一种可拉伸柔性电子器件的制作方法技术

技术编号:15494789 阅读:691 留言:0更新日期:2017-06-03 14:20
一种可拉伸柔性电子器件的制作方法,属于柔性电子领域。首先在刚性基底上制作图形化的柔性介质/金属交替形成的多层结构,然后通过热释放胶带将多层结构从刚性基底上完全剥离,再将带多层结构的热释放胶带粘到可拉伸基底上,加热使热释放胶带失去黏性,即可在可拉伸基底上得到柔性电子器件。本发明专利技术提出的柔性电子器件的制作方法不仅简单易行,成本低,同时得到了质量好、厚度薄、性能优良的柔性电子器件,为实现柔性电子大规模工业化生产提供了一种有效的方法。

Method for making stretchable flexible electronic device

The invention relates to a method for manufacturing stretchable flexible electronic devices, belonging to the flexible electronic field. Flexible medium / first patterned on rigid substrate metal alternating multilayer structure is formed, and then through the heat release from the tape on the multilayer structure on rigid base completely stripped, release the tape and then with multilayer heat to the stretchable substrate, heating the heat release tape can lose stickiness, can be flexible in electronic device substrate tension. Manufacturing method of flexible electronic device provided by the invention is not only simple, low cost, and has good quality, thin, flexible electronic devices with excellent performance, provides an effective method for the realization of flexible electronic large-scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种可拉伸柔性电子器件的制作方法
本专利技术属于柔性电子领域,具体涉及一种可拉伸柔性电子器件的制作方法。
技术介绍
柔性电子器件以其独特的柔性/延展性以及高效、低成本制造工艺,在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景。常规的柔性电子器件制作步骤繁多,工艺复杂,使得其在大规模生产和推广中存在诸多限制。目前,柔性电子器件的制作方法主要有以下几种:FengX等(FengX,MeitlMA,BowenAM,etal.Competingfractureinkineticallycontrolledtransferprinting.Langmuir,2007,23:12555–12560)采用具有黏弹性的聚二甲基硅氧烷,即PDMS作为转移印章,通过控制印章的剥离速度来实现器件的转移印刷,该方法已成为目前可延展柔性器件的常规制备方法。Kim等(KimS,WuJA,CarlsonA,etal.Microstructuredelastomericsurfaceswithreversibleadhesionandexamplesoftheiruseindeterministicassemblybytransferprinting.ProcNatlAcadSciUSA,2010,107:17095–17100)采用了基于微结构的转印方法,此方法将传统印章替换为具有凸起微结构的表面的软印章(如金字塔结构),通过增加转印过程中界面黏附的调控来提高转移印刷的成功率。Saeidpourazar等(SaeidpourazarR,LiR,LiY,etal.Laser-drivenmicrotransferplacementofprefabricatedmicrostructures.JMicroelectromechSyst,2012,21:1049–1058)利用不同材料受热后会因为热失配而变形提出了用激光驱动的转印方法,采用脉冲激光对芯片进行加热,从而使界面处发生脱黏。Eisenhaure等(EisenhaureJD,RheeSI,Al-OkailyAAM,etal.Theuseofshapememorypolymersformicroassemblybytransferprinting.JMicroelectromechSyst,2014,23:1012–1014)用形状记忆聚合物印章替换传统的PDMS印章,目前已成功实现了硅片的转印。然而,上述的转移方法一方面需要控制剥离速率,或需要复杂的仪器及化学药品作为辅助;另一方面上述方法均需要在样品上制作牺牲层,工艺较复杂,不适合大规模的工业推广。因此,提出一种更简单方便快捷的柔性电子器件的制作方法显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术针对
技术介绍
存在的缺陷,提出了一种简单快捷的可拉伸柔性电子器件的制作方法,有效解决了传统柔性电子器件制作过程中需要制作牺牲层、转印质量难以控制、不利于大规模工业化生产等问题。本专利技术采用热释放胶带代替传统印章,不需要在样品上制作牺牲层,通过对转移过程中温度的控制可实现超薄柔性器件的转移印刷,且该方法不会破坏柔性电子器件的结构,可实现卷对卷的柔性电子工业生产方式。本专利技术的技术方案如下:一种可拉伸柔性电子器件的制作方法,包括以下步骤:步骤1:在刚性基底上制作图形化的柔性介质/金属交替形成的多层结构;步骤2:在步骤1得到的多层结构上粘附热释放胶带,然后剥离,即可将步骤1得到的多层结构转移到热释放胶带上;步骤3:将步骤2得到的带多层结构的热释放胶带粘附于可拉伸基底上,加热使热释放胶带的黏性消失,去除热释放胶带,即可得到可拉伸柔性电子器件。进一步地,步骤1所述刚性基底为石英、玻璃、SiO2/Si或蓝宝石,所述刚性基底的轮廓算术平均偏差Ra=0.006~0.02,微观不平度十点高度Rz=0.05~0.1。进一步地,步骤1所述刚性基底在使用前需经过如下的前处理过程:首先依次在酒精和丙酮溶液中清洗刚性基底,然后将清洗后的刚性基底在烘台上100℃加热2~3min。进一步地,步骤1所述柔性介质为聚酰亚胺等,采用甩胶法制备得到,甩胶速度为2000~8000RPM。进一步地,步骤2所述热释放胶带为加热后黏性消失的胶带,具体品牌为日东电工热释放胶带、中国微晶热释放胶带、深圳科宏健热剥离胶带、海思科技热剥离胶带、深圳一中科技热剥离胶带或美国半导体设备公司热释放胶带等。进一步地,步骤3所述可拉伸基底为杨氏模量为10kPa~10MPa的高分子固化物或蚕丝蛋白膜,具体为PDMS(聚二甲基硅氧烷)、Ecoflex(脂肪族芳香族无规共聚酯)、PU(聚亚安酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PVA(聚乙烯醇)等。进一步地,步骤3所述加热的温度为90~120℃。优选地,步骤1所述图形化的柔性介质/金属交替形成的多层结构为如图1所示的柔性介质/金属/柔性介质形成的3层电极结构,包括电极阵列、蛇形金属互连线和导电触片阵列,所述电极阵列和导电触片阵列由相应的蛇形金属互连线连接,如图2所示。本专利技术的有益效果为:1、本专利技术提供的可拉伸柔性电子器件的制作方法简单易行,成本低,其卷对卷的转移印刷技术易于实现柔性电子大规模工业化生产。2、本专利技术方法制备得到的可拉伸柔性电子器件,其线宽尺寸在微米和纳米量级,厚度极薄,在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛的应用前景。3、本专利技术首先依次在酒精和丙酮溶液中清洗刚性基底,然后将清洗后的刚性基底在烘台上100℃加热2~3min后,再在其上制作电子器件,刚性基底的前处理过程能明显改善底层聚酰亚胺与刚性基底的黏附性,易于甩胶成膜。4、本专利技术选用粗糙度较高的刚性基底(表面粗糙度轮廓算术平均偏差Ra=0.006~0.02、微观不平度十点高度Rz=0.05~0.1),保证了底层聚酰亚胺成膜的稳定性和均匀性。5、若选用硬质高透明亚克力板(有机玻璃PMMA)作为刚性基底,发现底层聚酰亚胺虽然能甩胶成膜,但由于亚克力板与底层聚酰亚胺黏附力太强,使得器件无法用热释放胶剥离下来;若选用硬质聚四氟乙烯板(PTFE)作为刚性基底,发现底层聚酰亚胺无法在其上甩胶成膜。本专利技术采用石英、玻璃、SiO2/Si或蓝宝石作为刚性基底,既能保证底层聚酰亚胺在刚性基底成膜,又能保证器件可以用热释放胶带剥离下来。附图说明图1为本专利技术实施例的可拉伸柔性电子器件的结构示意图;其中,1为最上层的聚酰亚胺层,2为中间的金属层,3为最底层的聚酰亚胺层,4为PDMS可拉伸基底。图2为本专利技术实施例可拉伸柔性电子器件的俯视图;其中,4为PDMS可拉伸基底,5为3*3的电极阵列,6为蛇形金属互连线,7为9个金属的导电触片。图3为本专利技术实施例可拉伸柔性电子器件中柔性电极的结构及参数尺寸图。图4为本专利技术实施例可拉伸柔性电子器件的制备流程示意图。图5为本专利技术实施例的可拉伸柔性电子器件在不同拉伸程度下的光学显微镜图像。具体实施方式下面结合附图和实施例,详述本专利技术的技术方案。如图1所示,为本专利技术实施例的可拉伸柔性电子器件的结构示意图;包括自下而上依次层叠的PDMS可拉伸基底4、最底层的聚酰亚胺层3、中间的金属层2和最上层的聚酰亚胺层1,最底层的聚酰亚胺层3、中间的金属层2和最上层的聚酰亚胺层1即为图形化的柔性介质/金属/柔性介质构本文档来自技高网
...
一种可拉伸柔性电子器件的制作方法

【技术保护点】
一种可拉伸柔性电子器件的制作方法,包括以下步骤:步骤1:在刚性基底上制作图形化的柔性介质/金属交替形成的多层结构;步骤2:在步骤1得到的多层结构上粘附热释放胶带,然后剥离,即可将步骤1得到的多层结构转移到热释放胶带上;步骤3:将步骤2得到的带多层结构的热释放胶带粘附于可拉伸基底上,加热使热释放胶带的黏性消失,去除热释放胶带,即可得到可拉伸柔性电子器件。

【技术特征摘要】
1.一种可拉伸柔性电子器件的制作方法,包括以下步骤:步骤1:在刚性基底上制作图形化的柔性介质/金属交替形成的多层结构;步骤2:在步骤1得到的多层结构上粘附热释放胶带,然后剥离,即可将步骤1得到的多层结构转移到热释放胶带上;步骤3:将步骤2得到的带多层结构的热释放胶带粘附于可拉伸基底上,加热使热释放胶带的黏性消失,去除热释放胶带,即可得到可拉伸柔性电子器件。2.根据权利要求1所述的可拉伸柔性电子器件的制作方法,其特征在于,步骤1所述刚性基底为石英、玻璃、SiO2/Si或蓝宝石。3.根据权利要求1所述的可拉伸柔性电子器件的制作方法,其特征在于,步骤1所述刚性基底的轮廓算术平均偏差Ra=0.006~0.02,微观不平度十点高度Rz=0.05~0.1。4.根据权利要求1所述的可拉伸柔性电子器件的制作方法,其特征在于,步骤1所述刚性基底在使用前需经过如下的前处理过程:首先依次在酒精和丙酮溶...

【专利技术属性】
技术研发人员:林媛颜卓程潘泰松陈昌勇黄龙薛苗苗高敏袁瑛江家豪
申请(专利权)人:电子科技大学
类型:发明
国别省市:四川,51

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1