一種激光直寫(xiě)氧化鋁基板材料形成圖形化鋁導(dǎo)電層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氧化鋁基板表面金屬化方法領(lǐng)域，具體是一種激光直寫(xiě)氧化鋁基板材料形成圖形化鋁導(dǎo)電層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋁(Al2O3)基板材料具有優(yōu)異的光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于紅外軍事裝置、衛(wèi)星空間技術(shù)、高強(qiáng)度激光的窗口材料、波導(dǎo)激光器腔體以及大規(guī)模集成電路等，在軍用、民用上都發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
[0003]氧化鋁基板應(yīng)用于印刷電路板、傳感器、無(wú)線射頻識(shí)別和芯片實(shí)驗(yàn)室等技術(shù)中時(shí)，均需要在氧化鋁基板材料上形成圖案化的金屬涂層以實(shí)現(xiàn)襯底材料的金屬化。介質(zhì)材料金屬化技術(shù)主要是通過(guò)電鍍或化學(xué)鍍過(guò)程來(lái)完成的，然而，這些技術(shù)通常包括復(fù)雜的多級(jí)光刻工藝，導(dǎo)致金屬化周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本增加，而且金屬化過(guò)程中經(jīng)常遇到金屬化強(qiáng)度偏低、膜層結(jié)合力差、致密度低、金屬化面透光、易氧化等，導(dǎo)致成品率減低，影響產(chǎn)品質(zhì)量。因而越來(lái)越不能滿足電子產(chǎn)品發(fā)展的需求，開(kāi)發(fā)新的金屬導(dǎo)電層生長(zhǎng)方法勢(shì)在必行。
[0004]隨著技術(shù)的進(jìn)步，研究人員將激光技術(shù)引入絕緣材料金屬化工藝中，包括激光誘導(dǎo)化學(xué)汽相沉積、激光誘導(dǎo)液相沉積、激光誘導(dǎo)化學(xué)鍍以及激光熱噴涂和激光熔覆技術(shù)等。激光技術(shù)的引進(jìn)提高了金屬導(dǎo)電層的質(zhì)量，增加了導(dǎo)電圖形的精度，提高了金屬與襯底粘附性。為金屬化的材料在集成微電子、微流控等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了巨大潛力。
[0005]Al2O3材料具有一個(gè)獨(dú)特屬性，即通過(guò)激光輻照可直接在輻照區(qū)域形成金屬層，Al2O3材料中Al-O鍵的鍵能為512kJ/mol，合適高能激光沖擊可使Al-O鍵斷裂，氧蒸發(fā)到空氣中，從而在AI2O3材料表面形成鋁導(dǎo)電層。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種激光直寫(xiě)氧化鋁基板材料形成圖形化鋁導(dǎo)電層的方法，以實(shí)現(xiàn)在氧化鋁基板上圖形化鋁導(dǎo)電層。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種激光直寫(xiě)氧化鋁基板材料形成圖形化鋁導(dǎo)電層的方法，其特征在于:包括以下步驟:
(1)、選取氧化鋁基板作為輻射樣品，輻射前對(duì)氧化鋁基板進(jìn)行清洗，干燥；
(2)、設(shè)置激光光路系統(tǒng)，將氧化鋁基板固定在激光光路系統(tǒng)的工作臺(tái)上；
(3)、利用激光光源輻射氧化鋁基板，并采用滿足圖案化鋁導(dǎo)電層要求的掃描工藝使激光光源沿所需軌跡掃描氧化鋁基板，在氧化鋁基板上獲得所需要的圖案化鋁導(dǎo)電層。
[0008]所述的一種激光直寫(xiě)氧化鋁基板材料形成圖形化鋁導(dǎo)電層的方法，其特征在于:所述氧化鋁基板包含氧化鋁單晶基板和氧化鋁陶瓷基板。
[0009]所述的一種激光直寫(xiě)氧化鋁基板材料形成圖形化鋁導(dǎo)電層的方法，其特征在于:步驟(3)中，滿足圖案化鋁導(dǎo)電層要求的掃描工藝可通過(guò)控制工作臺(tái)移動(dòng)，或者通過(guò)在激光光源前加設(shè)光學(xué)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0010]本發(fā)明是基于激光與物質(zhì)可發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)和光熱反應(yīng)，在輻照氧化鋁基板材料時(shí)導(dǎo)致材料表面的物理性質(zhì)發(fā)生改變。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、激光輻照工藝具有很強(qiáng)的靈活性，可以靈活設(shè)計(jì)鋁導(dǎo)電層的形狀；
2、操作步驟簡(jiǎn)單，制作速度快，圖形選擇性強(qiáng)；
3、激光輻照氧化鋁基板生成鋁為非接觸式制備方法，制備過(guò)程中不引入其它物質(zhì)，直接在基底材料上獲得導(dǎo)電層。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中激光輻照光路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下參照具體的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。此實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的目的，其不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0014]分別選取藍(lán)寶石單晶基板和氧化鋁陶瓷基板作為輻照樣品，樣品輻照前，使用乙醇、丙酮及去離子水分別超聲清洗10分鐘，用氮?dú)鈽尨蹈伞?br>[0015]設(shè)置激光光路，在激光光源I后加設(shè)光束整形系統(tǒng)2、衰減系統(tǒng)3、反射鏡4、勻光系統(tǒng)5、聚焦系統(tǒng)6和可移動(dòng)工作臺(tái)8，如圖1所示。
[0016 ]將清洗后的樣品放置在可移動(dòng)工作臺(tái)8上。
[0017]選取波長(zhǎng)為248 nm的準(zhǔn)分子激光器作為激光光源I，激光脈寬20ns，能量密度5J/cm2，脈沖數(shù)10，頻率IHz ο
[0018]開(kāi)啟激光器，激光光源I的激光束經(jīng)過(guò)光束整形系統(tǒng)2、衰減系統(tǒng)3、反射鏡4、勻光系統(tǒng)5、聚焦系統(tǒng)6，最后輻照到樣品7上。
[0〇19] 通過(guò)對(duì)工作臺(tái)8的控制，在樣品表面構(gòu)造ImmX 1mm的招導(dǎo)線。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種激光直寫(xiě)氧化鋁基板材料形成圖形化鋁導(dǎo)電層的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)、選取氧化鋁基板作為輻射樣品，輻射前對(duì)氧化鋁基板進(jìn)行清洗，干燥； (2)、設(shè)置激光光路系統(tǒng)，將氧化鋁基板固定在激光光路系統(tǒng)的工作臺(tái)上； (3)、利用激光光源輻射氧化鋁基板，并采用滿足圖案化鋁導(dǎo)電層要求的掃描工藝使激光光源沿所需軌跡掃描氧化鋁基板，在氧化鋁基板上獲得所需要的圖案化鋁導(dǎo)電層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光直寫(xiě)氧化鋁基板材料形成圖形化鋁導(dǎo)電層的方法，其特征在于:所述氧化鋁基板包含氧化鋁單晶基板和氧化鋁陶瓷基板。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光直寫(xiě)氧化鋁基板材料形成圖形化鋁導(dǎo)電層的方法，其特征在于:步驟(3)中，滿足圖案化鋁導(dǎo)電層要求的掃描工藝可通過(guò)控制工作臺(tái)移動(dòng)，或者通過(guò)在激光光源前加設(shè)光學(xué)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種激光直寫(xiě)氧化鋁基板材料形成圖形化鋁導(dǎo)電層的方法，該方法利用激光輻照直接在氧化鋁基板材料形成圖形化鋁導(dǎo)電層。與其它方法相比，該方法具有操作步驟簡(jiǎn)單，制作速度快，圖形選擇性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明首先對(duì)氧化鋁基板進(jìn)行清洗去除表面污染及有機(jī)殘留等，隨后采用激光進(jìn)行輻照，基于激光與物質(zhì)可發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)和光熱反應(yīng)，在輻照氧化鋁基板材料時(shí)導(dǎo)致材料表面的物理性質(zhì)發(fā)生改變，從而形成鋁導(dǎo)電圖形。
【IPC分類(lèi)】B23K26/60, B23K26/082, B23K26/352
【公開(kāi)號(hào)】CN105537772
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610081164
【發(fā)明人】邵景珍, 方曉東, 王璽, 胡紅濤, 陶汝華, 董偉偉, 鄧贊紅
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年2月3日