[發明專利]電子裝置、電子組件及其制備方法

在審

• 申請號: 202110490526.2
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113613379A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 于宏宇;李永凱
• 申請（專利權）人: 香港科技大學
• 主分類號: H05K1/02
• 分類號: H05K1/02;H05K1/18;H05K3/22;H05K3/30
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 高釗;王靜

本發明公開了一種可伸縮電子裝置、其制備方法以及可伸縮的電子組件?？缮炜s電子裝置包括：柔性基板；和集成在柔性基板上的多個功能部件；其中，所述柔性基板按照折紙或剪紙圖案折疊成三維結構，以及其中所述功能部件之間存在電氣連接。本發明的制造技術可允許在常規平面基板上大規模生產可伸縮電子裝置，并且由于減少了局部應力或應變集中，這種技術延長了可伸縮電子裝置的使用壽命。

技術領域

本發明涉及電學領域，尤其涉及可伸縮的電子裝置、可伸縮的電子組件、其制備方法及其應用。

背景技術

可伸縮電子電路作為一種新興的技術，在過去的十年中為可伸縮電子器件的應用提供了巨大的市場潛力。這些應用可能包括可穿戴電子產品和醫療電子產品?？缮炜s電子裝置得益于其三維順應性，可以拉伸和收縮，以符合關節或肌肉的運動，從而確保在運動過程中感知的準確性。

傳統技術通常至少遵循下列程序之一：(1)通過實施新材料，和(2)通過實施新結構。各種各樣的材料被用于制備可拉伸電子裝置或可拉伸電子器件(SED)，如彈性聚合物基板、彈性復合材料和液體導體。然而，新型材料可能會遇到一些限制。首先，專門開發的新材料可能在大批量生產中存在困難。其次，與金屬互連相比，新型材料，如聚合物導電材料，由于阻抗過大和壽命較短，作為導電互連在電氣和機械方面表現較差。第三，采用新材料后，基板的剛性和可伸縮區域之間的界面可能受到長期可靠性的挑戰。

作為一種基于新結構的可拉伸技術路線，基板可以由一系列剛性“島”組成，并通過波浪形或蛇形的可拉伸互連線圖案相連。這些基于結構的可拉伸互連線圖案將剛性“島”陣列連接，形成可伸縮的電路。這樣的結構可以使圖案基板在特定區域，尤其是互連線所在區域上承受應變或應力。從宏觀的角度來看，由于波浪形或蛇形互連，整個裝置是可伸縮的。從微觀上看，剛性島上應變很低，焊點處的應力或應變理論上可以忽略，從而提高器件的壽命。然而，波浪形或蛇形圖案的復雜結構可能需要復雜的制造過程，因此可能與傳統的工業生產不兼容。此外，在基于新結構的SED上集成各種功能組件也可能面臨挑戰。

為了解決上述問題，需要開發新的可伸縮電子裝置。

發明內容

在下面的詳細描述中公開了一種可伸縮電子裝置(SED)，以及制造該SED的方法。SED的柔性基板可以按照折紙或剪紙圖案進行折疊。這些類型的三維結構可以實現SED的變形或拉伸能力。所公開的制造技術可允許在常規平面基板上大規模生產此類SED。由于減少了局部應力或應變集中，這種技術延長了SED的使用壽命。

根據本發明的一個方面，公開了一種可伸縮電子裝置或者器件?？缮炜s電子裝置或者器件包括柔性基板和集成在柔性基板上的多個功能組件。所述柔性基板按照折紙或剪紙圖案折疊成三維結構。功能部件之間存在電氣連接。

在某些實施例中，所述柔性基板包括多個剛性區域和至少一個柔性互連件，且所述至少一個柔性互連件連接所述多個剛性區域。功能部件安裝在剛性區域上。

在某些實施例中，所述柔性基板的至少一部分被移除，被移除的區域包括折紙或剪紙圖案的頂點，即折痕匯聚點。

在某些實施例中，柔性基板內嵌有連接線、集成電路和微電子電路中的至少一者。

在某些實施例中，柔性基板為高分子薄膜，優選聚對二甲苯(派瑞林)、聚酰亞胺和有機硅脂中的至少一者。

在某些實施例中，基于折疊柔性基板形成的三維結構被封裝在保護層的內部，或被保護層覆蓋。

在某些實施例中，電子裝置堆疊在另一基板上。將另一基板折疊成該電子器件的相同或類似的基于折紙或剪紙圖案的三維結構。

在本發明的另一方面，公開了一種用于制造可伸縮電子裝置的方法，包括下列步驟：(1)準備柔性基板；(2)將多個功能元件集成在柔性基板上，其中所述功能元件存在電氣連接；以及(3)根據剪紙圖案或折紙圖案將集成功能元件的柔性基板折疊成三維結構。