柔性导线、柔性电子器件的制备方法和柔性无线供能器件技术

本公开提供一种柔性导线、柔性电子器件的制备方法和柔性无线供能器件。该制备方法包括以下步骤：提供由刚性衬底、牺牲层和功能薄膜三者结合在一起而形成的基材；采用飞秒激光切割基材的功能薄膜从而使功能薄膜形成有平面导线结构；去除牺牲层，从而平面导线结构与刚性衬底分离；平面导线结构形成为二维柔性导线；或者，将平面导线结构组装至预拉伸的柔性衬底，释放柔性衬底的预应变，使平面导线结构屈曲组装成为三维柔性导线。该制备方法可以高精度、大规模、不受图案限制地制备柔性导线，还具备快速、环保、廉价、高资源利用率、对外界环境不敏感的独特优势，适用于二维和三维各类型柔性导线的制备。

【技术实现步骤摘要】
柔性导线、柔性电子器件的制备方法和柔性无线供能器件
本公开涉及电子
，特别涉及一种柔性导线、柔性电子器件的制备方法和柔性无线供能器件。
技术介绍
近年来，为满足人们对于电子器件柔性化的需求，柔性电子技术得到了迅速发展，涌现出诸多类型的柔性电子器件，如柔性传感器、柔性显示屏、人造电子皮肤和多样的可穿戴电子产品等。其中，用于健康监测和医疗的可穿戴电子设备已经具备了万亿级市场。可穿戴电子设备能够贴合人体皮肤的柔软曲面的生物特征，对人体生理信号进行更为精准和连续的监测。可穿戴电子设备中的一大类是无机柔性电子器件，其主要将硅等传统高性能电子材料与柔性衬底相结合从而兼顾性能与柔性两大优点。无机柔性器件主要采用岛桥型结构，将脆性的硅等功能部分置于应变较小的“岛”上，通过作为“桥”的柔性导线将“岛”的阵列互联，实现功能的集成。此外，在可穿戴电子器件领域中，柔性导线还常常作为柔性显示器的功能元件，如温度传感器和应变传感器等，都是通过测量柔性导线的电阻变化来监测温度和应变的变化。柔性导线的设计和制备是无机柔性电子器件的关键之一，其需要在保证线路正常工作同时具备较大的延展性。目前，柔性导线的制备方法主要是采用传统的平面微电子光刻工艺，这一工艺可以大规模制备平面结构，精度较高，能够很方便地实现微结构的图案化。常规光刻技术采用波长为200nm至450nm的紫外光作为光源，以光刻胶为中间媒介实现图案的变换、转移和处理，最终把图像信息传递到衬底上。一般曝光流程包括表面处理与预烘烤、旋转涂胶、前烘、对准、曝光、后烘、显影、坚膜和图像检测八个基本步骤。上述光刻制备方法具有以下缺点：第一、需要专门的光刻机与洁净间且工艺繁琐，实验条件要求高，实验制备困难且耗时长，在光刻中实验结果对外界环境影响敏感，需要控制多个环境参数；第二、该制备过程是化学处理过程，涉及到丙酮、光刻胶、氢氟酸等危险化学试剂，废液需要专门处理，对自然环境存在污染；第三，光刻工艺需要额外制备专用的掩膜版，每个柔性导线对应的图案都需要制备专用的掩膜版，价格较贵且利用率低。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种柔性导线和柔性电子器件的制备方法，该制备方法既具备高精度、大规模、不受图案限制等传统光刻工艺的优点，又具备快速、环保、廉价、高资源利用率、对外界环境不敏感的独特优势。本公开的目的还在于提供一种柔性无线供能器件。为实现上述目的，本公开提供一种柔性导线的制备方法，用于制备二维柔性导线或者三维柔性导线，包括以下步骤：准备步骤：提供由刚性衬底、牺牲层和功能薄膜三者结合在一起而形成的基材，所述功能薄膜通过所述牺牲层而与所述刚性衬底结合；制备步骤：采用飞秒激光切割所述基材的所述功能薄膜从而使所述功能薄膜形成有平面导线结构；去除所述牺牲层，从而所述平面导线结构与所述刚性衬底分离；所述平面导线结构形成为所述二维柔性导线；或者，将所述平面导线结构组装至预拉伸的柔性衬底，释放所述柔性衬底的预应变，使所述平面导线结构屈曲组装成为所述三维柔性导线。优选地，所述平面导线结构具有用于组装至所述柔性衬底的固定区域，在所述制备步骤中，将若干所述平面导线结构组装至所述柔性衬底，将相邻的平面导线结构的所述固定区域相连，从而形成接连在一起的若干个平面导线结构。优选地，在将所述平面导线结构组装至所述柔性衬底之前，对所述柔性衬底的预定区域进行表面处理，使所述柔性衬底的所述预定区域具有粘性。优选地，对所述柔性衬底的表面处理方式包括以下一种或几种：等离子体处理、臭氧表面辐射、表面活性剂处理。优选地，所述平面导线结构具有用于组装至所述柔性衬底的固定区域，在将所述平面导线结构组装至所述柔性衬底之前，对所述平面导线结构进行表面处理，即所在所述固定区域沉积二氧化硅。优选地，将所述平面导线结构置于磁控溅射腔体内溅射二氧化硅。优选地，在对所述平面导线结构进行表面处理之前，在所述平面导线结构上覆盖掩膜版，所述掩膜版掩盖所述固定区域以外的所述平面导线结构。优选地，在对所述柔性衬底和所述平面导线结构进行表面处理之后，将所述平面导线结构与所述柔性衬底粘接并对粘接后的组件进行加热。优选地，在所述准备步骤中，将所述刚性衬底解理成若干次级部分，并将所述次级部分粘贴于玻璃件；在所述制备步骤中，对所述次级部分进行图案化。优选地，在所述刚性衬底上旋涂能够被溶剂溶解的胶而形成所述牺牲层。优选地所述牺牲层采用聚甲基丙烯酸甲酯形成，所述溶剂包括以下一种或者几种：丙酮、乙醇、二氯甲烷、苯甲醚。优选地，所述功能薄膜具有结合在一起的缓冲层和功能层，所述功能薄膜通过所述缓冲层与第一保护层结合，所述第一保护层与所述牺牲层结合，所述第一保护层采用聚酰亚胺形成，所述缓冲层采用铬形成，所述功能层采用金形成。优选地，所述功能薄膜通过所述功能层与第二保护层结合，所述第二保护层采用聚酰亚胺形成。优选地，在所述准备步骤中还包括：设计所述平面导线结构；通过仿真软件计算通过所述平面导线结构成型的柔性导线在拉伸变形中的弹性变形；根据所述弹性变形优化所述平面导线结构；将经优化的所述平面导线结构的加工信息输入飞秒激光设备。优选地，通过转印技术将所述平面导线结构组装至所述柔性衬底。本公开还提供一种柔性电子器件的制备方法，其具有上述技术方案中任一项所述的步骤，所述柔性电子器件的制备方法还包括：将所述二维柔性导线或者三维柔性导线与功能组件连接。本公开还提供一种柔性无线供能器件，包括线圈和功能组件，所述功能组件包括耗能部件、无线能量接收部件和连接二者的连接导线，所述功能组件位于所述线圈的中央，所述连接导线为三维柔性导线并具有螺旋形状，所述柔性无线供能器件还包括由所述三维柔性导线形成的按照回字形排布的阵列，所述阵列形成为所述无线能量接收部件，所述连接导线连接所述耗能部件和所述无线能量接收部件形成回路。本公开提供的上述技术方案具有以下有益效果：可以高精度、大规模、不受图案限制地制备柔性导线，还具备快速、环保、廉价、高资源利用率、对外界环境不敏感的独特优势，适用于二维和三维各类型柔性导线的制备。附图说明图1显示应用本公开提供的柔性导线的制备方法制备的二维柔性导线的一个实施例，该柔性导线以蛇形排布；图2显示应用本公开提供的柔性导线的制备方法制备的二维柔性导线的又一个实施例，该柔性导线以分型蛇形排布；图3为应用本公开提供的柔性导线的制备方法制备的三维柔性导线的一个实施例的实验图的局部放大图；图4为应用本公开提供的柔性导线的制备方法制备的柔性导线的构成示意图；图5为应用本公开提供的柔性导线和柔性电子器件的制备方法制备的柔性无线供能器件的一个实施例的平面设计图。附图标记说明：10粘贴区域11普通连接位置12加强连接位置13接头位置20屈曲变形区域30非粘贴区域100三维柔性导线阵列200电容300LED具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。本公开提供一种柔性导线和柔性电子器件的制备方法，以及一种柔性电子器件，其中，柔性导线在保证线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性导线的制备方法，用于制备二维柔性导线或者三维柔性导线，其特征在于，包括以下步骤：准备步骤：提供由刚性衬底、牺牲层和功能薄膜三者结合在一起而形成的基材，所述功能薄膜通过所述牺牲层而与所述刚性衬底结合；制备步骤：采用飞秒激光切割所述基材的所述功能薄膜从而使所述功能薄膜形成有平面导线结构；去除所述牺牲层，从而所述平面导线结构与所述刚性衬底分离；所述平面导线结构形成为所述二维柔性导线；或者，将所述平面导线结构组装至预拉伸的柔性衬底，释放所述柔性衬底的预应变，使所述平面导线结构屈曲组装成为所述三维柔性导线。

【技术特征摘要】
1.一种柔性导线的制备方法，用于制备二维柔性导线或者三维柔性导线，其特征在于，包括以下步骤：准备步骤：提供由刚性衬底、牺牲层和功能薄膜三者结合在一起而形成的基材，所述功能薄膜通过所述牺牲层而与所述刚性衬底结合；制备步骤：采用飞秒激光切割所述基材的所述功能薄膜从而使所述功能薄膜形成有平面导线结构；去除所述牺牲层，从而所述平面导线结构与所述刚性衬底分离；所述平面导线结构形成为所述二维柔性导线；或者，将所述平面导线结构组装至预拉伸的柔性衬底，释放所述柔性衬底的预应变，使所述平面导线结构屈曲组装成为所述三维柔性导线。2.根据权利要求1所述的柔性导线的制备方法，其特征在于，所述平面导线结构具有用于组装至所述柔性衬底的固定区域，在所述制备步骤中，将若干所述平面导线结构组装至所述柔性衬底，将相邻的平面导线结构的所述固定区域相连，从而形成接连在一起的若干个平面导线结构。3.根据权利要求1或2所述的柔性导线的制备方法，其特征在于，在将所述平面导线结构组装至所述柔性衬底之前，对所述柔性衬底的预定区域进行表面处理，使所述柔性衬底的所述预定区域具有粘性。4.根据权利要求3所述的柔性导线的制备方法，其特征在于，对所述柔性衬底的表面处理方式包括以下一种或几种：等离子体处理、臭氧表面辐射、表面活性剂处理。5.根据权利要求3所述的柔性导线的制备方法，其特征在于，所述平面导线结构具有用于组装至所述柔性衬底的固定区域，在将所述平面导线结构组装至所述柔性衬底之前，对所述平面导线结构进行表面处理，即所在所述固定区域沉积二氧化硅。6.根据权利要求5所述的柔性导线的制备方法，其特征在于，将所述平面导线结构置于磁控溅射腔体内溅射二氧化硅。7.根据权利要求5所述的柔性导线的制备方法，其特征在于，在对所述平面导线结构进行表面处理之前，在所述平面导线结构上覆盖掩膜版，所述掩膜版掩盖所述固定区域以外的所述平面导线结构。8.根据权利要求5所述的柔性导线的制备方法，其特征在于，在对所述柔性衬底和所述平面导线结构进行表面处理之后，将所述平面导线结构与所述柔性衬底粘接并对粘接后的组件进行加热。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一慧，程旭，宋洪烈，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11