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氧化铝陶瓷光固化成形及表面金属化试验研究

氧化铝陶瓷光固化成形及表面金属化试验研究

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作者：赵峰南京航空航天大学

学位级别：硕士

氧化铝陶瓷由于耐磨性、耐腐蚀、绝缘性好等优异的性能被誉为最有前景的材料之一,不仅可以应用于大功率器件的散热中,较高的介电常数也可以使得氧化铝陶瓷基印刷天线具有更小的体积。但结构复杂的氧化铝陶瓷的制备以及在其表面选择性地... 详细信息

氧化铝陶瓷由于耐磨性、耐腐蚀、绝缘性好等优异的性能被誉为最有前景的材料之一,不仅可以应用于大功率器件的散热中,较高的介电常数也可以使得氧化铝陶瓷基印刷天线具有更小的体积。但结构复杂的氧化铝陶瓷的制备以及在其表面选择性地制备具有高精度的金属线路一直是挑战。本文系统性地研究了氧化铝陶瓷DLP光固化成形以及表面选择性金属化的全套工艺,为未来的射频器件、微波器件的设计制备及大功率电子器件的散热开辟了广阔的空间。本文的具体研究内容如下:(1)通过研究光敏树脂、陶瓷粉末、分散剂等材料的添加配比对陶瓷浆料粘度的影响,制备了在常温下可用于DLP打印机(405 nm紫外光)的稳定的陶瓷浆料。分析了曝光光强与曝光时间对成形精度的影响,确定了DLP打印机成形参数,切片层厚20μm,曝光时长8 s,制备的陶瓷坯体具有较好的表面质量。基于TG/DSC热重曲线分析陶瓷坯体的质量损失与加热温度的关系,确定了陶瓷坯体的脱脂曲线。根据课题组前期的研究,采取了较好的烧结工艺温度曲线,得到了质量较好,没有明显裂纹的陶瓷件。(2)通过XRD及微观形貌分析了激光活化陶瓷的机理:激光辐照陶瓷表面,改变了陶瓷表面的粗糙度及表面化学结构与活性,增加了陶瓷表面的吸附效应以及催化作用,使得氧化铝陶瓷表面能够实现化学镀铜。分析了激光参数对陶瓷活化效果的影响,考虑加工效率、能量损耗及活化的可靠性,确定了激光活化参数:激光功率10 W,光斑大小为50μm,扫描速度为300mm/s,扫描间距为10μm。(3)采用了化学镀铜工艺在激光活化的氧化铝陶瓷表面实现金属化。铜镀层的粗糙度、电阻率、结合力以及可焊性等性能的测试结果表明该工艺获得的表面铜镀层具有较好的性能及稳定性。制备了简单的样件说明该工艺在印刷天线的制备及大功率的电子器件散热中的应用。

关键词： DLP成形氧化铝陶瓷表面选择性金属化激光活化化学镀铜

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