[發明專利]基于柔性基底的可延展導電薄膜及其制備工藝

有效

• 申請號: 201410671327.1
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104392904A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 秦歌;李娟娟;李好學;周紅梅;明平美
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才;朱俊峰

技術領域

本發明屬于微制造技術領域，具體涉及一種基于柔性基底的可延展導電薄膜及其制備工藝。

背景技術

柔性電子器件正受到人們越來越多的關注，比如大面積的柔性顯示器、透明電極、柔性電子皮膚、可裝配在服裝表面的薄膜太陽能電池等，這些產品都使用到了金屬薄膜-柔性基底結構。當柔性電子器件的整個結構拉伸或彎曲時，柔性基底發生很大變形，而分布在柔性基底上的金屬薄膜將隨著基底一起變形，由于金屬薄膜和柔性基底的延展性不同，因此當柔性基底變形較大時，金屬薄膜由于變形能力較差而容易出現裂紋或者發生斷裂破壞。因此對柔性電子產品而言，提高金屬薄膜的延展性對保持或提高柔性電子產品的使用壽命和可靠性起著至關重要的作用。

國內外許多學者研究了多種不同的可延展導電薄膜的制作方法。如Lacour等人在Journal?of?vacuum?science?&?technology?A.?2004,?22(4):?1723-1725中通過轉壓印技術在預變形的柔性基底上附著一層金屬薄膜，當釋放基底初應變后，基底表面形成金屬薄膜波形結構。Gollzalez等人在Microelectronies?Reliability.?2008,?48(6):?825-832中指出馬蹄形金屬薄膜延展性優越，此類金屬薄膜內導線制作方便、結構簡單，但變形過程中存在較大的應力集中。Chan?Woo?Park等人在Microelectronic?Engineering?113?(2014)?55-60中先制作表層呈波浪狀的PDMS基底，然后加工金屬薄膜，最后封裝上一層PDMS薄膜，但封裝材料的不均勻性將影響整體結構的延展性。國內的許巍、盧天健等指出通過對基底進行噴砂以粗糙化處理可以顯著降低金屬薄膜在拉伸條件下的裂紋密度，提高延展性，但砂粒易殘留在基體表面，而且噴砂會改變基體表面的應力，進而影響其力學性能。

上述提高金屬薄膜延展性的方法，都是利用薄膜附著在波浪形的柔性基底上，容易在薄膜拐彎處產生應力集中，從而影響其使用壽命。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種基于柔性基底的可延展導電薄膜及其制備工藝，該導電薄膜兼具良好的導電性和延展性，通過導電薄膜的可延展性實現電子器件的柔性形變，避免其在受到拉伸、彎曲等反復變形時失效。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：基于柔性基底的可延展導電薄膜，包括柔性基底、金屬底膜、金屬薄膜和導電高分子材料薄膜，金屬底膜設置在柔性基底表面，金屬薄膜和導電高分子材料薄膜呈柵格結構交替設置在金屬底膜上，導電高分子材料薄膜的厚度與金屬薄膜相同。

所述柔性基底由柔性高分子材料制成。

所述金屬薄膜由導電性好的金屬制成，金屬薄膜的厚度為納米或微米級。

所述導電高分子材料薄膜由導電性良好的柔性高分子材料制成，所述高分子材料薄膜厚度與金屬薄膜平齊。

所述金屬底膜的厚度為十幾或幾十納米。

包括以下步驟：

1）、清洗硅片，通過熱氧化工藝在硅片表面形成一層二氧化硅層；?

2）、在二氧化硅表面均勻涂覆一層柔性高分子材料，熱固化形成柔性基底；

3）、制備金屬底膜：在柔性基底上采用濺射或蒸發工藝制備一層金屬作為金屬底膜；

4）、制備具有柵格結構的金屬薄膜：若制備的金屬薄膜為難腐蝕材料，采用光刻、濺射、剝離工藝制備；若金屬薄膜為易腐蝕材料，則選用濺射、光刻、刻蝕工藝制備；

5）、采用噴膠、光刻工藝，將光刻膠曝光顯影，在金屬薄膜上得到光刻膠掩膜層圖案；

6）、采用電化學聚合工藝在相鄰兩塊金屬薄膜之間的柵格結構間制備導電高分子材料薄膜；

7）、采用光刻膠清洗劑去除光刻膠掩膜層，得到金屬薄膜和導電高分子材料薄膜交替排列的柵格結構；

8）、用氫氟酸的緩沖液腐蝕掉二氧化硅層，釋放出基于柔性基底的可延展導電薄膜整體結構，制備完成。

采用上述技術方案，本發明根據實際需要，提出的可延展導電薄膜可為單層金屬薄膜和導電高分子材料薄膜交替排列的柵格結構，也可為多層金屬薄膜和導電高分子材料薄膜交替排列的柵格結構。本發明僅闡述一層金屬薄膜和導電高分子材料薄膜交替排列的柵格結構的制備工藝。

本發明中的二氧化硅層作為犧牲層，用于從硅片上釋放可延展導電薄膜的柔性基底。?

柔性基底的材料可為聚乙烯對苯二甲酯、聚酰亞胺或聚二甲基硅氧烷。

金屬底膜作用是增強后繼工藝中金屬薄膜和柔性基底的結合力，也可為后繼的電化學聚合工藝作種子層，其材料可選鈦或鉻。