CN210381467U - 柔性电子 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及柔性电路技术领域，提供了一种柔性电子，其承载基体包括依次连接的第一衬底、第二衬底和第三衬底，只需将第三衬底剥离，从而可将具有电路结构层和电子元件的第一衬底转印至承印体表面，即可获得所需柔性电路；工艺上，对柔性电子的承载基体，采用介质透过第三衬底将第二衬底溶解后，使第三衬底剥离，将具有电路结构层和电子元件的第一衬底转印至承印体表面，即可获得柔性电路，制备工艺简单、易于实施。

Description

柔性电子

技术领域

本实用新型涉及柔性电路技术领域，尤其涉及柔性电子。

背景技术

柔性电路具有可弯折性，能够贴合各种规则或不规则的表面，灵敏度高，因此，柔性电子在医疗辅助、工业生产、智能设备等领域得到了广泛的应用，例如应用于假肢制造、机器人设计、可穿戴设备等。然而，现有工艺无法在具有柔性的基板上进行柔性电路的制备，通常需要通过在不同的基材上进行多次转移得到，或者利用3D打印技术进行柔性电路的制备，制备过程均存在步骤复杂、工艺繁琐的特点，不利于大规模生产。

实用新型内容

根据本实用新型实施例提供的方案，提供了一种柔性电子，至少在一定程度上解决柔性电路制备过程步骤复杂、工艺繁琐的技术问题。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型实施例一方面提供了一种柔性电子包括承载基体和电路模块，其中：所述承载基体包括依次连接的第一衬底、第二衬底和第三衬底，所述第一衬底具有柔性，所述第二衬底置于所述第一衬底和所述第三衬底之间，所述第二衬底能够通过介质溶解，所述第三衬底能够被所述介质渗透；所述电路模块设置在所述第一衬底上。

作为上述技术方案的改进，所述电路模块包括电路结构层和电子元件，所述电路结构层设置在所述第一衬底上，所述电子元件设置于所述电路结构层上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电路结构层包括第一导电层和第二导电层，所述第一导电层覆盖在所述第一衬底上，所述第一导电层具有粘性；所述第二导电层覆盖在所述第一导电层上。

在另一中优选的实施方式中，所述第一导电层通过涂覆的方式覆盖在所述第一衬底上，和/或所述第二导电层通过涂覆的方式覆盖在所述第一导电层上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一导电层由导电银胶构成，和/或所述第二导电层由共晶镓铟合金构成。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一衬底上打印设定电路图案，所述电路结构层按所述设定电路图案设置在所述第一衬底上。

本实用新型实施例至少具有如下优点或有益效果：

柔性电子包括承载基体和电路模块，承载基体包括依次连接的第一衬底、第二衬底和第三衬底，基于该柔性电子，在制作柔性电路时，只需将第三衬底剥离，从而可将具有电路结构层和电子元件的第一衬底转印至承印体表面，即可获得所需柔性电路；工艺上，对柔性电子的承载基体，采用介质透过第三衬底将第二衬底溶解后，使第三衬底剥离，将具有电路结构层和电子元件的第一衬底转印至承印体表面，即可获得柔性电路，制备工艺简单、易于实施。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明：

图1为本实用新型柔性电子一个实施例的结构示意图；

图2为图1所示实施例的分解示意图；

图3为将具有电路模块的第一衬底转印在承印体上的示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本实用新型中所涉及的上、下、左、右等方位描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。本实用新型中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

本实用新型实施例一提供一种柔性电子，参考图1、2，柔性电子包括承载基体1和电路模块2，其中，承载基体1包括依次连接的第一衬底11、第二衬底12和第三衬底13，电路模块2设置在第一衬底上11，第一衬底11具有柔性，可为薄膜；第二衬底12置于第一衬底11和第三衬底13之间，形成三层结构的承载基体1，第二衬底12与第一衬底11的一侧表面连接，电路结构层21设置在第一衬底11的另一表面，第二衬底12能够通过介质溶解，第三衬底13能够被所述介质渗透。

基于上述柔性电子，将介质透过第三衬底13能够将第二衬底12溶解，可使第三衬底13能够剥离，从而可将具有电路模块2的第一衬底11转印至承印体表面，获得设定图案的柔性电路，用于采集承印体的电信号，操作方便，且该柔性电路可贴合各种规则或不规则的表面，具有良好的接触共形性。

本实施方式中，第二衬底12具有水溶性，则其介质可采用水或包括水的溶液，相应的，第三衬底13设置为具有透水性，能够被谁渗透，从而，将水透过第三衬底13将第二衬底12溶解，即可将第三衬底13剥离。具体实施时，第二衬底还可有脂溶性材料构成，从而通过脂类介质能够将第二衬底溶解，以分离第三衬底。

第一衬底11还可选择具有柔性和延展性的薄膜材料，从而能够灵活适应变化的承印体表面，进一步优化接触共形性，由此得到的柔性电路能有效减小接触阻抗和运动伪差。

电路模块2包括电路结构层21和电子元件，电路结构层21呈设定图案设置在第一衬底11上，电子元件设置于电路结构层21上。

电路结构层通过导电材料覆盖在第一衬底11上而形成，从而形成信号采集电极，其中，电路结构层包括第一导电层和第二导电层，第一导电层覆盖在第一衬底11上；第二导电层覆盖在第一导电层上，第一导电层用于承载第二导电层。具体的，第一导电层具有粘性，从而可作为第二导电层的承载层，当然，第一导电层同样具有导电性能，以形成导电通路。

本实施方式中，第一导电层可通过涂覆的方式覆盖在第一衬底11上，第二导电层也可通过涂覆的方式覆盖在第一导电层上。当然，具体实施过程中，第一导电层可以通过其他方式设置在第一衬底11上，例如先采用第一导电材料预制成所需图案的第一导电层，再将该第一导电层通过粘接等方式附着再第一衬底11上，同理，第二导电层也可以采用第二导电材料按第一导电层的图案进行预制成型，然后再对应附着在第一导电层上。

本实施方式中，第一导电层由导电银胶构成，第二导电层由共晶镓铟合金构成，导电银胶实现了共晶镓铟合金的粘接，并形成导电通路，以便电信号的采集。

为便于上述电路结构层和电子元件的设置，可先将设定电路图案设置在第一衬底11上再按照该设定电路图案进行电路结构层的设置，电路结构层通过导电材料按照设定电路图案的区域覆盖在第一衬底11上而形成，从而形成信号采集电极，其中，电路结构层包括第一导电层和第二导电层，第一导电层按照设定电路图案的区域覆盖在第一衬底11上；第二导电层按照设定电路图案的区域覆盖在第一导电层上。

可通过打印的方式，将设定电路图案打印在第一衬底11上，从而便于第一导电材料和第二导电材料的正确涂覆，而且具有较高的可设计性，具体的打印方式可选择激光硒鼓打印机在第一衬底11表面打印该设定电路图案。

柔性电子的承载基体1中，第二衬底12可由PVA(聚乙烯醇薄膜)材料构成，第三衬底13可由纸质材料构成，水能透过该纸质的第三衬底13将PVA(聚乙烯醇薄膜)构成的第二衬底12进行水溶，使得第三衬底13得以剥离。

上述柔性电子的制备方法：

将具有柔性的第一衬底、能够通过介质溶解的第二衬底和能够被所述介质渗透的第三衬底依次连接形成承载基体；

在承载基体的第一衬底上制备电路结构层；

将电子元件设置在所述电路结构层上。

基于上述柔性电子的制备方法，在制备承载基体时，可采用具有水溶性的第二衬底和具有透水性的第三衬底制备承载基体，从而可采用水作为介质渗透第三衬底从而溶解第二衬底，使第三衬底易于剥离。

制备电路结构层时，可先在第一衬底上设置第一导电层，再在第一导电层上设置第二导电层，第一导电层可采用具有粘性的可导电材料，用于对第二导电层进行承载和连接固定。

在制备电路结构层时，可先在承载基体的第一衬底上打印设定图案，再按设定图案的区域设置电路结构层，便于电路结构层的制备，从而准确获取所需图案的电路结构层，而且具有较高的可设计性。可选择激光硒鼓打印机在第一衬底表面打印该设定图案。

电路结构层的制备方法：在第一衬底上按照设定图案的区域覆盖具有粘性的第一导电层，然后在第一导电层上覆盖第二导电层，形成电路结构层。上述覆盖的方式可采用涂覆的方式，或者，将第一导电材料预制成该设定图案的第一导电层，再将该第一导电层通过粘接等方式附着再第一衬底上，同理，第二导电层也可以按上述设定图案进行预制成型，然后再附着在第一导电层上。

本实施方式采用导电银胶按照设定图案的区域涂覆在第一衬底上，形成第一导电层，采用液态共晶镓铟合金涂覆在第一导电层上形成第二导电层，增强导电性和伸展性，然后可利用低浓度盐酸进行清洗，去除多余的液态金属。

可先对第一导电层进行固化，烧结后第一导电层将与第一衬底紧密连接，再在第一导电层上设置第二导电层，从而使第一导电层加速成型，提高稳定性，有助于后续第二导电层材料层的设置。可采用加温的方法进行固化，采用导电银胶作为第一导电层时，可设置固化温度为60℃左右，固化时间为30min左右，实际实施过程中，固化温度和固化时间可根据实际情况合理设置。当然也可以省去上述固化步骤，使第一导电层自然固化。

采用上述方法制备柔性电子，制备工艺简单，易于实现。

柔性电路的制备方法：

采用上述实施例一的柔性电子，对该柔性电子的承载基体，能够溶解第二衬底的介质透过第三衬底将第二衬底溶解后，使第三衬底剥离，从而分离出第一衬底，将具有电路结构层和电子元件的第一衬底11’转印至承印体A表面(参考图3)，从而获得柔性电路，可用于采集承印体的电信号。

第二衬底可采用水溶性材料制成，相应的，第三衬底采用可透水材料制成，因此，可采用水转印的方法将第一衬底转印至承载体表面，具体地，可用水浸透第三衬底，是第二衬底溶解，或者可将承载有电子元件的承载基体浸泡在水中设定时间以使第二衬底溶解后，使第三衬底剥离。

上述水转印过程，可采用20℃左右的去离子水或自来水对第二衬底进行溶解，使第一衬底和第三衬底分离，分离过程约为5min。具体实施过程中，水的温度和分离时间可根据实际情况进行合理设置。

上述转印过程完成后，可对转印至承印体表面的具有电子元件的第一衬底进行固化，增强稳定性，有助于第一衬底可靠贴附于承印体的表面，从而优化第一衬底和承印体的接触共形性，有助于减小接触阻抗和运动伪差。可采用加温固化的方式，固化温度可为80℃左右，固化时间可为60min左右，实际实施过程中，固化温度和固化时间可根据实际情况合理设置。当然也可以省去上述固化步骤，进行自然固化。

该柔性电路的制备方法，制备工艺简单，可靠，易于实施。

由上述柔性电路的制备方法制备获得的柔性电路，可应用于医学领域、假肢制造、机器人设计、可穿戴设备等领域，例如将具有第一电子元件的第一衬底转印至机器人相应的表面，能够让机器人感知相关信息。

近年来，随着人机交互、皮肤电子、假肢控制等柔性电子技术的不断发展。肌肉电信号从医学方向的运动神经系统分析、肌肉疲劳分析、肌肉损伤康复等方向逐渐转变到运动模态估计和机械控制等方向。

上述柔性电路的制备方法也可应用于柔性电子皮肤的制备：通过上述柔性电路的制备方法，将上述的第一衬底转印至人体皮肤表面，形成柔性电子皮肤，可用于采集生理信号。同样也可用于制备机械设备的电子皮肤，可通过上述柔性电路的制备方法将具有电路结构层和电子元件的第一衬底转印至设备表面，例如转印至机器人相应的表面，能够让机器人感知相关信息。

上述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型并不限制于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可以做出多种等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.柔性电子，其特征在于：包括承载基体和电路模块，其中：所述承载基体包括依次连接的第一衬底、第二衬底和第三衬底，所述第一衬底具有柔性，所述第二衬底置于所述第一衬底和所述第三衬底之间，所述第二衬底能够通过介质溶解，所述第三衬底能够被所述介质渗透；所述电路模块设置在所述第一衬底上。

2.根据权利要求1所述的柔性电子，其特征在于：所述电路模块包括电路结构层和电子元件，所述电路结构层设置在所述第一衬底上，所述电子元件设置于所述电路结构层上。

3.根据权利要求2所述的柔性电子，其特征在于：所述电路结构层包括第一导电层和第二导电层，所述第一导电层覆盖在所述第一衬底上，所述第一导电层具有粘性；所述第二导电层覆盖在所述第一导电层上。

4.根据权利要求3所述的柔性电子，其特征在于：所述第一导电层通过涂覆的方式覆盖在所述第一衬底上，和/或所述第二导电层通过涂覆的方式覆盖在所述第一导电层上。

5.根据权利要求4所述的柔性电子，其特征在于：所述第一导电层由导电银胶构成，和/或所述第二导电层由共晶镓铟合金构成。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的柔性电子，其特征在于：所述第一衬底上打印设定电路图案，所述电路结构层按所述设定电路图案设置在所述第一衬底上。

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