[发明专利]一种基于液态金属的柔性电子加工方法

说明书

本发明属于柔性电子领域，并公开了一种基于液态金属的柔性电子加工方法，包括以下步骤：1)掩模制作：将柔性薄膜附在第一基底的上表面，然后利用切割设备在柔性薄膜上制作出具有线路图案的掩模；2)掩模转移：用具有粘性的胶带，将此掩模粘附转移至模板上；3)液态金属沉积：待柔性基底固化后，让液态金属穿过掩模上的线路图案后沉积在柔性基底上，从而形成金属图案；4)脱模显影：将掩模移除，从而使沉积在柔性基底上的金属图案显露出来；5)集成封装：将硅橡胶液体均匀的涂在所述柔性基底上，并覆盖住金属图案，则完成封装。本方法形成的柔性电子兼具高分辨率、高线路复杂度、高柔顺度，并且具有很高的工业大批量生产的潜力。

技术领域

本发明属于柔性电子领域，更具体地，涉及一种基于液态金属的柔性电子加工方法。

背景技术

柔性电子由于其优秀的可拉伸性，已经在科学界得到了非常密切的广泛关注。许多相关应用已经得到开发，如共形天线、装备蒙皮、生物智能电路、仿生器官等。该类电子的电路通常是基于金属箔制作，虽然其具有较高的柔软性，并且通过一定的结构设计可以使其有一定的拉伸性能，但其柔性与拉伸性能仍然有一定的局限性，还不能满足柔性电子优其是表面电子的需求。另外由于金属箔是固体，其弯曲疲劳强度同时也有很大的局限性。而基于液态金属线路的柔性电子能够很好的克服这些不足，满足这些性能需求，它具有高可拉伸性，高柔顺性，高导电性，高抗疲劳性。

然而这种柔性电子的加工工艺有很大的局限性。由于液态金属的表面张力非常大，很难浸润在大部分材料表面，很难像传统的打印技术一样直写在柔性基底上。并且，其在空气中极易形成一层很薄的氧化膜，这将阻止其与柔性基底的接触，所以液态金属打印技术受到了很大的限制。

现在此类柔性电子的成形技术有很多种，如微通道注射法，直写技术以及相关衍生技术。但都有一些不足，例如，微通道注射法非常的费时费力，而直写技术受到基底材料和分辨率的限制，均不能很好的解决液态金属打印成形问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于液态金属的柔性电子加工方法，形成的柔性电子兼具高分辨率、高线路复杂度、高柔顺度，并且具有很高的工业大批量生产的潜力。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于液态金属的柔性电子加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)掩模制作：将柔性薄膜附在第一基底的上表面，然后利用切割设备在柔性薄膜上制作出具有线路图案的掩模；

2)掩模转移：用具有粘性的胶带，将此掩模粘附转移至模板上，其中，所述模板包括第二基底及设置在第二基底上表面的柔性基底，掩模转移到该柔性基底的上表面上，此时该柔性基底为半固化状态且具有粘性，从而粘住所述掩膜，让掩膜从胶带上脱落；

3)液态金属沉积：让液态金属沉积在步骤2)中掩模及线路图案内的柔性基底上，从而形成金属图案；

4)脱模显影：将掩模移除，从而使沉积在柔性基底上的金属图案显露出来；

5)集成封装：将硅橡胶液体均匀的涂在所述柔性基底上，并覆盖住步骤4)中形成的金属图案，则硅橡胶液体固化后完成封装。

优选地，所述柔性薄膜优选为具有可加工性的柔性高分子膜，譬如聚氯乙烯绝缘带、聚乙烯醇膜或聚对苯二甲酸乙二醇脂膜，或者为金属箔，譬如铜箔、铝箔、锡箔或金箔。

优选地，所述柔性基底优选为在半固化状态具有粘性的PDMS或Eco-Flex系列材料，或者在完全固化状态具有粘性的Sylgard-MG7系列材料。

优选地，所述切割设备为刻字机或紫外线激光器。

优选地，掩膜转移为基于粘性差异的掩膜转印，如胶带与掩膜的粘力小于掩膜与粘性基底的粘力。

优选地，所述液态金属沉积方法为直接浇注、雾化喷涂或者电纺沉积。