CN110923710A - 一种基于液态金属的柔性电子加工方法 - Google Patents

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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Abstract

本发明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：S1、将具有线路图案的掩模通过粘接的方式固定在需要加工的基底模板上，并对基座模板接通电源；S2、准备聚醚醚铜并加入在液态金属原料中，通过搅拌获得液态金属混合物A，聚醚醚铜与液态金属原料的质量比为1：5；S3、将液态金属混合物A进行低温冷冻成块状，固定安放在基地模板的上方，通入惰性气体轰击块状液态金属混合物A，在基座模板表面形成沉积的金属混合物A的金属薄膜。本发明将液态金属用于柔性电子加工领域，使得柔性电子的耐磨性提高，且使用的范围广，电子产品分辨率高，柔韧性高，制备方法简单，适合进行市场推广。

Description

一种基于液态金属的柔性电子加工方法
技术领域
本发明涉及柔性电子加工技术领域，尤其涉及一种基于液态金属的柔性电子加工方法。
背景技术
液态金属是指一种不定型金属，液态金属可看作由正离子流体和自由电子气组成的混合物。液态金属也是一种不定型、可流动液体的金属，液态金属成形过程及控制，液态金属充型过程的水力学特性及流动情况充型过程对铸件质量的影响很大可能造成的各种缺陷，如冷隔、浇不足、夹杂、气孔、夹砂、粘砂等缺陷，都是在液态金属充型不利的情况下产生的。正确地设计浇注系统使液态金属平稳而又合理地充满型腔，对保证铸件质量起着很重要的作用。单质中只有汞是液态金属，镓、铷、铯是低熔点金属；柔性电子是一种技术的通称，是将有机或者无机材料电子器件制作在柔性和可延性基板上的新兴电子技术。生活中,电子器件随处可见，例如手机、电脑、手表、按摩椅、足疗仪等,这些电子设备大多是刚性的,并不适用于表面是非平面的物体,导致电子设备在某些方面的应用受到了严重的限制。随着电子科学技术的不断发展,生活水平的提高,人们对日常生活中的电子器件提出了新的要求,为此，柔性电子的概念被提出。柔性电子是一种新兴电子技术,其器件具有独特的柔性/延展性,目前一般是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性的衬底上(例如塑料、.薄金属基板等)而实现,在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景。
相对于传统电子，柔性电子具有更大的灵活性，能够在一定程度上适应不同的工作环境，满足设备的形变要求。柔性电子在不损坏本身电子性能的基础上的伸展性和弯曲性，对电路的制作材料提出了新的挑战和要求，柔性电子的制备条件以及组成电路的各种电子器件的性能相对于传统的电子器件来说仍然不足，也是其发展的一大难题，在电子技术领域工作人员来说，电子加工延展性差，形变能力低等是需要解决的难题，为此我们提出了一种基于液态金属的柔性电子加工方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于液态金属的柔性电子加工方法。
一种基于液态金属的柔性电子加工方法，包括以下步骤：
S1、将具有线路图案的掩模通过粘接的方式固定在需要加工的基底模板上，并对基座模板接通电源；
S2、准备聚醚醚铜并加入在液态金属原料中，通过搅拌获得液态金属混合物A，聚醚醚铜与液态金属原料的质量比为1：5；
S3、将液态金属混合物A进行低温冷冻成块状，固定安放在基地模板的上方，通入惰性气体轰击块状液态金属混合物A，在基座模板表面形成沉积的金属混合物A的金属薄膜；
S4、将获得的金属薄膜在成型之前对基座模板进行施加静电荷；
S5、将掩模移除，基座模板和金属薄膜进行冷却成型，冷却后的金属薄膜形成金属图案；
S6、将成型后的金属图案进行封装。
进一步的，所述基座模板接通的电源连接有释放静电荷的施加单元，用于对基座模板表面施加静电荷。
进一步的，所述聚醚醚铜的制备原料包括44-二氟二苯甲酮、对苯二酚钠盐和溶剂苯酚，44-二氟二苯甲酮和对苯二酚钠盐与溶剂苯酚进行溶解，在240～280℃缩聚反应，产物经脱溶剂、脱盐、水洗，在160～180℃真空干燥。
进一步的，所述惰性气体为氦气，所述液态金属包括汞(Hg)、镓(Ga)、铟(In)、-锡(Sn)、Ga-In合金、Ga-In-Sn合金,金属或非金属掺杂的Ga合金、Ga-In合金、Ga-In-Sn合金中的一种或者几种。
进一步的，所述金属薄膜是通过将块状液态金属混合物A通入惰性气体，在电场作用下惰性气体电离后轰击块体液态金属,将液态金属的原子或原子团溅射到基座模板的表面，从而形成的金属薄膜。
进一步的，所述将基座模块在金属薄膜成型之前通电，用于降低液态金属的表面张力,使液态金属在基座模板表面铺展开,提高液态金属薄膜在基座模板上的浸润力，所述的静电荷包括带正电的静电荷和/或带负电的静电荷。
进一步的，所述金属图案进行冷却时，先通过自然冷却，当表面成型后在进行烘干成型，烘干的温度低于100℃，所述封装是将液体硅橡胶进行均匀的涂抹在金属图案上，晾干封装。
本发明提出的一种基于液态金属的柔性电子加工方法，通过将液体金属加入聚醚醚铜使得液态金属的耐磨性得到提高，延长了液态金属制品使用寿命，通过将惰性气体对状液态金属进行轰击，使得液态金属均匀的吸附在含有静电荷的基座表面上，达到均匀覆盖的目的。本发明将液态金属用于柔性电子加工领域，使得柔性电子的耐磨性提高，且使用的范围广，电子产品分辨率高，柔韧性高，制备方法简单，适合进行市场推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例
本发明提出的一种基于液态金属的柔性电子加工方法，包括以下步骤：
S1、将具有线路图案的掩模通过粘接的方式固定在需要加工的基底模板上，并对基座模板接通电源；
S2、准备聚醚醚铜并加入在液态金属原料中，通过搅拌获得液态金属混合物A，聚醚醚铜与液态金属原料的质量比为1：5；
S3、将液态金属混合物A进行低温冷冻成块状，固定安放在基地模板的上方，通入惰性气体轰击块状液态金属混合物A，在基座模板表面形成沉积的金属混合物A的金属薄膜；
S4、将获得的金属薄膜在成型之前对基座模板进行施加静电荷；
S5、将掩模移除，基座模板和金属薄膜进行冷却成型，冷却后的金属薄膜形成金属图案；
S6、将成型后的金属图案进行封装。
基座模板接通的电源连接有释放静电荷的施加单元，用于对基座模板表面施加静电荷，聚醚醚铜的制备原料包括44-二氟二苯甲酮、对苯二酚钠盐和溶剂苯酚，44-二氟二苯甲酮和对苯二酚钠盐与溶剂苯酚进行溶解，在240～280℃缩聚反应，产物经脱溶剂、脱盐、水洗，在160～180℃真空干燥，惰性气体为氦气，液态金属包括汞(Hg)、镓(Ga)、铟(In)、-锡(Sn)、Ga-In合金、Ga-In-Sn合金,金属或非金属掺杂的Ga合金、Ga-In合金、Ga-In-Sn合金中的一种或者几种，金属薄膜是通过将块状液态金属混合物A通入惰性气体，在电场作用下惰性气体电离后轰击块体液态金属,将液态金属的原子或原子团溅射到基座模板的表面，从而形成的金属薄膜，将基座模块在金属薄膜成型之前通电，用于降低液态金属的表面张力,使液态金属在基座模板表面铺展开,提高金属薄膜在基座模板上的浸润力，的静电荷包括带正电的静电荷和/或带负电的静电荷，金属图案进行冷却时，先通过自然冷却，当表面成型后在进行烘干成型，烘干的温度低于100℃，封装是将液体硅橡胶进行均匀的涂抹在金属图案上，晾干封装。
本实施例中，首先将准备的聚醚醚铜掺杂进液态金属中，将混合的液体进行搅拌，达到充分混合，使得液态金属的耐磨性等到提高，其次将液态金属混合物进行冷却成块状，并通过气缸输入惰性气体，对块状液态金属混合物进行轰击，将液态金属的原子或原子团溅射到基座模板的表面，从而形成的金属薄膜，并在金属薄膜成型前在基座模板的表面通上静电，使之产生静电荷，提高金属薄膜的浸润力，最后将金属薄膜进行冷却，冷却成型后的金属图案使用液态硅橡胶进行进行封装使用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一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：
S1、将具有线路图案的掩模通过粘接的方式固定在需要加工的基底模板上，并对基座模板接通电源；
S2、准备聚醚醚铜并加入在液态金属原料中，通过搅拌获得液态金属混合物A，聚醚醚铜与液态金属原料的质量比为1：5；
S3、将液态金属混合物A进行低温冷冻成块状，固定安放在基地模板的上方，通入惰性气体轰击块状液态金属混合物A，在基座模板表面形成沉积的金属混合物A的金属薄膜；
S4、将获得的金属薄膜在成型之前对基座模板进行施加静电荷；
S5、将掩模移除，基座模板和金属薄膜进行冷却成型，冷却后的金属薄膜形成金属图案；
S6、将成型后的金属图案进行封装。
2.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的柔性电子加工方法，其特征在于，所述基座模板接通的电源连接有释放静电荷的施加单元，用于对基座模板表面施加静电荷。
3.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的柔性电子加工方法，其特征在于，所述聚醚醚铜的制备原料包括44-二氟二苯甲酮、对苯二酚钠盐和溶剂苯酚，44-二氟二苯甲酮和对苯二酚钠盐与溶剂苯酚进行溶解，在240～280℃缩聚反应，产物经脱溶剂、脱盐、水洗，在160～180℃真空干燥。
4.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的柔性电子加工方法，其特征在于，所述惰性气体为氦气，所述液态金属包括汞(Hg)、镓(Ga)、铟(In)、-锡(Sn)、Ga-In合金、Ga-In-Sn合金,金属或非金属掺杂的Ga合金、Ga-In合金、Ga-In-Sn合金中的一种或者几种。
5.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的柔性电子加工方法，其特征在于，所述金属薄膜是通过将块状液态金属混合物A通入惰性气体，在电场作用下惰性气体电离后轰击块体液态金属,将液态金属的原子或原子团溅射到基座模板的表面，从而形成的金属薄膜。
6.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的柔性电子加工方法，其特征在于，所述将基座模块在金属薄膜成型之前通电，用于降低液态金属的表面张力,使液态金属在基座模板表面铺展开,提高液态金属薄膜在基座模板上的浸润力，所述的静电荷包括带正电的静电荷和/或带负电的静电荷。
7.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的柔性电子加工方法，其特征在于，所述金属图案进行冷却时，先通过自然冷却，当表面成型后在进行烘干成型，烘干的温度低于100℃，所述封装是将液体硅橡胶进行均匀的涂抹在金属图案上，晾干封装。
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