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        柔性電路常見的制備方法及對(duì)比

        2018-10-08 11:04:16涂嘉成居吉喬王菲
        商情 2018年43期
        關(guān)鍵詞:對(duì)比

        涂嘉成 居吉喬 王菲

        【摘要】柔性電子技術(shù)是一場(chǎng)全新的電子技術(shù)革命,近幾年柔性電子器件以其可彎曲、可延展等獨(dú)特的形變能力,成為了電子、力學(xué)、材料學(xué)和物理學(xué)等學(xué)科的研究熱點(diǎn),吸引了大批研究人員的關(guān)注,而且柔性電子器件涉及領(lǐng)域也非常廣泛,在信息、能源、醫(yī)療、國(guó)防等眾多領(lǐng)域都有應(yīng)用。

        【關(guān)鍵詞】柔性電子 電路制備 對(duì)比

        一、柔性電子概念

        任何具有柔性的器件都可稱為柔性電子器件,且于此相關(guān)的材料也可以稱為柔性電子材料。柔性電子可以說是通過絲網(wǎng)印刷、噴墨打印、靜電紡絲、轉(zhuǎn)移壓印等某些工藝,實(shí)現(xiàn)有機(jī)或無機(jī)電子材料或器件制作到柔性基材上,在器件基材可承受形變范圍內(nèi),保持相同的性能被稱為柔性電子。而實(shí)現(xiàn)柔性電子的方法一般有以下四種:通過柔性材料本身來制作柔性器件;通過轉(zhuǎn)印技術(shù),利用硅等硬薄膜條,在彈性軟基底上形成周期正弦曲線來獲得柔性;根據(jù)島橋結(jié)構(gòu),用可彎曲導(dǎo)線把微電子連接起來獲得柔性;利用開放網(wǎng)格結(jié)構(gòu),將硅基半導(dǎo)體薄膜本身設(shè)計(jì)成開放網(wǎng)格式的結(jié)構(gòu)而獲得柔性。

        二、柔性電路的制備

        1.軟刻蝕法:軟刻蝕法是微接觸印刷技術(shù)、納米壓印技術(shù)、軟成型技術(shù)、溶劑輔助微模塑等的總稱,為平面和曲面上的微米和納米圖案提供了簡(jiǎn)便、有效的低成本的制作途徑。微接觸印刷,主要用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的圖案可大規(guī)模的制備需求?;驹硎抢脧椥阅0褰Y(jié)合自組裝單分子層技術(shù)在基片上印刷圖形。納米壓印,采用剛性模板代替彈性模板進(jìn)行壓印的技術(shù),包含彈性模板壓印和圖案轉(zhuǎn)移(或殘余光刻膠去除)兩個(gè)步驟。在基片涂上一層聚合物,使有刻有目標(biāo)的納米圖形的硬質(zhì)板,在高于聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變的溫度下,對(duì)基片聚合物涂層壓印,形成目標(biāo)圖形。再脫去硬質(zhì)板而得到納米圖案。

        2.絲網(wǎng)印刷:絲網(wǎng)印刷具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便,印刷、制版簡(jiǎn)易且成本低廉、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在電子領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在柔性電路中是利用不同網(wǎng)孔目數(shù)的絲網(wǎng)制作成絲網(wǎng)模板,然后利用木制或鐵制的硬質(zhì)方框?qū)⒔z網(wǎng)四周固定,再將絲網(wǎng)拉伸。一般將基材貼附于硬質(zhì)平面上,將有圖案的絲網(wǎng)模板貼附在柔性基材上,接著將所制備的導(dǎo)電油墨涂覆在絲網(wǎng)圖案上,這樣就形成了導(dǎo)電圖案,從而制得柔性電路。

        3.噴墨打印圖案化:是利用導(dǎo)電墨水,借助噴墨打印機(jī)將導(dǎo)電油墨打印成電路圖案。常用銀納米粒子等導(dǎo)電物質(zhì)制作成合適密度和粘度的墨水,借助打印機(jī)將電路圖案打印在柔性基材上,制備柔性電路。

        4.激光定向燒結(jié)法:首先將氧化的石墨烯涂覆DVD盤的表面,待氧化石墨烯在光盤的表面形成一層薄膜后,用先設(shè)計(jì)好的激光路徑,在DVD光盤上做定向地?zé)Y(jié)的激光運(yùn)動(dòng),讓激光的高溫把路徑下的氧化石墨烯還原,進(jìn)而形成導(dǎo)電的還原石墨烯(rGO),最后形成還原石墨烯柔性電路。

        5.Ag NWs/PDMS法:通過絲網(wǎng)印刷配制好Ag NWs漿料,然后在潔凈的玻璃基底表面印刷出所需制備的電路結(jié)構(gòu),再通過真空烘烤150℃,加熱一小時(shí)后再?gòu)氐兹コ凉{料中的有機(jī)溶劑,得到Ag NWs導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖形。接著在印刷圖案表面澆筑新鮮配制的液態(tài)PDMS溶液,待PDMS溶液充分進(jìn)入Ag NWs導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的空隙中后,再用60℃低溫加熱4h固化PDMS,最后從玻璃基底表面整體剝離,即可得到了可拉伸的電路圖結(jié)構(gòu)。

        6.Ag纖維法:模板法是指以模板為主體,構(gòu)造有效、可調(diào)控合成的納米材料的形貌、結(jié)構(gòu)和尺寸,能夠影響材料性能的一種合成方法。在Ag纖維柔性電路的制作中,先采用模板法制備Ag纖維,再將其放置于瑪瑙研缽中,經(jīng)4 8h充分的研磨。然后將混合有機(jī)溶劑加入研磨后Ag纖維中,進(jìn)行研磨,得到配制的Ag纖維與混合型有機(jī)溶劑的漿料。最后將該Ag纖維/混合型有機(jī)溶劑漿料利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在PET柔性基板上印刷電路進(jìn)行處理,并且在這個(gè)處理過程中要提供300℃的低溫環(huán)境,最后就可以制備Ag纖維柔性電路。

        三、柔性電路制備方法比較

        我們研究了常用的柔性電路制備方法并進(jìn)行一個(gè)優(yōu)缺點(diǎn)比較,現(xiàn)在下表中列出。

        雖然柔性電路的制備方法多樣,但是找到一種制備簡(jiǎn)單的,成本低,無污染,等高效的制備方法才是我們對(duì)其方法研究探討的根本目的??傊嵝噪娮訉W(xué)的出現(xiàn)為航天領(lǐng)域,醫(yī)療領(lǐng)域,傳感器,微電子領(lǐng)域等注入了新活力,推動(dòng)了電子領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。相信在不久的將來,我們可以看見柔性電子所做的電子產(chǎn)品在我們生活中實(shí)現(xiàn),為我們生活帶來更便捷,更智能化的生活方式。

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