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超短脉冲激光器应用于柔性卷带加工

导读: 对 于柔性电子器件,高产量和大规模生产的需求在不断增长,这需要以高产出和极低生产成本为特点的新生产工艺。

  对于柔性电子器件,高产量和大规模生产的需求在不断增长,这需要以高产出和极低生产成本为特点的新生产工艺。

  有一项调查是关于激光加工软性基板顶层薄膜的工艺,以研究其在电子器件和柔性太阳能电池领域的应用。超短脉冲激光器因其与固体的作用时间短(接近于非热烧蚀)而被证明是烧蚀热敏薄膜的最佳工具。

  构建柔性电路

  柔性电子设备要想适应大众市场,就必须设法降低工艺成本。印刷电路的成本比通过化学或物理沉积工艺生产的成本更低。不幸的是,有些工艺流程步骤还不能运用现有的印刷技术,至少用起来非常费劲。例如,双面聚合物线路卡或者薄膜系统所需要的高质量连接器产品几乎不可能使用既定的工艺(如冲压)来生产。通过集成直写式激光工艺,就能够在不限制连续卷带加工的情况下,完成传统方法无法做到的工艺。

  一种典型的可印刷导电层材料是导电的高分子聚合物PEDOT:PSS。在330纳米至1100纳米之间的波长范围内,这种材料具备非常低的吸收作用,仅仅比常用的PET基材稍微高一点点。这一特性阻碍了对导电层进行激光烧蚀且不影响基材。因此,业界使用不同的激光波长(266纳米至1064纳米)和脉宽(12皮秒至100纳秒),对PET基材上PEDOT:PSS的烧蚀进行加工测试。首先,使用波长为1064纳米和12皮秒-100纳秒脉宽的不同激光器。不出所料,波长位于可见光和红外线范围的初始测试显示,除非减少对基材的显著伤害,否则无法加工PEDOT:PSS层。基于这些经验,以纸和箔为载体基材,对紫外线波长范围(355纳米)进行测试。虽然50纳秒脉宽的激光源能够完全去除导电层,但是PET箔也被损坏了(起泡)。

  采用超短脉冲激光束能够烧蚀高分子功能聚合物,而不会让箔起泡。通过使用激光能量,就能够适当隔离薄膜高分子聚合物层,从而将去除的基材材料减少到不足10微米的小额量。在许多应用中,材料烧蚀并不是很关键,比如当两种导电区域已经被隔开时。切割速度的快慢取决于切割形状。当切割速度为5米/秒时,就会遇到相关的局限性,此时的重复频率为640千赫,生成的切割宽度为28微米。若希望切割速度更快,可以采用重复频率更高的激光源来实现。

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