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    新型延性電子加工工藝

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    點擊次數:158 更新時間:2018年09月25日15:51:07 打印此頁 關閉

    隨著互聯網行業的高速發展和電子產品的智能化發展,人們對電子產品提出了便攜性、可穿戴性和可植入性等新的要求。由于傳統的電子器件大多都是采用單晶硅等材料,其硬脆的性質使傳統電子器件難以滿足便攜性、可穿戴性和可植入性的需求。因此,新型可穿戴電子產品——延性電子——逐漸引起了廣泛的關注。雖然延性電子正處在高速的發展階段,但是現有的延性無機電子加工的技術方案仍然是采用傳統的光刻法,該方法需要勻膠、前烘、曝光、后烘、顯影、刻蝕等繁瑣的制造工序,需要光刻機、刻蝕機等昂貴的設備,并且在制作過程中使用的化學試劑對環境有很大的污染,批量生產的成本較高,限制了延性電子的產業化與商業化。

    為了低成本、無污染、大面積的生產柔性電子產品,華中科技大學機械學院吳志剛教授課題組提出了一種新型的延性電子加工工藝。該技術方案與傳統的技術方案相比較可以將主要加工過程簡化為激光圖案化和選擇性轉印兩步,首先使金屬薄膜粘附在平坦的柔性硅橡膠襯底上,然后用激光對金屬薄膜進行圖案化銅箔,然后用特定表面能量釋放率的柔性硅橡膠印章選擇性的轉移金屬薄膜,獲得所需的電路結構。

    新型延性電子加工工藝的核心技術是選擇性轉印,選擇性轉印的原理,柔性印章表面的能量釋放率G是圖中的水平線,臨界能量釋放率隨著寬度w的增加而增大,即轉印寬度更大的電路結構,所需的柔性印章表面能量釋放率越大。其主要是因為電路結構的寬度越大,其剛度也越大。當電路結構的寬度較小時,柔性印章對電路結構的粘附力足以使電路結構產生與柔性印章一樣的變形,電路結構和基底之間產生裂紋,裂紋沿著柔性印章的運動方向傳遞,從而實現轉印。當電路結構的寬度足夠大時,柔性印章對電路結構的粘附力不足以使電路結構產生與柔性印章一樣的變形,無法實現轉印。因此,可以通過控制柔性印章表面的能量釋放率實現所需電路結構圖案的選擇性轉印。

    新型延性電子加工工藝和傳統的光刻法完全不同。其不需要清洗硅片、烘干硅片、涂底、旋涂光刻膠、前烘、對準曝光、后烘、顯影、刻蝕等工藝過程。新型柔性電子加工工藝與現有的圖案化技術相比大大簡化了延性電子器件的生產流程,而且其不需要掩膜版,減少了加工所需的時間,提高了柔性電子器件加工的靈活性。在新型延性電子加工工藝的整個工藝流程中不需要使用溶劑和顯影液等對環境有危害的化學試劑,對環境幾乎沒有污染,并且該過程能夠很好的與R2R技術相兼容,便于實現柔性電子器件的大面積生產。

    新型延性電子加工工藝不僅操作簡單、不需要貴重儀器、原材料為常見的銅鋁等較為便宜的金屬材料,而且能夠很好的與R2R相結合實現可柔性電子器件的大面積低成本自動化生產。最后,我們相信此技術方案為延性電子的商業化和工業化打開了一扇大門,將會加速延性電子的發展,使其給人們日常生活帶來更多的便利。

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