【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器，具体涉及一种激光直写逆向移印制备大面积柔性温度传感阵列方法。
技术介绍
1、在物联网和大数据技术背景下，各类智能系统的快速发展对收集和处理数据的能力提出了更高的要求，需要与之匹配的高效收集和处理数据的器件作为支撑。传感器是连接系统与物之间最重要的接口，是感知、获取与检测信息的窗口，能将物理、化学、生物等信号进行收集并将其转化为易识别的电学信号，为可穿戴电子、车联网、航空航天、工业数字孪生系统等新兴技术提供了关键的技术支撑，发挥着举足轻重的作用。尤其是在可穿戴电子领域，其整体市值在过去十年里出现井喷式发展过程中，传感器为智能手表、皮肤贴片、虚拟/增强现实设备、智能服装均提供核心功能，实现了用户与环境之间的交互。
2、基于传感器的重要意义，学界和工业界对各类传感器的制备技术开展了长期研究。以nems/mems加工技术、纳米压印技术和电子印刷技术为代表的现代传感器制备方法为新一代产品提供了丰富的物理实现方案。在未来万物互联的时代，传感器的数量将达到万亿级别，传感器的形式应该能更便捷的与被测物融合，传感器的价值也必须与被测物的价值相符。因此传感器应该具有柔性化、大面积阵列化、廉价化等特征。其中，电子印刷技术具有与刚性/柔性衬底兼容、可大面积制备、研制成本低等优点，近年来发展迅猛。但是这种制备方法无论是通过网板掩模印制还是通过喷射/挤出的方式进行涂布，均会因为电子浆料/墨水的触变性特性难以精准控制，而导致制备的精度和分辨率受到限制。
3、印刷薄膜传感器是指通过印刷方案沉积的功能薄膜的传感器，不
4、传感器可基于逐层制造的方案制备多层异质结构。印刷薄膜传感器本质是具有平面结构的电阻、电容和电感等元件。平面薄膜器件的图形化精度决定了平面元件的精度、本征特性和稳定性，进而决定了传感器的综合性能。可以通过逐层同质增材的方式加厚元件的膜厚，也可以通过逐层异质增材的方式制备元件的组合结构。另一方面，如何在限制热输入的条件下提高电子材料的成形性能也是被关注的焦点，这个问题对于具有热固化特性的电子浆料/墨水尤为明显。因此，需要新的加工手段来辅助印刷传感器的高精度制备。
5、近年来激光直写技术发展迅猛。专利cn202110558593公布了一种激光直写石墨烯/贵金属纳米颗粒复合电极的制备及免疫传感应用，专利技术团队通过激光直写技术在聚酰亚胺表面直接制备了一层具有三维多孔结构的石墨烯，并基于石墨烯进一步还原了金颗粒。该技术很好的体现了激光热输入高精度控制的优势，结合成熟工艺让传感电极成形。类似的，专利cn202210268269公开了一种激光直写图案化纳米金@还原氧化石墨烯纸基电化学传感器的制备方法与应用，同样采用激光直写的方法在衬底表面还原出石墨烯，然后再依托石墨烯还原出金电极，用于电化学传感应用。与cn202110558593不同的是，cn202210268269的研制团队不再依托聚酰亚胺衬底，而是通过氧化石墨烯与纤维素纸浆混合自制了柔性衬底。通过以上案例可以看出：首先，能否通过激光直写制备出关键的石墨烯结构，与衬底本身的成分是强相关的。但是，根据应用场景的不同，柔性衬底材料具有多样化的选择，因此依赖衬底成分的激光直写技术并不具有泛用性。其次，在工程应用过程中，通过激光直写技术还原出的石墨烯的过程中会伴生比例不等的碳化物，而这些碳化物会破坏涂层的结合力。最后，通过还原产生的金涂层厚度与石墨烯厚度相关，然而通过激光直写的石墨烯层厚度并不容易控制，即传感器件的膜层厚度一致性不佳，进而导致器件性能一致性不佳。尽管激光直写技术尚存在瑕疵，但是上述专利均说明了激光直写是一种热输入可控、可选择性加工且符合传感器加工精度的工艺方法。
6、另一个被广泛关注的技术为移印技术，专利cn202220095814公开了一种用于电子烟的移印装置，通过该装置的设计可以看出移印技术可以高效的转移印刷功能膜，实现电子消费产品的批量化生产。但是移印大部分时候均是用于功能膜的转移，而不是非功能膜的去除。通过逆向移印过程则可以实现高效的移除。
7、通过激光直写技术实现选择性加工，通过逆向移印技术配合移除非加工区域冗余材料，可以较好的融入现有各类柔性电子印刷加工制程中，同时克服目前印刷电子精度不高的关键问题。但是目前尚没有采用激光增减材一体化与逆向移印技术相结合方法。
8、因此，需要一种可以批量跨尺寸制备刚性/柔性衬底传感器的激光增减材一体化与逆向移印技术相结合方法。
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决印刷电子精度的问题，提供一种激光直写逆向移印制备大面积柔性温度传感阵列方法，采用激光增强了图形化选择区与非选择区的界面结合强度差异，有效增强了选择性移印的选择性，不强制需要光刻胶等牺牲材料的辅助；激光工艺仅需要完成选择性的加固和弱化界面强度即可，大幅提高了激光加工的效率；本技术无需移印功能元件，仅需要移除非功能部分，即便通过多次加工实现非功能材料移除的目的，也对元件本身的影响较小。
2、本专利技术提供一种激光直写逆向移印制备大面积柔性温度传感阵列方法，在柔性衬底上布置牺牲层并将牺牲层通过光刻的方法制备为图形化的牺牲层模板得到图形化基底，在图形化基底上涂布电子材料悬浮液并进行预固化成形得到沉积区功能薄膜和非沉积区功能薄膜，沉积区功能薄膜连接在柔性衬底上，非沉积区功能薄膜连接在牺牲层上，采用激光加固提升沉积区功能薄膜与衬底的界面结合力，再采用激光冷加工弱化牺牲层与柔性衬底的界面结合力，然后采用印章逆向移印非沉积区功能薄膜和牺牲层得到柔性温度传感器，最后进行后处理得到柔性温度传感阵列。
3、本专利技术所述的一种激光直写逆向移印制备大面积柔性温度传感阵列方法，作为优选方式，激光选择性加固的方法为：使激光聚焦的光斑扫描沉积区功能薄膜产生光热效应或者光固化效应增强沉积区功能薄膜与柔性衬底的界面结合力，激光器为纳秒激光器，激光加工区域的实时温度不超过柔性衬底玻璃化温度的80％，激光选择性加固后，沉积区功能薄膜的电阻率降低50-90％、或者沉积区功能薄膜的材料成分从非导体还原为导体；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光直写逆向移印制备大面积柔性温度传感阵列方法，其特征在于：在柔性衬底上布置牺牲层并将所述牺牲层通过光刻的方法制备为图形化的牺牲层模板得到图形化基底，在所述图形化基底上涂布电子材料悬浮液并进行预固化成形得到沉积区功能薄膜和非沉积区功能薄膜，所述沉积区功能薄膜连接在所述柔性衬底上，所述非沉积区功能薄膜连接在所述牺牲层上，采用激光加固提升所述沉积区功能薄膜与衬底的界面结合力，再采用激光冷加工弱化所述牺牲层与所述柔性衬底的界面结合力，然后采用印章逆向移印所述非沉积区功能薄膜和所述牺牲层得到柔性温度传感器，最后进行后处理得到柔性温度传感阵列。
2.根据权利要求1所述的一种激光直写逆向移印制备大面积柔性温度传感阵列方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种激光直写逆向移印制备大面积柔性温度传感阵列方法，其特征在于：激光选择性加固时，纳秒激光器的波长为355nm-1064nm、功率为5-50W；激光扫描的模式为以下任意一种：连续扫描、正弦散点扫描和间断扫描；激光选择性加固过程中实时采用气氛保护，保护气氛为以下任意一种：氮气、氩气、氦气和二氧化碳；
...【技术特征摘要】
1.一种激光直写逆向移印制备大面积柔性温度传感阵列方法，其特征在于：在柔性衬底上布置牺牲层并将所述牺牲层通过光刻的方法制备为图形化的牺牲层模板得到图形化基底，在所述图形化基底上涂布电子材料悬浮液并进行预固化成形得到沉积区功能薄膜和非沉积区功能薄膜，所述沉积区功能薄膜连接在所述柔性衬底上，所述非沉积区功能薄膜连接在所述牺牲层上，采用激光加固提升所述沉积区功能薄膜与衬底的界面结合力，再采用激光冷加工弱化所述牺牲层与所述柔性衬底的界面结合力，然后采用印章逆向移印所述非沉积区功能薄膜和所述牺牲层得到柔性温度传感器，最后进行后处理得到柔性温度传感阵列。
2.根据权利要求1所述的一种激光直写逆向移印制备大面积柔性温度传感阵列方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种激光直写逆向移印制备大面积柔性温度传感阵列方法，其特征在于：激光选择性加固时，纳秒激光器的波长为355nm-1064nm、功率为5-50w；激光扫描的模式为以下任意一种：连续...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳韬源，方静，何干辉，刘建华，冯红亮，尹玉刚，彭泳卿，
申请(专利权)人：航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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