脈沖激光誘導(dǎo)向前轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著激光器的問世，激光微加工技術(shù)得到越來越多的關(guān)注和研究。納秒、皮秒、飛秒激光因其具有脈寬窄、峰值功率高、相干性好等特點，被廣泛應(yīng)用在MEMS器件的制作，表面改性等微精細(xì)加工領(lǐng)域。
　　激光誘導(dǎo)向前轉(zhuǎn)移技術(shù)(LIFT)是近年來發(fā)展起來的一種激光微加工技術(shù)。具有適應(yīng)性強(qiáng)，加工精度高，成本低廉，綠色環(huán)保，適用范圍廣等諸多優(yōu)點。本課題結(jié)果LIFT技術(shù)主要進(jìn)行了以下方面的研究:
　　1.對單脈沖激光下轉(zhuǎn)移碳化硅進(jìn)行了一系列的研究，研

2、究了532nm下涂層和懸濁液時的不同結(jié)果，并且研究了激光能量的影響。隨著激光能量的增大，接收靶材不論是PET還是鋁片，上面的碳化硅顆粒分布面積都隨著增加;且由于兩種靶材的屈服強(qiáng)度的不同使得在PET上面的顆粒分布要大;使用碳化硅涂層作“源”材料時的顆粒分布面積比使用碳化硅懸濁液時的大，一方面是因為固體顆粒涂層吸收的能量比懸濁液多，另一方面懸濁液的阻尼效應(yīng)比空氣大。最終的實驗采用效果較好的碳化硅涂層來進(jìn)行下一步實驗。之后發(fā)現(xiàn)使用1064nm

3、波長時顆粒分散效果要比532nm波長下的好，進(jìn)而分別研究了1064nm波長下激光脈沖能量、離焦距離、接收距離對顆粒分布的影響。激光能量的增大使得顆粒分布要堆積狀變?yōu)椤碍h(huán)”狀，這是因為激光能量達(dá)到足夠高時對碳化硅的分解作用越明顯;離焦距離的增大使得顆粒分布范圍變大之后一直減小，這主要是由激光光束的高斯分布特性造成的;接收距離越大，靶材上面顆粒分布的越分散，轉(zhuǎn)移過程中顆粒的運動特性對這起了主要作用。并且根據(jù)單因素的實驗結(jié)果選擇了合適的變量進(jìn)

4、行了正交實驗，通過正交實驗得出接收距離是對顆粒面積比影響最大的參數(shù)，在實驗所用參數(shù)范圍內(nèi):接收距離250μm、離焦距離1000μm、激光能量17.4mJ時顆粒分散最厲害，接收距離1000μm、離焦距離250μm、激光能量5mJ時顆粒分布最集中。
　　2.研究了1064nm激光下單線結(jié)構(gòu)和大面積涂層的制作。當(dāng)脈沖間距很小時，并不能實現(xiàn)單線的制作，一方面是由于沖擊波的作用范圍比聚焦光斑范圍大很多，另一方面，下一個脈沖有時候會直接不通過

5、涂層作用到靶材上面進(jìn)而對靶材進(jìn)行燒蝕作用。實驗通過進(jìn)行工藝優(yōu)化制作出了比較連續(xù)的碳化硅單線結(jié)構(gòu)和比較均勻的碳化硅大面積涂層。
　　3.研究了激光誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移銅箔。本章利用激光誘導(dǎo)向前轉(zhuǎn)移技術(shù)通過燒蝕銅箔的方法完成了銅在玻璃上的沉積，并且進(jìn)一步制作出了銅線。沉積點形貌呈現(xiàn)中間顆粒狀周圍片狀，這是由激光與銅箔作用中使得銅箔產(chǎn)生中心部分熔融態(tài)周圍固態(tài)的狀態(tài)分布引起的。通過正交實驗分析出了激光能量對轉(zhuǎn)移面積影響最大，其次是脈沖個數(shù)最后是離焦程