玻璃基板激光微细熔覆柔性布线技术研究

与传统的布线技术相比，激光微细熔覆柔性布线技术可以提高线路板制备的效率并降低生产成本。对基于玻璃基板的激光微细熔覆柔性布线技术的工艺进行了重点研究，分析了激光功率密度和扫描速度对导体厚度和宽度的影响规律，同时研究了烧结时间对导体电阻率和结合强度的影响趋势。试验表明，激光功率密度和扫描速度对导线的厚度影响不大，而对导线的宽度有着重要的影响。导线宽度随功率密度增加、扫描速度减小而增加，并都存在临界值；随着烧结时间延长，导线电阻率减小，结合强度提高。在此基础上，探讨了导体附着机理和导电机理。     

激光熔覆立铣刀的制造研究

采用同步送粉激光熔覆方法，在45#钢立铣刀坯材的刃带部位，熔覆一层钴基自熔合金作为立铣刀的加工刃。研究了激光熔覆工艺参数对激光熔覆层形状和开裂的影响，结果表明，熔层宽度的关键因素是激光的有效光斑尺寸，它是由激光功率密度与熔覆速度决定的；熔层高度的关键因素是粉末的线送粉速率，它是由送粉器的送粉速率与熔覆速度的比值决定的；提高激光功率可显著降低熔层开裂倾向。同时，薄的熔层形状可以降低熔层开裂的倾向。进行了激光熔覆立铣刀工装设备．和工艺研究；采用优化工艺，在45#钢铣刀坯材上熔覆成功无裂纹，成型良好、硬度分布满足使用要求的功能层；通过了国标GB／T122．4．3-90规定的立铣刀切削性能试验。以激光熔覆新工艺完成了立铣刀的制造。     

High-Temperature Operation of SiC Power Devices by Low-Temperature Sintered Silver Die-Attachment

In this paper, we present the realization of high-temperature operation of SiC power semiconductor devices by low-temperature sintering of nanoscale silver paste as a novel die-attachment solution. The silver paste was prepared by mixing nanoscale silver particles with carefully selected organic components which can burn out within the low-temperature firing range. SiC Schottky diodes were placed onto stencil-printed layers of the nanoscale silver paste on Au or Ag metallized direct bonded copper (DBC) substrates for the die-attachment. After heating up to 300degC and dwell for 40 min in air to burn out the organic components in the paste and to sinter the nanoscale silver, the paste consolidated into a strong and uniform die-attach bonding layer with purity >99% and density >80%. Then the die-attached SiC devices were cooled down to room temperature and their top terminals were wire-bonded to achieve the high-temperature power packages. Then the power packages were heated up from room temperature to 300degC for high-temperature operation and characterization. Results of the measurement demonstrate the low-temperature silver sintering as an effective die-attach method for high-temperature electronic packaging. An advanced packaging structure for future SiC transistors with several potential advantages was also proposed based on the low-temperature sintering technology.     

316L选择性激光烧结参数对烧结件性能的影响

在金属零件制造过程中采用选择性激光烧结方法,金属零件的性能会受多种因素的影响,而影响因素主要有激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉层厚。文中采用单因素实验方法研究了316 L和环氧树脂粉末间接烧结方法。并通过测量烧结件的压缩强度和尺寸精度,得出不同影响因素对烧结件质量的影响规律。烧结件强度随激光功率的增大、扫描速度的减小而增大,随扫描间距的增大、铺粉层厚的增大而减小;烧结件尺寸精度随激光功率增大、扫描速度的减小而降低,随扫描间距的增大、铺粉层厚的增大而提高;而烧结件表面粗糙度,随铺粉层厚的增大而提高。     

激光选区熔化纯铜成形件尺寸精度的研究

为了研究工艺参量对激光选区熔化纯铜粉末成形件尺寸精度的影响,采用正交实验对纯铜粉末进行了激光选区熔化成形研究。分析了铺粉厚度为0.05mm时,工艺参量对成形件尺寸绝对误差的影响规律及各因素对尺寸精度的影响机理,确定了各工艺参量对尺寸绝对误差影响的主次顺序为扫描间距>扫描速率>激光功率>扫描路径,得到最优的工艺参量组合为激光功率360W,扫描速率1050mm/s,扫描间距0.08mm,扫描方式是spiral。结果表明,成形件尺寸绝对误差随激光功率的增大而增大,随扫描速率、扫描间距的增大而减小;不同扫描路径对尺寸绝对误差的影响差别较小;在因素水平范围内,尺寸绝对误差随体能量密度的增加而增大。该研究为激光烧结纯铜粉末时的参量选择提供了一定依据。     

Study on thick-film PTC thermistor fabricated by micro-pen direct writing

Micro-pen direct-write technique has been used to fabricate thick-film PTC thermistor. Thick-film PTC thermistors were fired at 700, 750, 800, 850 and 900 °C. The microstructure and the development of the conductive phase were investigated by optical microscope, scanning electron microscopy and X-ray powder-diffraction analysis. Sheet resistivities and temperature coefficients of resistivity were measured as a function of firing temperature. The conductive phase of the PTC thermistor is based on a mixture of RuO₂, CuO and ruthenate. Pb₂Ru₂O_6.5 decomposes and the cubic-like CuO particle grows up to spinel-like particle during firing at temperature over 750 °C, while the sheet resistivities decrease from high values to a lowest values.     

硅基板激光微熔覆电子浆料制备导体的研究

激光微细熔覆电子浆料技术是一种新型的柔性布线技术，采用激光精密加工系统对电子浆料进行处理以制备导线，具有柔性化程度高、电路图形设计、修改简捷、适合小批量生产等优点。特别是可以制备最小线宽为20 μm左右的导体，突破了传统丝网印刷工艺制备导线宽度的极限。利用激光微细熔覆工艺在单晶硅基板上制备出了银导线。所制备导线的最小宽度在30 μm左右，其电阻率和块状银在同一个数量级，能够满足应用要求。利用悬挂法测定其与硅基板的结合强度在兆帕数量级，与传统丝网印刷工艺相当。相关的工艺实验还表明，导体线宽随激光功率密度的增加而增加，随激光扫描速度的增加而减小;对于特定厚度的浆料预置层，激光扫描参数存在一个最佳的范围。激光扫描之后的高温热处理工艺有利于导线导电性能及其与硅基板的结合强度的进一步提高。     

激光诱导化学液相沉积Fe膜的研究

为了沉积出表面平整、尺寸精确、沉积区域具有可选择性的Fe膜,采用YAG固体激光器,以Fe(CO)5为液相前驱体,利用一定厚度的石英片减少副产物,在激光功率密度为1.0106W/cm2、激光频率为2.5kHz、激光扫描速率为300mm/s、激光重复扫描次数为200次的条件下,沉积出表面平整性较好、并且具有一定厚度的Fe沉积层。通过测试分析发现,沉积层表面质量受激光功率密度影响较大;激光功率密度是影响到沉积层能否沉积以及沉积厚度的重要参量。结果表明,通过激光诱导,以Fe(CO)5为前驱体,可以实现铜表面的Fe膜的沉积。     

激光诱导还原化学反应沉积铜导线

在流动的常温常压氢气氛中，用连续ＣＯ２激光诱导氧化亚铜薄膜还原反应，沉积成铜导线，所得铜线具有多孔结构，研究了基片性质，制膜工艺，激光强度和照射扫描速度对沉积铜线质量的影响。     

半导体激光器温度调谐波长扫描技术

低成本、小型化的波长扫描半导体激光器在光纤传感系统中有着重要作用。设计了一种可进行温度调谐的半导体激光光源驱动电路。该电路系统以ARM单片机作为控制中心,利用热敏电阻采样激光工作温度,并通过半导体制冷器(TEC)进行温度调节,使得激光器能够根据温度调谐实现波长扫描；同时通过背向光探测器(PD)采样激光输出功率,并通过改变半导体激光驱动电流实现对激光输出功率的控制,使得激光器在温度变化时输出光功率保持稳定。实验结果表明,该电路能够长时间可靠地工作,激光器能够实现的最大波长调谐范围为5nm,且输出光功率在整个波长扫描过程中保持稳定。     

AlN陶瓷的飞秒激光表面加工及制孔应用

采用飞秒激光对AlN陶瓷进行表面加工实验,分析了激光能量密度和扫描速度对加工表面形貌和尺寸的影响,优选出兼顾加工质量与效率的工艺参数区间,即能量密度10～14 J/cm2,扫描速度20～30 mm/s.基于此,以螺旋扫描轨迹于AlN陶瓷上进行制孔应用,成功实现了无崩边及微裂纹等缺陷的圆孔、方孔及跑道孔加工.该研究验证了飞秒激光加工高质量多孔型的可行性,推动了硬脆材料激光制孔技术在半导体功率器件领域的应用.     

镁合金激光表面熔凝技术分析

为了研究不同激光工艺参量对镁合金熔凝层组织和性能的影响,采用高功率快速扫描（13J/mm2～33J/mm2）和低功率慢速扫描（100J/mm2～250J/mm2）两套能量密度相差较大的激光熔凝技术对镁合金表面进行真空激光熔凝处理。结果表明,两套激光工艺处理下熔凝层均由α-Mg和β-Mg17Al12相所组成,但β-Mg17Al12所占的比例在低功率慢速扫描下较高,约为16%;熔凝层组织均为典型的树枝晶,高功率快速扫描熔凝层枝晶尺寸远远小于低功率慢速扫描熔凝层的枝晶尺寸;在高功率快速扫描处理工艺下,熔凝层的硬度、耐磨性分别是低功率慢速扫描处理下熔凝层的1.5倍和3倍;高功率快速扫描处理下熔凝层的耐蚀性也较低功率慢速扫描处理下熔凝层的耐蚀性显著提高。     

Ti-Ni合金选区激光熔化快速成型基础实验研究

选区激光熔化（SLM）是一种极具挑战力的新型快速成型技术，能一步加工出具有冶金结合，相对密度接近100%，具有复杂结构、高的尺寸精度及好的表面粗糙度的金属零件。选用适用于医学植入体的Ti-Ni合金材料进行了选区激光熔化成型实验研究。讨论了扫描速度、铺粉厚度、激光功率等加工参数对成型致密性及成型精度的影响。设计和成型了梯度网格结构，重点分析了翘曲变形现象的成因及消除方法，认为可通过特殊的扫描策略，减小成型件各处温差的方法有效消除成型件的翘曲变形。对成型样品的内部组织显微分析表明，成型样品达到了完全的冶金结合，内部由枝晶和等轴晶两种组织构成，其分布取决于扫描方式、扫描速度、激光功率等参数。     

用双温点立式炉烧成高性能PTCR陶瓷的工艺

以程控交换机过电流保护用高性能陶瓷ＰＴＣＲ元件作烧成对象，研究了应用自动连续式高温电阻炉对高性能陶瓷ＰＴＣＲ元件实施规模生产的工艺。调整双温点自动高温电阻立式炉的温度和下降传动速度可方便地得到合理的烧成曲线，改善ＰＴＣＲ材料的性能参数，并保证高的成品率和性能一致性。     

Fe-C混合粉末激光烧结成形致密度分析

分析了金属粉末激光选区烧结成形过程致密化机制。选择不同的参数对Fe-C混合粉末进行了激光烧结成形实验,根据烧结件微观结构分析了金属粉末的致密化机制,根据致密度数据分析成形参数与致密度的关系建立了数学模型。结果表明,Fe-C混合粉末在低功率激光作用下部分粉末熔化形成液相,在液相的参与下粉末通过重排、溶解沉淀导致致密化。成形参数对致密度的影响归结于烧结过程中产生的液相量,激光功率的增加、扫描间隔的减小、扫描速度的降低和切片层厚的减少都会提高烧结件的致密度。     

激光能量密度对纳米Al2O3/PS复合材料致密度和显微结构的影响

当扫描间距一定时,选区激光烧结(SLS)成型的激光能量密度和激光功率(P)与扫描速度(V)的比值(P/V)成正比。为了研究激光能量密度对烧结试件致密度和显微结构的影响,分别对不同P/V比值及相同P/V比值但不同P值和V值条件下激光烧结试件的致密度进行了研究,并利用扫描电镜(SEM)分析研究了烧结试件的表面形貌和显微结构的变化。研究发现,在P/V值达到1 W/37.7 mm.s-1以前时,烧结试件的体积密度随着P/V值的增加而提高,试件表面越来越光滑,气孔数量及尺寸减小;随着P/V值进一步地提高,由于聚苯乙烯的降解,产生了大量的烟气,体积密度基本上没有提高,反而有可能会出现下降的趋势,气孔未见明显减少;在P/V值等于1 W/32 mm.s-1时,随着P和V值的同时增加,烧结试件的体积密度有下降的趋势,内部气孔增多,气孔尺寸变大。综合考虑激光器使用寿命及加工效率等因素,较佳的成型工艺参数选择为激光烧结功率28 W,扫描速度1120 mm/s,铺粉厚度0.1 mm,扫描间距0.2 mm,预热温度95℃。     

微型笔直写技术制备厚膜温度传感器阵列研究

利用微型笔直写技术,在Al2O3陶瓷基板上制备了4×4厚膜PTC热敏电阻温度传感器阵列。研究了驱动气压、笔嘴直径以及直写速度等对厚膜PTC热敏电阻线宽的影响,分析了微型笔直写PTC热敏电阻温度传感器的形成机理。目前微型笔在Al2O3陶瓷基板上直写的厚膜PTC热敏电阻线宽为130~400μm。高温烧结后其电阻温度系数αR为1620×10–6/℃,在25~95℃之间电阻阻值随温度的变化具有良好的线性。     

激光扫描热成像无损检测关键参数影响分析

对一种新型红外热波无损检测技术激光扫描热成像无损检测技术进行了研究。在深入分析检测机理的基础上建立了激光扫描热成像有限元数值计算模型,选取缺陷处和非缺陷处表面最大温差作为特征量,对样品材料、缺陷大小、缺陷深度、激光扫描速度和激光扫描功率等关键参数对激光扫描热成像检测的影响规律进行了仿真和分析,为该新技术的进一步发展和应用提供了参考;采用数据拟合方法得出了各参数和表面最大温差关系,并以此为基础提出了激光扫描热成像技术检测参数控制策略,实际检测过程中,可据此针对样品缺陷特征快速准确设置检测参数,提高检测能力。     

线扫描SLS RP系统的原理和工艺优势

一种新的线扫描选择性激光烧结快速成型(SLS RP)方法可以提高成型效率和对大工件的加工质量。它与一般振镜点扫描完全不同。它使用柱面透镜组将CO_2激光器输出的圆光束改变为细长线束,从点(直径为0.13mm)到最大设计线长(40mm)实现无级变长以适应烧结层面的几何形状。通过对激光功率、扫描速度与线束长度的优化匹配,实现对各种有机粉末材料的有效烧结。应用实践证明这种线扫描工艺的成型效率和加工质量尤其是对大工件的加工质量优于振镜点扫描的工艺方法,可以很大地扩展SLS RP工艺的应用范围。     

多种功能陶瓷的激光烧结技术

介绍了以Al2O3,Ta2O5,BaTiO3,Na0.5K0.5NbO3(NKN)等多种功能陶瓷为研究对象，在功能陶瓷激光烧结技术工艺特点及其特殊烧结效应等方面的实验研究结果。研究表明，采用激光烧结陶瓷技术的关键问题是建立合适的温度场，需要保证烧结时陶瓷径向温度场的基本均衡稳定及合适的轴向温度梯度;对于熔点接近2000 ℃的高熔点陶瓷，激光烧结功率密度上限为103～104 W/cm2;此外激光波长的选择定则、样品支架的选择及功率曲线调节方式的确定也不容忽视。激光烧结陶瓷具有特殊的物相和显微结构特点：易获得平衡相图中没有的新相，晶粒生长易具有取向性，可以在不添加烧结助剂的情况下通过液相传质完成高熔点陶瓷的致密烧结。该技术作为一项新型的陶瓷快速制备技术，有律可循，但还存在很多值得深入探究的地方。