Al2O3陶瓷表面金屬圖形化制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、表面金屬化的陶瓷因具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及穩(wěn)定特性，可廣泛應(yīng)用于電子信息、航天航空、汽車工業(yè)等領(lǐng)域中。目前，陶瓷金屬化的方法主要有絲網(wǎng)印刷法、磁控濺射法、直接覆銅法、化學(xué)鍍法，這些制備方法尚存在工藝流程繁瑣、污染環(huán)境、難以大規(guī)模生產(chǎn)等。本論文采用噴墨印制和選擇性化學(xué)鍍相結(jié)合的方法在Al2O3陶瓷表面制備圖形化金屬導(dǎo)電層，該方法具有工序簡(jiǎn)單、高效環(huán)保、易批量化等優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)陶瓷金屬化應(yīng)用提供了一種行之有效的方法。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下：

2、r>　　對(duì)陶瓷表面進(jìn)行預(yù)處理，探討了預(yù)處理對(duì)陶瓷表面微觀形貌、接觸角、粗糙度的影響，結(jié)果表明預(yù)處理有效提高了金屬銅層與陶瓷基材的結(jié)合強(qiáng)度；研究了催化功能墨水的理化特性，表明墨水具有良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性以及噴印可適性，且在陶瓷表面具有良好浸潤(rùn)鋪展特性。調(diào)控噴墨印制技術(shù)參數(shù)，可在Al2O3陶瓷基上形成預(yù)設(shè)圖形，經(jīng)低溫固化后獲得對(duì)后續(xù)金屬銅層生長(zhǎng)具有催化作用的種子圖層。
　　在具有催化種子層的陶瓷基材上，采用選擇性化學(xué)鍍法實(shí)現(xiàn)金屬銅層的生長(zhǎng)

3、。研究了不同參數(shù)對(duì)銅層形貌、方阻、晶體結(jié)構(gòu)及沉積速率的影響，得到銅層生長(zhǎng)的優(yōu)化技術(shù)參數(shù)為：C4H4O6KNa(24g/L)，EDTA·2Na(3g/L)，CuSO4·5H2O(8g/L)， NiSO4·6H2O(2g/L)，K4Fe(CN)6(15mg/L)，2-MBT(1.0mg/L)，HCHO(14mL/L)，pH為13.0，沉積溫度和時(shí)間分別為45℃和30min。
　　對(duì)Al2O3陶瓷基上所制備的金屬銅層進(jìn)行分析表征，結(jié)果表

4、明：銅層均勻致密，銅層中僅觀測(cè)到銅元素且銅層具有優(yōu)良的結(jié)晶性；銅層具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，其電阻率低至2.42μΩ·cm（僅為塊材銅的1.4倍）；在0-125℃及室溫儲(chǔ)存條件下測(cè)試金屬銅層的電阻變化率，結(jié)果表明其具有良好的環(huán)境適應(yīng)性和儲(chǔ)存可靠性；可焊性和附著力測(cè)試結(jié)果表明，銅層具有優(yōu)良的可焊性及可靠的附著特性，其與基板的結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到6.4N/mm2。
　　電鍍加厚銅層，在電流密度為2A/dm2和電鍍時(shí)間為30min條件下，銅層厚度達(dá)到約