一种多功能柔性可延展电子器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多功能柔性可延展电子器件，包括由上及下依次设置的PHC基底层、一号液态金属线路、二号液态金属线路、电子元件层、PHC封装层，还公开了该多功能柔性可延展电子器件的制备方法，本发明专利技术适用于柔性电子技术领域，通过双层组装的策略来制备柔性电路和以“水焊”的方式固定各种元器件和芯片，最后基于PHC薄膜的可回收性回收与重做了心率与血氧传感器，并且制备的全过程和所选择的材料都是绿色、经济的。基于该方案制备的柔性可延展电子器件，不仅凭借着人体汗液可长久稳定的自共形于皮肤表面，具有优异的生物相容性、透明延展性和可回收重做性，而且实现了心率和血氧的同时监测。时监测。时监测。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能柔性可延展电子器件及其制备方法


[0001]本专利技术属于柔性电子
，具体是一种多功能柔性可延展电子器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于心血管疾病等慢性疾病患病人数呈现出逐年攀升的态势，所以关于可与人体表皮集成的电子器件引起了科研工作者们的广泛研究。这种具有可延展、生物相容地贴合人体皮肤等特点的柔性可延展电子器件的研究，存在着广泛长足的民生商业价值，将会在健康监测、医疗诊断、人机交互等多个领域发挥重要作用。
[0003]目前，相继出现在皮肤上的柔性可延展电子器件可以测量体温、心电、肌电等人体生理信号，在对器件在人体皮肤表面的研究主要集中在生物相容性、可延展性上，其中对传感器的回收也主要集中在电子元器件和芯片上，而对传感器本身(包括互联导线、基底和封装层材料)的整体回收以及多信号的采集考虑较少，这就不可避免的会造成环境问题，并且缺乏市场竞争力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种多功能柔性可延展电子器件及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种多功能柔性可延展电子器件，包括由上及下依次设置的PHC基底层、一号液态金属线路、二号液态金属线路、电子元件层、PHC封装层，所述PHC基底层、一号液态金属线路、二号液态金属线路、PHC封装层之间黏附连接，所述电子元件层包括若干电子元件及若干芯片，若干电子元件及若干芯片分别设置于液态金属线路对应位置处。
[0007]第二方面，一种多功能柔性可延展电子器件制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1设计双层结构的电子电路布线图，并加工出掩膜板；
[0009]S2将PHC溶液平摊倒入一次性塑料培养皿中，制备出第一层PHC薄膜。
[0010]S3覆盖第一层掩膜板，印刷第一层液态金属线路；
[0011]S4封装第一层中将与第二层交叉的液态金属线路以及部分线路拐角处；
[0012]S5覆盖第二层掩膜板，印刷第二层液态金属线路；
[0013]S6将电子元器件和芯片放置在液态金属线路对应的位置上；
[0014]S7对电路进行整体封装，得到心率和血氧传感器。
[0015]优选的，还包括：
[0016]S8将心率和血氧传感器黏附于手臂上，测得心率和血氧数据；
[0017]S9将测完数据的心率和血氧传感器放置在去离子水中，经过夹取、过滤、浓盐酸回收液态金属等步骤，回收掉PHC材料、液态金属、电子元器件和芯片，再基于回收的材料重复步骤S1
‑
S7，制备出新的心率和血氧传感器。
[0018]优选的，所述液态金属为镓铟锡液态金属，各组分质量分数分别为镓：68.5wt％、铟：21.5wt％、锡：10wt％，一次性塑料培养皿的规格为、一次性注射器的规格为1mL&10m。
[0019]优选的，所述步骤S1中，设计出一种双层结构的心率和血氧电路图，接着用皮秒激光加工设备在PVC不干胶反面上加工出双层液态金属线路的掩膜板。
[0020]优选的，所述步骤S3中，把PHC薄膜放置在80％RH的自制湿度控制箱中30min；
[0021]将PVC不干胶制备的第一层液态金属掩膜板的离心层一面贴附在PHC薄膜上，然后用软印章压印法印刷第一层液态金属线路，印刷好之后，揭离第一层掩膜板。
[0022]优选的，所述步骤S4中，用带有PHC溶液的注射器封装第一层中将与第二层交叉的液态金属线以及部分线路拐角处，并送入鼓风干燥箱4h进行固化。
[0023]优选的，所述步骤S5中，重复步骤S3，覆盖第二层掩模板和印刷第二层液态金属线路，并保证上下两层液态金属线路互联。
[0024]优选的，所述步骤S6中，用带有去离子水的注射器对需要放置元器件和芯片的位置注射微量的水，然后用镊子将各种元器件和芯片放置在对应的位置来固定。
[0025]优选的，所述步骤S7中，用装有PHC溶液的注射器对电路进行整体封装，然后送入鼓风干燥箱，30℃温度间隔2h烘烤6～8次，然后从一次性塑料培养皿中揭离、裁剪，即可得到最终的心率和血氧传感器。
[0026]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0027]本专利技术中，通过双层组装的策略来制备柔性电路和以“水焊”的方式固定各种元器件和芯片，最后基于PHC薄膜的可回收性回收与重做了心率与血氧传感器，并且制备的全过程和所选择的材料都是绿色、经济的。基于该方案制备的柔性可延展电子器件，不仅凭借着人体汗液可长久稳定的自共形于皮肤表面，具有优异的生物相容性、透明延展性和可回收重做性，而且实现了心率和血氧的同时监测。
附图说明
[0028]图1是本专利技术中心率与血氧传感器结构示意图；
[0029]图2是本专利技术中心率与血氧传感器制备流程图；
[0030]图3是本专利技术中心率与血氧传感器的制备与完全回收示意图；
[0031]图4是本专利技术中心率与血氧传感器实物图；
[0032]图5是本专利技术中心率与血氧传感器完全回收与重做的实物图。
[0033]附图标记：1、PHC基底层；2、一号液态金属线路；3、二号液态金属线路；4、电子元件层；5、PHC封装层。
具体实施方式
[0034]以下结合附图1，进一步说明本专利技术一种多功能柔性可延展电子器件及其制备方法的具体实施方式。本专利技术一种多功能柔性可延展电子器件及其制备方法不限于以下实施例的描述。
[0035]实施例1：
[0036]本实施例给出一种多功能柔性可延展电子器件的具体实施方式，如图1所示，包括
由上及下依次设置的PHC基底层、一号液态金属线路、二号液态金属线路、电子元件层、PHC封装层，所述PHC基底层、一号液态金属线路、二号液态金属线路、PHC封装层之间黏附连接，所述电子元件层包括若干电子元件及若干芯片，若干电子元件及若干芯片分别设置于液态金属线路对应位置处。
[0037]实施例2：
[0038]本实施例给出一种多功能柔性可延展电子器件制备方法的具体实施方式，如图2所示，包括以下步骤：
[0039]S1设计双层结构的电子电路布线图，并加工出掩膜板；
[0040]S2将PHC溶液平摊倒入一次性塑料培养皿中，制备出第一层PHC薄膜。
[0041]S3覆盖第一层掩膜板，印刷第一层液态金属线路；
[0042]S4封装第一层中将与第二层交叉的液态金属线路以及部分线路拐角处；
[0043]S5覆盖第二层掩膜板，印刷第二层液态金属线路；
[0044]S6将电子元器件和芯片放置在液态金属线路对应的位置上；
[0045]S7对电路进行整体封装，得到心率和血氧传感器。
[0046]进一步的，还包括：
[0047]S8将心率和血氧传感器黏附于手臂上，测得心率和血氧数据；
[0048]S9将测完数据的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能柔性可延展电子器件，其特征在于：包括由上及下依次设置的PHC基底层、一号液态金属线路、二号液态金属线路、电子元件层、PHC封装层，所述PHC基底层、一号液态金属线路、二号液态金属线路、PHC封装层之间黏附连接，所述电子元件层包括若干电子元件及若干芯片，若干电子元件及若干芯片分别设置于液态金属线路对应位置处。2.一种多功能柔性可延展电子器件制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1设计双层结构的电子电路布线图，并加工出掩膜板；S2将PHC溶液平摊倒入一次性塑料培养皿中，制备出第一层PHC薄膜。S3覆盖第一层掩膜板，印刷第一层液态金属线路；S4封装第一层中将与第二层交叉的液态金属线路以及部分线路拐角处；S5覆盖第二层掩膜板，印刷第二层液态金属线路；S6将电子元器件和芯片放置在液态金属线路对应的位置上；S7对电路进行整体封装，得到心率和血氧传感器。3.如权利要求1所述的一种多功能柔性可延展电子器件制备方法，其特征在于，还包括：S8将心率和血氧传感器黏附于手臂上，测得心率和血氧数据；S9将测完数据的心率和血氧传感器放置在去离子水中，经过夹取、过滤、浓盐酸回收液态金属等步骤，回收掉PHC材料、液态金属、电子元器件和芯片，再基于回收的材料重复步骤S1
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S7，制备出新的心率和血氧传感器。4.如权利要求2所述的一种多功能柔性可延展电子器件制备方法，其特征在于：所述液态金属为镓铟锡液态金属，各组分质量分数分别为镓：68.5wt％、铟：21.5wt％、锡：10wt％，一次性塑料培养皿的规格为一次性注射器的规格为1mL&...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光勇，陈虎生，杜建科，金育安，张爱兵，华李成，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：