柔性电路气浮沉积制造工艺研究

摘要

气浮沉积是一种新型的非接触和无掩膜的喷印工艺，可以喷印小于50μm的精细结构，最小喷印线宽达10μm。该工艺可以喷印多种类型的墨水，包括金属、半导体、绝缘体、磁体、聚合物等，墨水的粘度最高可达2500cp。气浮沉积工艺已经在很多领域获得了应用，例如:集成电路、打印传感器、太阳能电池、电气互连等。柔性印制电路作为电子互连的基础材料，是电子产品的最重要的部件之一。目前传统减成法制造柔性电路工艺复杂、材料利用率低、环境污染严重、制造成本高，而且受腐铜侧蚀等因素影响，很难制造出线宽小于100μm的柔性电路。
　　针对传统工艺在制造更小线宽柔性电路上的限制，以及高污染、低利用率、高成本等问题，本文使用气浮沉积的工艺制造柔性电路，实现柔性电路的小线宽、低消耗、低污染、低成本的绿色制造。
　　论文的主要研究内容包括:通过对气浮沉积工作原理的分析，结合实验中出现的问题，总结制定合理的喷印方法并总结喷印规律;针对喷印制造柔性电路中出现导电性、附着力、可焊性等关键问题，通过分析和实验找出合适的解决方法;根据实际电路MB81307，设计合理的喷印路径，喷印制造出该柔性电路并对其进行测试。
　　研究结果表明，喷印导线的质量与使用喷头的尺寸、气溶胶的供应速度、鞘气的流速、平台的运动速度和温度、溶液的粘度等参数有关，其中气溶胶的供应速度和鞘气流速的匹配尤为关键;通过在基材表面涂覆一定厚度的热熔性胶的方法实现了导线与基材间附着力的提高;通过对喷印的导线电镀铜的方法降低了导线的电阻并且解决了电路的可焊性问题;使用喷印工艺制造的电路在制造精度上符合设计要求，并且通过了冷热冲击测试。实验结果表明，使用基于气浮沉积的喷印制造工艺可以实现柔性电路的生产，对柔性电路的发展起到了推动作用。

目录

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摘要

Table of Contents

第一章 绪论

1．1 柔性电路现状及其研究意义

1．1．1 柔性电路现状

1．1．2 柔性电路喷印制造的研究意义

1．2 气浮沉积系统

1．2．1 超声雾化喷印工作原理

1．2．2 气动雾化喷印工作原理

1．3 本文主要的研究内容

第二章 气浮沉积喷印工艺研究

2．1 超声雾化喷印

2．1．1 超声雾化喷印工艺研究

2．1．2 超声雾化喷印流程及规律

2．2 气动雾化喷印

2．2．1 气动雾化喷印工艺研究

2．2．2 气动雾化喷印流程及参数

2．3 喷印工艺问题及解决方法

2．3．1 导线边缘卫星点

2．3．2 导线端部卫星点

2．3．3 导线端部积流

2．3．4 导线拐角处积流

2．3．5 惯性引起的墨水流动

2．3．6 气流引起的墨水流动

2．4 本章小结

第三章 柔性线路喷印制造关键工艺研究

3．1 基材的选择

3．2 导线的电阻值

3．2．1 导线的热处理

3．2．2 增加导线厚度

3．3 导线的附着力

3．3．1 附着机理

3．3．2 基材表面处理

3．3．3 在银浆中添加粘结剂

3．3．4 在基材上涂覆粘结剂

3．4 电镀

3．5 本章小结

第四章 MB81307柔性电路喷印制造与测试

4．1 柔性电路的喷印制造流程

4．2 线路的设计与喷印

4．2．1 喷印线路设计

4．2．2 线路的喷印

4．3 线路的处理

4．3．1 线路处理流程

4．3．2 线路处理中出现的问题

4．4 线路的测试

4．4．1 线路尺寸测量

4．4．2 线路冷热冲击测试

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 前景展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文