激光微熔覆技术介绍—中国光学光电子行业网

1. 激光微熔覆的基本原理与特点

激光微熔覆技术基本原理是将功能材料（如微米和纳米级粉末或浆料）通过微细笔或微喷等其它沉积方式预置在功能基板上（玻璃、陶瓷、有机环氧板、塑料、单晶硅等非金属材料），再利用专用软件、结合CAD/CAM，快捷地把图形文件直接转变成加工文件，控制激光行走路径，对功能粉末或浆料层进行处理，使熔覆材料内部、熔覆层与基材界面发生物理、化学作用，获得不同线宽的导线及无源器件，实现了在无掩模下直接在绝缘基板表面上制备导电层、阻电层和介质层。

激光微熔覆的特点是可在各种电子、半导体基板表面熔覆各种功能的电子、半导体或绝缘体浆料，形成所需要的功能涂层。可实现（微）电子元器件、光电子器件、混合集成电路基板、微机电系统的快速制造。它具有加工精度高、质量好、便于实现平面和三维加工、柔性化程度高、基板适用范围广等特点，在电子制造、精密机械和生物工程领域具有广阔的市场前景。

2. HUST-LMCEP型激光微熔覆直写设备

(1) 设备特点

激光微熔覆设备集先进激光直写技术、强大CAM软件和微细笔/微喷直写于一体，成为快速制作样品和小批量电子元件的首选。该系统功能配置齐全，柔性好，能够胜任各种纷繁复杂的加工需求。根据不同的加工需求，可选配光纤激光器、绿激光器或紫外激光器，具备自动精密定位和同步监视功能，有多支微细笔和微喷直写装置可供选配，可以满足微细笔直写、微喷直写和微细笔或微喷与激光复合微熔覆工艺需求。此外，本实验室还提供量身定制机型服务，满足特种加工需求。

(2) 适用材料

任何易流动、液态材料都适合激光微熔覆直写技术。一般应用场合要求材料粘度范围是5~500000cP。

浆料材料	基板	基板形状
聚合物厚膜浆料（烧结温度为100°C 或更高）金属陶瓷厚膜浆料（烧结温度为500°C 或更高）有机金属浆料（烧结温度为25°C 或更高）电阻浆料导体浆料介质浆料纳米金属浆料	93% 氧化铝 96% 氧化铝 99% 氧化铝不锈钢铝陶瓷铜氮化铝塑料硅片环氧树脂玻璃 PVC Nylon Styrene Polyimide	平板圆球柔性 3-D

(3) 激光微熔覆直写设备的优势

无需掩膜，基于系统的CAD/CAM；

低温加工，无需将整个样品放在炉中高温烧结；
基板种类多，可在三维（非平面）基板上加工；
适用的材料范围广；

(4) 主要技术参数

工作方式	准连续
功率配置（可选）	0~50W
激光波长（可选）	355nm、532nm、1.064mm
微细笔直写最小宽度	≤60μm
微喷直写最小宽度	≤20μm
微喷/微细笔－激光复合微熔覆最小线宽	≤10μm
重复定位精度	±0.001mm
工作台尺寸（可选）	标准台面：400mm×300mm×100mm
定位	CCD定位，具有自动涨缩补偿。
支持加工文件格式	AutoCAD, Protel, Gerber
稳定性	24小时连续工作无故障。

3. HUST-LMCEP型激光微熔覆直写设备典型应用

采用以上设备可以方便、快速地在非金属衬底材料如聚酰亚胺（PI）、聚酯（Polyester）、聚碳酸酯（PC）、相纸、塑料、陶瓷、石英、玻璃等衬底表面上，局域制作出各种平面的、三维的或跨尺度的功能化图案层（如金属铜、银、金、镍、铬等的单一或复合导电层、氧化钌的电阻层、聚合物的介质层等），该图案层的最大分辨率可以达到10μm，并具有相应的良好的导电性(其体积电阻率可以达到本体金属体积电阻率的数量级)、电阻性或介质性能，同时与衬底材料具有良好的结合力（结合力可以达到Scotch胶带的测试标准）。该技术在制作印刷线路板（PCB）、手机天线、射频识别标签（RFID）、柔性显示器、微电子元器件、传感器、电子封装、太阳能电极等领域，具有极其广泛的用途。

(1)非金属基板的金属化


陶瓷基板导线	聚酰亚胺上的银导电图案	塑料上的金属镍图案


环氧树脂基板导线	柔性聚酰亚胺基板上导线	单晶硅基板导线

(2)厚膜电子元件与传感器的快速制备


回型电感	陶瓷管上螺旋导线	陶瓷管上螺旋加热器


4×4温度传感器阵列	温度控制器	SnO2气敏传感器

(3)微机械结构的制造与应用


自由微齿轮结构	薄壁墙结构	悬空微桥结构

(4)电子元器件修补及封装


电子元器件封装	台阶处导线修补

(5)光器件的制备与生物工程中的应用


条形光波导	Y分支光波导	多电极阵列细胞培养皿

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