文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

    1.1.1 高密度电子封装

    1.1.2 化学铜

1.2 化学镀铜工艺

    1.2.1 化学镀铜的基本原理

    1.2.2 镀液成分及其作用

    1.2.3 化学镀铜工艺的特点

1.3 化学铜在电子设备中的应用及研究进展

    1.3.1 PCB孔金属化处理

    1.3.2 PCB内层板铜层处理

    1.3.3 电磁屏蔽

    1.3.4 印刷电路

1.4 铜的衍生物在电子器件中的应用及研究进展

    1.4.1 锂离子电池

    1.4.2 锂金属电池

    1.4.3 超级电容器

    1.4.4 热电材料与器件

    1.4.5 电化学传感器

1.5 化学铜在电子领域中的发展趋势与挑战

1.6 本文研究目的与研究内容

第2章 实验原料、仪器与测试表征

2.1 主要化学试剂与耗材

2.2 实验制备用主要设备

2.3 分析测试用常规设备

2.4 薄膜热导率测试设备

第3章 化学镀铜用Sn/Ag纳米高效催化剂制备及其催化性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

    3.2.1 催化剂的制备

    3.2.2 催化剂性能表征

3.3 结果与讨论

    3.3.1 材料形貌、结构和组成

    3.3.2 催化性能

3.4 本章小结

第4章 化学铜导电图案的“加成法”制备及其镀层性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

    4.2.1 基材表面预处理

    4.2.2 化学铜导电图案制备

    4.2.3 镀层结合力与柔性测试

4.3 结果与讨论

    4.3.1 基于PCB环氧基板制备的化学铜图案及其性能

    4.3.2 基于柔性基底制备的化学铜图案及其性能

4.4 本章小节

第5章 基于化学铜集流体原位转化的柔性微电容器件的构筑及其性能研究

5.1 引言

5.2 实验部分

    5.2.1 Cu(OH)_2@FeOOH/Cu电极的制备

    5.2.2 微电容器件的构筑

    5.2.3 微电容器件比电容、功率密度与能量密度的计算

5.3 结果与讨论

    5.3.1 Cu(OH)_2@FeOOH/Cu电极制备工艺

    5.3.2 化学铜集流体设计

    5.3.3 材料形貌、结构和组成

    5.3.4 微电容器件的电化学性能

5.4 本章小结

第6章 基于化学铜镀膜原位转化的p型 Cu_2Se柔性热电薄膜的制备及其性能研究

6.1 引言

6.2 实验部分

    6.2.1 Cu_2Se/PI柔性热电薄膜的制备

    6.2.2 Cu_2Se自支撑热电薄膜的制备

6.3 结果与讨论

    6.3.1 Cu_2Se热电薄膜制备工艺

    6.3.2 材料形貌、结构和组成

    6.3.3 Cu2Se热电薄膜性能

6.4 本章小结

第7章 基于化学铜图案原位转化的pCu_2Se-nAg_2Se柔性热电器件的构筑及其性能研究

7.1 引言

7.2 实验部分

    7.2.1 n型 Ag_2Se/PI柔性热电薄膜的制备

    7.2.2 自支撑n型 Ag_2Se热电薄膜的制备

    7.2.3 pCu_2Se-nAg_2Se热电器件的制备

7.3 结果与讨论

    7.3.1 pCu_2Se-nAg_2Se热电器件制备工艺

    7.3.2 材料形貌、结构和组成

    7.3.3 Ag2Se热电薄膜性能

    7.3.4 pCu_2Se-nAg_2Se热电器件性能

7.4 本章小结

第8章 总结与展望

8.1 本文工作总结

8.2 展望

参考文献

致谢

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

文章摘要:化学铜因其具有优异的导电性,强的抗电迁移能力以及较低的材料成本而作为目前电子设备中常用的导电材料。化学铜通常是以镀层的形式均匀地沉积在衬底表面的,其适合的沉积对象包括导体、半导体与绝缘材料。这种可将绝缘材料表面金属化的能力使得化学铜常作为导电互连材料应用于印制电路板（PCB）,柔性电路（FCB）以及大规模集成电路（IC）中,是实现电子设备高密度封装的关键材料之一。近年来,越来越多的研究者开始对化学铜在电子领域中的应用展开了更为前瞻性的研究,其中大部分的研究是通过设计各种化学铜图案用以构筑电子线路、平面型电极以及简易的平面型电子器件。然而,这些由化学铜图案构筑的电子材料与器件大多只是基于金属铜材料自身特性的简单应用与拓展,因此相应的应用范围和功能都非常有限。相比而言,金属铜的各种衍生材料的应用则更趋于多元化,目前已广泛应用于储能、热电、光电、传感等多个领域中。随着消费类电子产品不断向着小型化,多功能化,高集成化的方向发展,如何在化学铜自身特性及其衍生材料的多功能性的基础上,进一步探索化学铜的发展途径显得愈发重要,这对于电子材料与器件的制备、集成与封装工艺的优化具有重要的意义。本论文在对国内外化学铜材料研究现状进行分析以及对未来化学铜及其衍生材料的发展趋势与挑战进行归纳的基础上,通过多种技术交叉结合,对化学铜材料进行了各种设计和转化。在开发高效廉价的化学镀铜催化剂的基础上,发展了简易、普适的印刷电路“加成法”制备技术。进一步地,基于这种化学铜镀层与图案的制备工艺及其原位衍生微纳米阵列材料的多功能性,发展了各类化学铜衍生电子材料与器件的原位制备与集成技术,为优化电子材料与器件的集成与制备工序以及推动化学铜材料通往多元化应用的进程提供了新的思路与发展途径。主要的研究工作归纳为如下几点:1.鉴于目前电子工业上缺乏高效、廉价的化学镀铜催化剂的现状,本文以降低材料成本,提高生产效率以及减少环境污染为目标,提出了一种简易的乙醇溶剂热合成方法,制备了一种廉价、高效的Sn/Ag纳米复合催化剂。通过石英晶体微天平定量分析了催化剂的对化学镀铜反应的催化活性,并进一步探讨了金属Sn载体对Ag的催化活性的影响。研究发现金属Sn在作为防止Ag颗粒团聚的载体的同时,对Ag的催化活性也有着显著的促进作用。所制备的Sn/Ag复合催化剂的活性接近于商用Pd黑,满足了化学镀铜反应对催化剂活性的要求。同时,制备该催化剂的原料廉价易得,制备过程无毒无污染,兼顾了经济效益与环境保护。2.针对目前常用于制备印刷电路的光刻技术（“减法策略”）在工序上的复杂性,以及刻蚀过程中带来的大量原料消耗以及环境污染等问题,本文提出了一种简易、通用的“加成法”用于化学铜导电图形的制备。基于化学铜催化沉积的特点,采用环氧复合催化剂,结合丝网印刷技术与化学镀铜工艺,成功地在一系列硬质与柔性衬底上实现了优质的化学铜导电图形,其中包括硬质的商用PCB环氧基板,柔性的聚酰亚胺薄膜（PI;商用柔性电路基材）,透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜,耐热的聚四氟乙烯（PTFE）膜,可穿戴的棉质织物以及纸质基材。研究发现通过该工艺所制备的铜镀层具有接近块体铜的导电性、优异的柔韧性以及与基板之间良好的结合力。此外,该工艺操作简单易行,具有高度的可操作性和可调节性,适合于各种电子设备中的电子线路,电极图案的制备,同时为后续研究中进一步设计和制备各种功能性平面型电子器件提供了技术基础。3.针对现有微电容器件在电极加工以及活性电极材料结构设计方面存在的短板,同时为了优化微电容器件在电子设备中的集成工序,本文设计了一种可原位集成的微电容器件。通过简单的化学浸泡处理,设计好的化学铜电极图案表面可原位转化为具有阵列结构的Cu（OH）

文章来源：《电子器件》 网址: http://www.dianziqijianzz.cn/qikandaodu/2022/0131/583.html