柔性電路常見的制備方法及對比

涂嘉成　居吉喬　王菲

【摘要】柔性電子技術是一場全新的電子技術革命，近幾年柔性電子器件以其可彎曲、可延展等獨特的形變能力，成為了電子、力學、材料學和物理學等學科的研究熱點，吸引了大批研究人員的關注，而且柔性電子器件涉及領域也非常廣泛，在信息、能源、醫(yī)療、國防等眾多領域都有應用。

【關鍵詞】柔性電子 電路制備 對比

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印刷、噴墨打印、靜電紡絲、轉移壓印等某些工藝，實現(xiàn)有機或無機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，保持相同的性能被稱為柔性電子。而實現(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；通過轉印技術，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；根據島橋結構，用可彎曲導線把微電子連接起來獲得柔性；利用開放網格結構，將硅基半導體薄膜本身設計成開放網格式的結構而獲得柔性。

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、納米壓印技術、軟成型技術、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便、有效的低成本的制作途徑。微接觸印刷，主要用于結構簡單的圖案可大規(guī)模的制備需求。基本原理是利用彈性模板結合自組裝單分子層技術在基片上印刷圖形。納米壓印，采用剛性模板代替彈性模板進行壓印的技術，包含彈性模板壓印和圖案轉移（或殘余光刻膠去除）兩個步驟。在基片涂上一層聚合物，使有刻有目標的納米圖形的硬質板，在高于聚合物玻璃化轉變的溫度下，對基片聚合物涂層壓印，形成目標圖形。再脫去硬質板而得到納米圖案。

2.絲網印刷：絲網印刷具有設備簡單、操作方便，印刷、制版簡易且成本低廉、適應性強等優(yōu)點，在電子領域應用廣泛。在柔性電路中是利用不同網孔目數(shù)的絲網制作成絲網模板，然后利用木制或鐵制的硬質方框將絲網四周固定，再將絲網拉伸。一般將基材貼附于硬質平面上，將有圖案的絲網模板貼附在柔性基材上，接著將所制備的導電油墨涂覆在絲網圖案上，這樣就形成了導電圖案，從而制得柔性電路。

3.噴墨打印圖案化：是利用導電墨水，借助噴墨打印機將導電油墨打印成電路圖案。常用銀納米粒子等導電物質制作成合適密度和粘度的墨水，借助打印機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，用先設計好的激光路徑，在DVD光盤上做定向地燒結的激光運動，讓激光的高溫把路徑下的氧化石墨烯還原，進而形成導電的還原石墨烯（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構，再通過真空烘烤150℃，加熱一小時后再徹底去除漿料中的有機溶劑，得到Ag NWs導電網絡結構圖形。接著在印刷圖案表面澆筑新鮮配制的液態(tài)PDMS溶液，待PDMS溶液充分進入Ag NWs導電網絡的空隙中后，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構。

6.Ag纖維法：模板法是指以模板為主體，構造有效、可調控合成的納米材料的形貌、結構和尺寸，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4 8h充分的研磨。然后將混合有機溶劑加入研磨后Ag纖維中，進行研磨，得到配制的Ag纖維與混合型有機溶劑的漿料。最后將該Ag纖維/混合型有機溶劑漿料利用絲網印刷技術在PET柔性基板上印刷電路進行處理，并且在這個處理過程中要提供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行一個優(yōu)缺點比較，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單的，成本低，無污染，等高效的制備方法才是我們對其方法研究探討的根本目的。總之柔性電子學的出現(xiàn)為航天領域，醫(yī)療領域，傳感器，微電子領域等注入了新活力，推動了電子領域的進一步發(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品在我們生活中實現(xiàn)，為我們生活帶來更便捷，更智能化的生活方式。