PET基材表面图形化金属布线技术研究

摘要

近几十年来，以柔性电子技术为基础的可穿戴电子产品吸引了越来越多的关注。柔性电子具有独特的可弯折性和延展性，可以耐受多种机械弯折和形变，良好的适应性和贴合性使得其可以被广泛地应用于可穿戴电子领域。聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）具有优良的机械性能、稳定的表面化学性质，且其耐弯折性好、制造成本低廉，因此是应用于柔性电子产品最理想的基材之一。
　　当前消费市场的旺盛需求既为柔性电子技术的发展带来了机遇，也使之面临诸多的挑战，PET在被作为柔性基材使用时常常会面临表面难以金属化和金属层与基材附着力不佳的问题，如何低成本、高效地在PET基材上制备高质量的金属导电线路，是当下柔性电子研究领域的重点。
　　本论文在表面改性后的PET基材上采用喷墨打印形成图形化催化种植层，再进行化学沉积以实现PET基材表面图形化金属布线，主要研究内容如下：
　　（1）通过自组装改性手段，使用以氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）和巯丙基三乙氧基硅烷（MPTES）为主要成分的离子吸附溶液，成功地在PET基材上引入了能够与金属进行化学结合的官能团（-NH2和-SH），并增大了PET基材表面的粗糙度，为铜的沉积提供了机械结合的“锚点”，这将提高金属铜层与PET基材的附着力。
　　（2）采用喷墨打印的方式，在改性后的PET基材表面种植含有Ag+的图形化催化油墨层。经过对比测试，该图形化的种植层与改性后的基材具有良好的附着力，为后续铜的沉积提供吸附中心，以获得具有良好附着力的铜层。
　　（3）利用化学沉积在图形化的PET基材上制备高质量的金属铜层。通过SEM、EDS、XRD和四探针等进行表征，所制备的铜层具有致密的形貌、较高的纯度和结晶度，并具有良好的电学性能（电导率达到铜块材的81.44％）和图形化精度（线宽低至89μm）。同时，金属层具有优异的附着力，达到ASTM D3359-02标准中最高的5B级别，其在1000次不同半径的弯折后依然表现出优良的电学及力学可靠性。
　　上述研究结果表明，本论文的布线技术流程简单、可靠性高，能够低成本、高效地在PET基材上制备具有优良电学和力学性能的图形化金属铜层，因而在柔性电子产品制造领域具有很强的应用潜力。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 PET基材表面改性的方法

1.3 PET基材表面金属图形化的方法

1.4 论文主要研究内容

第二章 实验及测试分析方法

2.1 实验仪器及试剂

2.2 实验方法

2.3 测试和分析方法

2.4 本章小结

第三章 PET基材表面改性处理

3.1 PET基材表面改性前预处理

3.2 PET基材表面改性处理方法的选择

3.3 PET基材表面自组装改性的研究

3.4 本章小结

第四章 PET基材上金属图形化

4.1 催化油墨的喷墨打印

4.2 化学沉积

4.3 金属层的测试和分析

4.4 本章小结

第五章 耐弯折性研究及应用

5.1 弯折测试

5.2 本论文技术的应用

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 全文结论

6.2 前景展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果