];半导体学报;2005年05期
3 葛继平;镀膜结合强度测试技术的研究进展[J];表面工程;1995年02期
4 胡奈赛,徐可为,何家文;涂、镀层的结合强度评定[J];中国表面工程;1998年01期
5 姜银方;关于基片性质对离子镀膜影响的分析[J];表面技术;1996年06期
6 易茂中,冉丽萍,何家文;厚涂层结合强度测定方法研究进展[J];表面技术;1998年02期
7 马峰,蔡珣;膜基界面结合强度表征和评价[J];表面技术;2001年05期
8 李金华;;磷化膜对锌板表面涂层附着力的影响[J];表面技术;2006年02期
9 李红;安庆锋;;微乳液法制备纳米材料的研究进展[J];山东陶瓷;2007年04期
10 宋玉苏,姚树人;涂层与基体金属附着力的研究进展[J];材料保护;1999年09期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 程敬泉;银、金纳米材料的超声化学、电化学制备与表征[D];天津大学;2005年
2 李慧玲;激光微细熔覆快速制造厚膜无源元件关键技术的研究[D];华中科技大学;2006年
3 蔡志祥;微笔—激光复合直写厚膜传感器的关键技术研究[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 谢燕青;纳米银导电浆料制备技术及性能研究[D];华中科技大学;2008年
2 周良文;微笔直写悬空微桥结构的关键技术研究[D];华中科技大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李祥友;李敬;曾晓雁;;微型笔直写制备厚膜阻性元件技术研究[J];电子元件与材料;2007年05期
2 张晓乐;侯丽雅;章维一;;数字化微喷射用直列微喷嘴制作工艺[J];光学精密工程;2008年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张晓乐;微胶囊的微流体数字化制备技术及配套器件制作工艺研究[D];南京理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 王小宝;微喷和微喷/激光复合直写导体关键技术的研究[D];华中科技大学;2007年
2 代青龙;激光微熔覆技术制备平面微电感的研究[D];华中科技大学;2007年
3 陈恒;微带环形器的优化设计和工艺研究[D];华中科技大学;2008年
4 任翔;激光微熔覆集成制造气敏传感器的研究[D];华中科技大学;2009年
5 王志杰;紫外脉冲激光刻蚀数学模型研究[D];华中科技大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 王建,郁祖湛;激光镀技术的研究动态[J];电镀与精饰;1999年02期
2 王旭红,郁祖湛,赵国庆,周筑颖;环氧树脂上激光诱导局部化学沉铜[J];复旦学报(自然科学版);1994年01期
3 杜惊雷,黄奇忠,姚军,粟敬钦,郭永康,崔铮,沈锋;灰阶掩模实现光学邻近校正及计算模拟研究[J];光学学报;1999年05期
4 杜惊雷,黄奇忠,姚军,张怡霄,郭永康,邱传凯,崔铮;激光直写邻近效应的校正[J];光学学报;1999年07期
5 黄妙良,林建明,林煜,肖子敬,俞平利,许承晃;激光诱导化学沉积(铜)的实验研究[J];激光杂志;1996年05期
6 裴葆青,陈五一,吴淑琴;基于网络的开放式运动控制系统研究[J];制造业自动化;2003年02期
7 谢湘华,张谊华,方尔梯,膝玉美,曾宪康,杨永刚,黄宣劭;激光诱导醋酸铜乙醇溶液反应直写金属铜线[J];应用激光;1996年06期
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9 ;BARCO数字放映机控制软件[J];现代电视技术;2004年S1期
10 郭春丽;陈欣;;Linux下无人机遥控/遥测终端软件开发[J];电光与控制;2008年01期
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6 吴志文;;分析提速后监控装置控制软件的设定[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
7 张健;吴贤;张晗亮;葛渊;李程;奚正平;;电子浆料用超细银粉的制备工艺研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(2)[C];2007年
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9 张超;王少萍;;自动导航模块控制系统设计[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
10 马亚红;徐晓宙;;新型环保太阳能电池浆料有机载体的研究[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(下册)[C];2007年
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1 沈镇平提供;深圳中金公司研制成功绿色电子浆料[N];中国包装报;2009年
2 记者 刘伟;中金岭南研制成功“绿色”电子浆料[N];深圳特区报;2009年
3 记者张绍刚;中金岭南研制成功 无卤素“绿色”电子浆料[N];中国有色金属报;2009年
4 本报记者 陈晓晟;数字家庭控制软件大有可为[N];通信信息报;2007年
5 记者 安勇龙;数字家庭市场待起飞 控制软件是软肋[N];中国电子报;2007年
6 振邦;Autologic油墨控制软件降低50%印刷废品率[N];中国包装报;2000年
7 白延龙;建筑物结构安全控制软件问世[N];中国建设报;2000年
8 ;CA批量供应Web访问控制软件[N];网络世界;2000年
9 安电;43所:混合集成电路基地[N];中国电子报;2008年
10 ;变更控制降低服务中断时间[N];网络世界;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李祥友;激光微细熔覆电子浆料柔性布线技术与设备[D];华中科技大学;2005年
2 蔡志祥;微笔—激光复合直写厚膜传感器的关键技术研究[D];华中科技大学;2009年
3 李慧玲;激光微细熔覆快速制造厚膜无源元件关键技术的研究[D];华中科技大学;2006年
4 曹宇;激光—微笔/微喷直写集成制造MEMS微结构关键技术研究[D];华中科技大学;2009年
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1 朱泽睿;DVD伺服系统控制软件的设计与实现[D];西安电子科技大学;2001年
2 马世典;HFUT-Ⅱ型主从式激光雕刻机软件系统研究设计[D];合肥工业大学;2005年
3 何友超;激光裁剪控制系统的研究[D];华中科技大学;2007年
4 王炳楠;面向神经外科立体定向手术医疗机器人若干技术研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
5 杨坤;电厂温度仪表自动校验的研究[D];南京理工大学;2005年
6 杨海明;全自动电脑横机控制系统开发[D];浙江大学;2004年
7 范海林;前馈控制技术在聚乙烯高效催化剂质量控制中的应用研究[D];北京化工大学;2005年
8 陈玉林;快速中距离三维扫描仪设计和实现的研究[D];首都师范大学;2008年
9 邓永泉;热卷箱控制技术研究[D];重庆大学;2008年
10 李丽智;便携式环境电场测试仪的设计[D];西安电子科技大学;2008年
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