电子装置、电子组件及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可伸缩电子装置、其制备方法以及可伸缩的电子组件。可伸缩电子装置包括：柔性基板；和集成在柔性基板上的多个功能部件；其中，所述柔性基板按照折纸或剪纸图案折叠成三维结构，以及其中所述功能部件之间存在电气连接。本发明专利技术的制造技术可允许在常规平面基板上大规模生产可伸缩电子装置，并且由于减少了局部应力或应变集中，这种技术延长了可伸缩电子装置的使用寿命。伸缩电子装置的使用寿命。伸缩电子装置的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
电子装置、电子组件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电学领域，尤其涉及可伸缩的电子装置、可伸缩的电子组件、其制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]可伸缩电子电路作为一种新兴的技术，在过去的十年中为可伸缩电子器件的应用提供了巨大的市场潜力。这些应用可能包括可穿戴电子产品和医疗电子产品。可伸缩电子装置得益于其三维顺应性，可以拉伸和收缩，以符合关节或肌肉的运动，从而确保在运动过程中感知的准确性。
[0003]传统技术通常至少遵循下列程序之一：(1)通过实施新材料，和(2)通过实施新结构。各种各样的材料被用于制备可拉伸电子装置或可拉伸电子器件(SED)，如弹性聚合物基板、弹性复合材料和液体导体。然而，新型材料可能会遇到一些限制。首先，专门开发的新材料可能在大批量生产中存在困难。其次，与金属互连相比，新型材料，如聚合物导电材料，由于阻抗过大和寿命较短，作为导电互连在电气和机械方面表现较差。第三，采用新材料后，基板的刚性和可伸缩区域之间的界面可能受到长期可靠性的挑战。
[0004]作为一种基于新结构的可拉伸技术路线，基板可以由一系列刚性“岛”组成，并通过波浪形或蛇形的可拉伸互连线图案相连。这些基于结构的可拉伸互连线图案将刚性“岛”阵列连接，形成可伸缩的电路。这样的结构可以使图案基板在特定区域，尤其是互连线所在区域上承受应变或应力。从宏观的角度来看，由于波浪形或蛇形互连，整个装置是可伸缩的。从微观上看，刚性岛上应变很低，焊点处的应力或应变理论上可以忽略，从而提高器件的寿命。然而，波浪形或蛇形图案的复杂结构可能需要复杂的制造过程，因此可能与传统的工业生产不兼容。此外，在基于新结构的SED上集成各种功能组件也可能面临挑战。
[0005]为了解决上述问题，需要开发新的可伸缩电子装置。

技术实现思路

[0006]在下面的详细描述中公开了一种可伸缩电子装置(SED)，以及制造该SED的方法。SED的柔性基板可以按照折纸或剪纸图案进行折叠。这些类型的三维结构可以实现SED的变形或拉伸能力。所公开的制造技术可允许在常规平面基板上大规模生产此类SED。由于减少了局部应力或应变集中，这种技术延长了SED的使用寿命。
[0007]根据本专利技术的一个方面，公开了一种可伸缩电子装置或者器件。可伸缩电子装置或者器件包括柔性基板和集成在柔性基板上的多个功能组件。所述柔性基板按照折纸或剪纸图案折叠成三维结构。功能部件之间存在电气连接。
[0008]在某些实施例中，所述柔性基板包括多个刚性区域和至少一个柔性互连件，且所述至少一个柔性互连件连接所述多个刚性区域。功能部件安装在刚性区域上。
[0009]在某些实施例中，所述柔性基板的至少一部分被移除，被移除的区域包括折纸或剪纸图案的顶点，即折痕汇聚点。
[0010]在某些实施例中，柔性基板内嵌有连接线、集成电路和微电子电路中的至少一者。
[0011]在某些实施例中，柔性基板为高分子薄膜，优选聚对二甲苯(派瑞林)、聚酰亚胺和有机硅脂中的至少一者。
[0012]在某些实施例中，基于折叠柔性基板形成的三维结构被封装在保护层的内部，或被保护层覆盖。
[0013]在某些实施例中，电子装置堆叠在另一基板上。将另一基板折叠成该电子器件的相同或类似的基于折纸或剪纸图案的三维结构。
[0014]在本专利技术的另一方面，公开了一种用于制造可伸缩电子装置的方法，包括下列步骤：(1)准备柔性基板；(2)将多个功能元件集成在柔性基板上，其中所述功能元件存在电气连接；以及(3)根据剪纸图案或折纸图案将集成功能元件的柔性基板折叠成三维结构。
[0015]具体地，所述方法可以包括以下步骤：按照折叠图案(例如预先设计的折纸或剪纸图案)对二维的柔性基板进行图案化，将多个功能部件集成在二维的柔性基板上；根据所述折叠图案调制所述二维的柔性基板的刚度；和将二维的柔性基板折叠成三维结构。所述二维基板包括多个刚性区域和至少一个互连区域。
[0016]在某些实施例中，根据所述折叠图案调制所述二维的柔性基板的刚度包括对所述折叠图案的至少一个互连件施加压力。
[0017]在某些实施例中，根据所述折叠图案调制所述二维的柔性基板的刚度包括将多个加强件附加到所述折叠图案的刚性区域。
[0018]在某些实施例中根据所述折叠图案调制所述二维的柔性基板的刚度包括还包括去除所述二维的柔性基板的至少一部分。
[0019]在某些实施例中，在至少一个互连件的位置移除二维基板的至少一部分，并且所述方法进一步包括：在二维基板上涂覆柔性材料层，以在柔性材料层内形成新的互连件。
[0020]在某些实施例中，所述方法还包括：用封装材料封装折叠的三维结构。
[0021]在本专利技术的另一方面，公开了一种用于制造可伸缩电子装置的方法。该方法包括：按照折纸或者剪纸图案将二维的柔性基板进行图案化，所述图案包括多个刚性区域和至少一个互连件；根据所述图案调制所述基板的刚性；将多个功能部件集成在二维基板上，其中所述功能元件存在电气连接；和将二维基板折叠成三维结构。与前述方法相比，本方法允许在集成功能元件前调控二维基板刚度。
[0022]在某些实施例中，该方法还包括在将多个功能部件集成在二维的柔性基板上之后进一步调制基板的刚度。
[0023]在某些实施例中，根据所述图案调制所述基板的刚性包括：将多个加强件附加到折叠图案的刚性区域上。
[0024]在某些实施例中，所述图案为三浦折叠图案，并且与平行四边形边缘相关的基板的折痕区域被设计为比基板的刚性区域有更少的层、更少的迹线或更薄的层。
[0025]在某些实施例中，根据所述图案调制所述二维的柔性基板的刚性包括：除去二维的柔性基板的至少一部分。
[0026]在某些实施例中红，所述二维的柔性基板的被除去的部分位于基板的折痕区域，所述方法进一步包括：在所述基板上涂覆柔性材料层，以与所述柔性材料层形成新的互连件。
[0027]在某些实施例中红，所述方法还包括用封装材料封装折叠的三维结构。
[0028]本专利技术还公开了一种电子组件，包括彼此堆叠的上述任一电子装置。
[0029]根据本专利技术，可伸缩电子元件中的至少一种柔性互连件可允许所述基板根据所述设计的折叠模式(如三浦折纸模式)进行折叠，从而使SED具有可变形性和可拉伸性。功能部件可以定位在刚性区域上，在折叠/展开过程中，刚性区域的变形小于互连区域。因此，应力或应变在一定程度上可能局限于互连区域而不是刚性区域。因此，尽管SED处于折叠状态，集成的功能组件可以正常工作。
[0030]附图简要说明
[0031]图1A
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B示出了根据某些实施例的处于展开状态的基于折纸的SED以及C
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D示出了基于折纸的SED 100中切割线150处的截面视图。
[0032]图2A
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2B示出了根据一些实施例使用的三浦折纸结构的参数特征。
[0033]图3示出了经过封装的基于三浦折纸结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可伸缩电子装置，包括：柔性基板；和集成在柔性基板上的多个功能部件；其中，所述柔性基板按照折纸或剪纸图案折叠成三维结构，以及其中所述功能部件之间存在电气连接。2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述柔性基板包括多个刚性区域和至少一个柔性互连件，所述至少一个柔性互连件连接所述多个刚性区域，以及其中所述功能部件安装在所述刚性区域上。3.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述柔性基板的至少一部分被移除，移除区域包括折纸或剪纸图案的顶点。4.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述柔性基板内嵌有连接线、微电子电路和集成电路中的至少一者。5.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述柔性基板为高分子薄膜，优选聚对二甲苯(派瑞林)、聚酰亚胺和有机硅脂中的至少一者。6.根据权利要求1的电子装置，其中所述柔性基板被封装在保护层的内部或被保护层覆盖。7.根据权利要求1的电子装置，其中所述电子装置堆叠在另一个基板上，其中所述另一个基板被折叠成与所述电子装置相同的三维结构。8.一种制造可伸缩电子装置的方法，该方法包括：(1)准备二维的柔性基板；(2)将多个功能元件集成在二维的柔性基板上，其中所述功能元件存在电气连接；(3)根据剪纸图案或折纸图案将集成功能元件的柔性基板折叠成三维结构。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法包括：按照剪纸图案或折纸图案对二维的柔性基板进行图案化；将多个功能部件集成在二维的柔性基板上；根据所述剪纸图案或折纸图案调制所述二维的柔性基板的刚度；和将二维的柔性基板折叠成三维结构。10.根据权利要求9所述的方法，其中，根据所述剪纸图案或折纸图案调制二维的柔性基板的刚度包括：在折叠图案的至少一个连接件处施加压力。11.根据权利要求9所述的方法，其中，根据所述剪纸图案或折纸图案调制二维的柔性基板的刚度包括：将多个加强件附加到折叠图案的刚性区域。12.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：于宏宇，李永凯，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：