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聚酰亚胺（PI）具有优良的电、热、力学等性能,在柔性微电子领域具有广泛的应用前景。但由于其表面化学惰性和表面能低,导致与其它材料层的结合强度差,应用受到了很大的限制。激光表面改性具有效率高、选择性好、柔性化程度高等优点,并可使材料表面的物理、化学性能发生明显变化,对提高表面与其它材料层的结合强度具有重要的应用价值。因此,本文系统研究了激光改性对PI表面微观形貌、化学成分、润湿性以及金属层结合强度的影响规律,并对相关机理进行了深入探讨,取得的主要研究成果如下:（1）系统研究了单脉冲方式和扫描方式下,不同波长（355 nm、1064 nm）和脉宽（20 ns、15 ps）激光改性对PI表面微观形貌的影响规律。结果表明,四种激光单脉冲刻蚀PI分别得到不同的微观形貌,包括圆形凹坑结构、同心圆环结构、圆形凸起结构和无明显结构变化;而在扫描模式下,随着激光能量密度和搭接率的变化,也可得到多种不同的微观形貌（如多孔絮状结构、周期性微孔结构、平行沟槽结构、波纹状结构、气泡状结构和多孔海绵状结构等）。利用ANSYS软件模拟了单脉冲紫外纳秒激光刻蚀PI的微观形貌轮廓,采用激光作用时间分段计算和对物理模型修正等方法,提高了模拟精度,当激光能量密度小于21.3 J/cm2时,凹坑直径和深度的模拟准确度均在90%以上,与实验结果能够较好的吻合,证明了紫外纳秒激光刻蚀PI的机理是以光热作用为主。通过改性后PI表面微观形貌和化学成分分析,首次提出红外皮秒激光刻蚀PI以光热作用为主,而紫外皮秒激光刻蚀PI以光化学作用为主的机理。（2）系统研究了扫描模式下,不同激光改性对PI表面化学成分的影响规律。分析表明,PI表面的O/C和N/C元素含量百分比均随激光能量密度的增加呈先增大后减小的规律。在能量密度不变的情况下,紫外纳秒激光、红外皮秒激光和红外纳秒激光改性后O/C和N/C元素含量百分比均随搭接率的增加而减小;而对于紫外皮秒激光,能量密度低于约5.4 J/cm2时,O/C和N/C元素含量百分比均随搭接率的增加而增大;能量密度能量密度高于约5.4 J/cm2时,则随搭接率的增加先增大后减小。研究化学成分的变化机制发现,激光表面改性过程中,PI表面含O基团、含N基团会发生断裂去除,与此同时,空气中O2、N2分子的电离产物也参与反应生成了C-O、C=O和C-N-C等基团。（3）研究了扫描模式下,不同激光改性对PI表面润湿性的影响规律。利用紫外纳秒激光改性PI,低能量密度下,静态水接触角随搭接率的增加而增大,最终达到超疏水性;高能量密度下,静态水接触角随搭接率的增加先增大后减小,最终达到超亲水性。而在相同的参数范围内,其他三种激光改性后PI表面均未达到极端润湿性。因此,采用紫外纳秒激光改性可以一步法在PI表面制备超疏水/超亲水图案。润湿机理分析表明,紫外皮秒激光改性后PI表面的润湿性主要受化学成分的影响;而其他三种类型激光改性后润湿性由表面粗糙度和化学成分共同决定。计算改性后PI的表面能发现,仅有紫外纳秒激光和红外皮秒激光改性能有效提高PI的表面能。（4）详细研究了扫描模式下,不同激光改性对PI与铜层结合强度的影响规律。实验结果表明,紫外纳秒激光和红外皮秒激光改性后PI的表面能较大,与铜层结合强度较高,因此,利用表面能可定性分析PI与金属层的结合性能;采用响应曲面分析法,研究了紫外纳秒激光和红外皮秒激光改性参数对结合强度的影响规律,利用建立的结合强度与激光加工参数回归方程,对结合强度为0.6 MPa（3M 610胶带的粘接强度）以上的工艺参数优化,发现紫外纳秒激光改性速率可达约1600 mm/s,而红外皮秒激光改性速率高达4800 mm/s,在现有文献报道的基础上提高了近3个数量级;PI表面铜层失效分析表明,紫外纳秒激光改性后PI表面铜层的结合强度主要受微孔深度影响,而红外皮秒激光改性后PI表面微孔数量是影响结合强度的关键因素。综上所述,通过对激光改性PI表面微结构、化学成分、润湿性、表面能和结合强度相关规律和机理的系统研究,不仅大大加深了对激光与PI相互作用机理的认识,有效地拓宽PI的应用领域;同时,论文丰富了激光先进制造技术的研究方向,也丰富了激光与物质相互作用的理论体系。