基于大氣壓微等離子體射流的無掩膜刻蝕聚合物薄膜研究.pdf

1、現(xiàn)階段，柔性電子技術(shù)引起了全世界的高度關(guān)注和重視，并在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界得到迅速的發(fā)展。簡易方便的高分辨率圖形化技術(shù)是柔性電子技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。由于大氣壓等離子體射流具有能在高氣壓下工作，電子密度高，熱力學(xué)非平衡性等優(yōu)點(diǎn)，使得大氣壓等離子體射流刻蝕技術(shù)在柔性電子制造領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用，并成為一個研究熱點(diǎn)。
　　相比低氣壓等離子體刻蝕技術(shù)，現(xiàn)有的大氣壓等離子體射流刻蝕技術(shù)雖然突破了低氣壓或真空條件的限制，但這些刻蝕系統(tǒng)一般需要制冷系統(tǒng)，結(jié)

2、構(gòu)復(fù)雜，并且大多數(shù)情況下需要使用掩膜板來實(shí)現(xiàn)微加工。因此，現(xiàn)有的大氣壓等離子體射流刻蝕技術(shù)在柔性電子制造領(lǐng)域中應(yīng)用受到了極大的限制。本論文在分析總結(jié)以前研究工作的基礎(chǔ)之上，通過自行研制的大氣壓微等離子體射流無掩膜刻蝕裝置開展一系列理論和試驗(yàn)探索。
　　首先，無掩膜刻蝕裝置是通過電暈介質(zhì)阻擋放電來產(chǎn)生等離子體，并借助玻璃微針來得到微細(xì)等離子體射流。通過控制玻璃微針尖端的內(nèi)徑，可產(chǎn)生不同線寬的微等離子射流。此外，該裝置產(chǎn)生的等離子射流

3、含有大量的活性粒子和電子，這些活性粒子和電子能與聚合物薄膜發(fā)生物理化學(xué)作用，從而實(shí)現(xiàn)對聚合物進(jìn)行改性和刻蝕。
　　其次，雖然在一定條件下，大氣壓 Ar/O2等離子體射流源可以產(chǎn)生均勻的微細(xì)等離子體射流，并能刻蝕Parylene-C薄膜。但是，Ar/O2等離子體射流易受施加電壓的影響，刻蝕過程中易造成聚合物薄膜熱損傷。而本文所研制的大氣壓空氣等離子體射流源不僅能產(chǎn)生均勻穩(wěn)定的微細(xì)等離子體射流，而且能圖形化刻蝕加工聚合物薄膜且不會對聚

4、合物薄膜造成熱損傷?？涛g加工出的微孔的最小直徑為65μm，微溝槽的最小線寬為200μm。通過控制刻蝕時間和玻璃微針與樣品的間距，該無掩膜刻蝕裝置能加工出各種形狀的微結(jié)構(gòu)。此外，空氣微等離子體射流刻蝕Parylene-C薄膜是通過引發(fā)聚合物中的苯環(huán)開環(huán)和化學(xué)鍵逐步斷裂，生成可揮發(fā)的小分子來實(shí)現(xiàn)刻蝕目的。
　　最后，本論文所研制的無掩膜刻蝕裝置，能夠直接在大氣壓下工作，可與Roll-to-Roll系統(tǒng)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模無掩膜刻蝕加工