柔性吸附装置及其制造方法与流程

本公开涉及半导体技术领域，尤其涉及一种柔性吸附装置及其制造方法。

背景技术

电子皮肤、柔性电子器件和可穿戴电子器件等可植入生物体或粘附安装在生物体体表，主要用于检测生物体的温度、心电信号、血氧信号、血压信号、血糖信号等，同时在生物医学、精密工业以及爬行机器人等领域有着重要的应用前景。

相关技术中，将电子皮肤、柔性电子器件和可穿戴器件等粘附在生物体上的方法包括湿粘附法和干粘附法。以电子皮肤为例，在湿粘附法中，电子皮肤通过其上的粘附层粘附在生物体的目标部位，但粘附层所使用的粘附材料中含有易导致生物体发生过敏反应的化学物质，且粘附材料多为一次性使用，利用率低。在干粘附法中，电子皮肤通过吸附部件粘附在生物体目标部位上，但粘附力小、散热性差、制备方法复杂、成本较高。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开提出了一种柔性吸附装置及其制造方法。

根据本公开的第一方面，提供了一种柔性吸附装置，所述装置包括多个吸盘、多个支撑部和柔性衬底，所述装置用于通过所述多个吸盘吸附固定在生物体的体表，

其中，所述多个吸盘中设置有对应的目标物体，每个支撑部的一端与对应的吸盘的顶部连接，每个支撑部的另一端与所述柔性衬底连接，

其中，所述目标物体包括电子器件和/或药物，所述装置的多个吸盘、多个支撑部和柔性衬底的材料为柔性材料。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，吸盘的形状包括喇叭状和/或半球状。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，吸盘的厚度小于或等于50μm，吸盘的直径为0.1μm～100μm，吸盘的高度小于或等于100μm，吸盘之间的间距为10μm～100μm。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，支撑部的横截面积是吸盘与所述生物体的体表的接触面积的0.2倍～0.5倍，支撑部的高度为10μm～100μm。

根据本公开的第二方面，提供了一种柔性吸附装置的制造方法，所述装置用于吸附固定在生物体的体表，所述方法包括：

在基板上具有多个凸起的第一面旋涂光刻胶，所述光刻胶的厚度等于支撑部的高度和吸盘的高度之和；

从所述基板的第一面对所述光刻胶进行曝光，将第一掩膜版的图形转移到所述光刻胶上；

从所述基板的第二面对所述光刻胶进行曝光，被曝光的光刻胶的厚度等于吸盘的厚度和高度之和；

刻蚀曝光后的光刻胶，形成第一模具，所述第一模具包括与每个凸起相对应的多个通道和多个吸盘填充空间、以及与所述多个通道相连通的衬底填充槽；

向所述第一模具中填充柔性材料，形成待固化的柔性吸附装置；

固化形成所述柔性吸附装置，

其中，所述柔性吸附装置的制造方法用于制造上述柔性吸附装置。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

在基板的第一面生成多个凸起，形成具有多个凸起的基板。

根据本公开的第三方面，提供了一种柔性吸附装置的制造方法，所述装置用于吸附固定在生物体的体表，所述方法包括：

在基板上具有多个凸起的第一面旋涂光刻胶，所述光刻胶的厚度等于支撑部的高度和吸盘的高度之和；

从所述基板的第一面对所述光刻胶进行曝光，将第一掩膜版的图形转移到所述光刻胶上；

从所述基板的第二面对所述光刻胶进行曝光，被曝光的光刻胶的厚度等于吸盘的厚度和高度之和；

刻蚀曝光后的光刻胶，形成第二模具，所述第二模具包括与每个凸起相对应的通道和吸盘填充空间；

向所述第二模具中填充柔性材料，固化形成多个吸盘和多个支撑部，每个吸盘的顶部与对应的支撑部的一端连接；

将多个支撑部的另一端固定在柔性衬底上，形成所述柔性吸附装置，

其中，所述柔性吸附装置的制造方法用于制造上述柔性吸附装置。

根据本公开的第四方面，提供了一种柔性吸附装置的制造方法，所述装置用于吸附固定在生物体的体表，所述方法包括：

在基板上具有多个凸起的第一面旋涂光刻胶；

从所述基板的第二面对所述光刻胶进行曝光，被曝光的光刻胶的厚度等于吸盘的厚度和高度之和；

刻蚀被曝光后的光刻胶，形成第三模具，所述第三模具包括与每个凸起相对应多个吸盘填充空间；

向所述第三模具中填充柔性材料，固化形成多个吸盘；

将所述多个吸盘的顶部连接到对应的支撑部的一端；

将多个支撑部的另一端固定在柔性衬底上，形成所述柔性吸附装置，

其中，所述柔性吸附装置的制造方法用于制造上述柔性吸附装置。

根据本公开的第五方面，提供了一种柔性吸附装置的制造方法，所述装置用于吸附固定在生物体的体表，所述方法包括：

向柔性吸附装置的第四模具中填充柔性材料，形成待固化的柔性吸附装置，所述第四模具包括与多个通道和多个吸盘填充空间、以及与所述多个通道相连通的衬底填充槽；

固化形成所述柔性吸附装置，

其中，所述柔性吸附装置的制造方法用于制造上述柔性吸附装置。

本公开实施例所提供的柔性吸收装置及其制造方法，所制造的柔性吸附装置包括多个吸盘、多个支撑部和柔性衬底，该装置用于通过多个吸盘吸附固定在生物体的体表。其中，多个吸盘中设置有对应的目标物体，每个支撑部的一端与对应的吸盘的顶部连接，每个支撑部的另一端与柔性衬底连接，目标物体包括电子器件和/或药物，该装置的多个吸盘、多个支撑部和柔性衬底的材料为柔性材料。所制造的柔性吸附装置的吸附性强、散热效果好，可以多次使用、适用范围广泛，且对生物体无毒无害。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的结构示意图；

图2示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的正视图；

图3示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的仰视图；

图4示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的制造方法的流程图；

图5示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的制造方法的流程图；

图6示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的制造方法的流程图；

图7示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的制造方法的流程图；

图8示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的制造方法的流程图。

图9a-图9f示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的制造方法的应用场景的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的结构示意图。图2示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的正视图。图3示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的仰视图。如图1、图2和图3所示，该装置包括多个吸盘3、多个支撑部2和柔性衬底1，该装置用于通过多个吸盘3吸附固定在生物体的体表。其中，多个吸盘3中设置有对应的目标物体，每个支撑部2的一端21与对应的吸盘3的顶部31连接，每个支撑部2的另一端22与柔性衬底1连接。其中，目标物体可以包括电子器件和/或药物，该装置的多个吸盘3、多个支撑部2和柔性衬底1的材料为柔性材料。

在本实施例中，吸盘可以利用其变形时表面积的增加和负压差效应，来增强吸盘与生物体体表的粘附力。支撑部连接吸盘和柔性衬底，可以利用支撑部变形时导致的弹性耗散，撑开吸盘和柔性衬底之间的空间，增加空气对流面积和空间，便于散热。

在本实施例中，电子器件可以是显示终端、温度传感器、压力传感器、血氧传感器、血压传感器、血糖传感器等。可以在每个吸盘中放置对应的目标物体，也可以在部分吸盘中放置对应的目标物体，本公开对此不作限制。目标物体可以粘贴在吸盘的表面，以与生物体的目标位置直接接触。本领域技术人员可以根据实际需要对目标物体进行设置，本公开对此不作限制。

在本实施例中，吸盘、支撑部和柔性衬底所用的柔性材料可以是六甲基二硅胺烷、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，简称pdms)、硅橡胶、形状记忆聚合物、水溶胶等生物兼容性良好的柔性材料。本领域技术人员可以根据实际需要对吸盘、支撑部和柔性衬底的材料进行设置，本公开对此不作限制。

在本实施例中，柔性吸附装置的柔性衬底的第一面的形状可以是多边形、圆形、椭圆形等任意形状。多个吸盘在柔性衬底上的投影可以以如图2所示的阵列进行排列，还可以以多个圆环的形式进行排列，也可以以任意形式的阵列进行排列。本领域技术人员可以根据实际需要对柔性衬底的形状、多个吸盘的排列方式进行设置，本公开对此不作限制

在一种可能的实现方式中，吸盘3的形状可以包括喇叭状和/或半球状。

在该实现方式中，吸盘还可以是其他易于吸附于生物体的体表的形状，以保证吸盘与生物体体表之间具有较强的吸附性，本公开对此不作限制。

在一种可能的实现方式中，吸盘3的厚度小于或等于50μm，吸盘3的直径为0.1μm～100μm，吸盘3的高度小于或等于100μm，吸盘3之间的间距为10μm～100μm。

在该实现方式中，可以根据生物体的大小、柔性吸附装置在生物体上吸附固定所在的位置、目标物体的尺寸和形状等，对吸盘的形状、吸盘的厚度、吸盘直径、吸盘的高度以及吸盘之间的间距进行设置，以保证柔性吸附装置可以满足不同的使用需求，本公开对此不作限制。

在一种可能的实现方式中，支撑部2的横截面积是吸盘3与生物体的体表的接触面积的0.2倍～0.5倍，支撑部2的高度为10μm～100μm。

在该实现方式中，支撑部用来支撑柔性衬底，避免柔性衬底挤压吸盘。同时，支撑住还用于增加柔性衬底和吸盘之间的距离，可以保证吸盘可以吸附在生物体的体表，便于散热。可以根据对柔性吸附装置的散热需求对支撑部的横截面积和高度进行设置，本公开对此不作限制。支撑部的结构可以是圆柱体、棱柱体等柱状结构，本公开对此不作限制。

本公开实施例所提供的柔性吸附装置，吸附性强、散热效果好、加工工艺简单、成本低，可以多次使用、适用范围广泛，且对生物体无毒无害。

图4示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的制造方法的流程图。图4所示，该方法用于制造上述柔性吸附装置。该方法可以包括步骤s101至步骤s106。

在步骤s101中，在基板上具有多个凸起的第一面旋涂光刻胶，光刻胶的厚度等于支撑部的高度和吸盘的高度之和。

在本实施例中，基板可以是玻璃等热膨胀系数小、表面平整、与光刻胶粘性好的透明硬质材料。基板上的多个凸起的形状和尺寸、以及位置是根据所需的柔性吸附装置确定的。凸起的材料可以是与基板相同的材料，还可以是与基板不同的其他热膨胀系数小、表面平整、与光刻胶粘性好的透明硬质材料。本领域技术人员可以根据实际需要对基板的材料进行设置，本公开对此不作限制。

在该实现方式中，光刻胶的厚度等于支撑部的高度和吸盘的高度之和，可以保证所获得的第一模具中的多个通道的高度等于所需的支撑部的高度。可以通过匀胶机将光刻胶均匀涂布在基板的第一面上。可以对匀胶机的转速和旋转时间进行设置，以使在基板上所旋涂的厚度等于支撑部的高度和吸盘的高度之和。本领域技术人员可以根据实际需要对旋涂光刻胶所采用的方式进行设置，本公开对此不作限制。

在步骤s102中，从基板的第一面对光刻胶进行曝光，将第一掩膜版的图形转移到光刻胶上。

在该实现方式中，可以以第一掩膜版为掩膜，通过汞弧灯等辐射源从基板的第一面对光刻胶进行曝光处理，可以对曝光时间和曝光剂量进行设置，以使第一掩膜版图形转移到光刻胶上。可以根据支撑部的形状和尺寸对第一掩膜版进行设置，以使从基板的第一面对光刻胶进行曝光后，在显影后获得对应每个凸起的多个通道。本领域技术人员可以根据实际需要对曝光时间和曝光剂量进行设置，本公开对此不作限制。

在步骤s103中，从基板的第二面对光刻胶进行曝光，被曝光的光刻胶的厚度等于吸盘的厚度和高度之和。

在该实现方式中，可以通过汞弧灯等辐射源从基板的第二面对光刻胶进行曝光，以使被曝光的光刻胶的厚度可以等于吸盘的厚度和高度之和，以保证在制造的第一模具中填充柔性材料，固化形成的吸盘满足实际使用需求。本领域技术人员可以根据实际需要对曝光时间和曝光剂量进行设置，本公开对此不作限制。

在步骤s104中，刻蚀曝光后的光刻胶，形成第一模具。第一模具包括与每个凸起相对应的多个通道和多个吸盘填充空间、以及与多个通道相连通的衬底填充槽。

在本实施例中，可以采用干法刻蚀或湿法刻蚀等刻蚀工艺对曝光后的光刻胶进行刻蚀，可以对刻蚀的时间等进行设置，以形成所需的多个通道和多个吸盘填充空间。同时可以在光刻胶的表面安装衬底填充槽，以形成第一模具，本公开对此不作限制。

在步骤s105中，向第一模具中填充柔性材料，形成待固化的柔性吸附装置。

在本实施例中，可以将融化的柔性材料浇筑到第一模具中，形成待固化的柔性吸附装置。

在步骤s106中，固化形成柔性吸附装置。

在本实施例中，可以将待固化的柔性吸附装置进行高温等固化处理，并在固化后去除第一模具获得柔性吸附装置。可以根据柔性材料的性质对固化的温度、时间进行设置，本公开对此不作限制。

图5示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的制造方法的流程图。如图5所示，该方法还可以包括步骤s107。

在步骤s107中，在基板的第一面生成多个凸起，形成具有多个凸起的基板。

在本实施例中，可以直接在基板的第一面生成多个凸起。还可以将获得的多个凸起固定在基板的第一面。凸起的形状和尺寸是根据所需的柔性吸附装置的吸盘的尺寸确定的。本领域技术人员可以根据实际需要对在基板上生成凸起的方式进行设置，本公开对此不作限制。

本公开实施例所提供的柔性吸附装置的制造方法，所制造的柔性吸附装置的吸盘、支撑部和柔性衬底之间是固化连接在一起的，提高了柔性吸附装置的机械强度，且装置的吸附性强、散热效果好、加工工艺简单、成本低，可以多次使用、适用范围广泛，且对生物体无毒无害。

图6示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的制造方法的流程图。如图6所示，该方法用于制造上述柔性吸附装置。该方法可以包括s201至步骤s206。

在步骤s201中，在基板上具有多个凸起的第一面旋涂光刻胶，光刻胶的厚度等于支撑部的高度和吸盘的高度之和。

在步骤s202中，从基板的第一面对光刻胶进行曝光，将第一掩膜版的图形转移到光刻胶上。

在步骤s203中，从基板的第二面对光刻胶进行曝光，被曝光的光刻胶的厚度等于吸盘的厚度和高度之和。

在步骤s204中，刻蚀曝光后的光刻胶，形成第二模具，第二模具包括与每个凸起相对应的通道和吸盘填充空间。

其中，步骤s201至步骤s204的过程可以参考步骤s101至步骤s104的相关描述。

在步骤s205中，向第二模具中填充柔性材料，固化形成多个吸盘和多个支撑部，每个吸盘的顶部与对应的支撑部的一端连接。

在本实施例中，可以将融化的柔性材料浇筑到第二模具中，形成待固化的多个吸盘和多个支撑部。可以将待固化的柔性吸附装置进行高温固化处理，并在固化后去除第二模具，获得多个吸盘和多个支撑部。还可以在固化获得多个吸盘之和多个支撑部后，直接多个支撑部的另一端固定连接到柔性衬底上，而后去除第二模具，以便于将多个支撑部的另一端于柔性衬底连接，本公开对此不作限制。可以根据柔性材料的性质对固化的温度、时间进行设置，本公开对此不作限制。

在步骤s206中，将多个支撑部的另一端固定在柔性衬底上，形成柔性吸附装置。

在本实施例中，可以采用粘结剂等将支撑部的另一端固定在柔性衬底上，可以根据支撑部和柔性衬底的接触面积、柔性材料选择粘结剂。本领域技术人员可以根据实际需要对将支撑部固定在柔性衬底上的方式进行设置，本公开对此不作限制。

本公开实施例所提供的柔性吸附装置的制造方法，所制造的柔性吸附装置的吸盘和支撑部之间是固化连接在一起的，提高了吸盘和支撑部之间的连接强度，且多个支撑部直接连接到柔性衬底上，降低了制造第二模具难度。并且，所制造的装置的吸附性强、散热效果好、加工工艺简单、成本低，可以多次使用、适用范围广泛，且对生物体无毒无害。

图7示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的制造方法的流程图。图7所示，该方法用于制造上述柔性吸附装置。该方法可以包括步骤s301至步骤s306。

在步骤s301中，在基板上具有多个凸起的第一面旋涂光刻胶。

在步骤s302中，从基板的第二面对光刻胶进行曝光，被曝光的光刻胶的厚度等于吸盘的厚度和高度之和。

在本实施例中，步骤s301和步骤s302可以分别参考步骤s101和步骤s103的相关描述。

在步骤s303中，刻蚀被曝光后的光刻胶，形成第三模具，第三模具包括与每个凸起相对应多个吸盘填充空间。

在本实施例中，可以采用干法刻蚀或湿法刻蚀等刻蚀工艺对曝光后的光刻胶进行刻蚀，可以对刻蚀的时间等进行设置，以形成所需的多个吸盘填充空间，本公开对此不作限制。

在步骤s304中，向第三模具中填充柔性材料，固化形成多个吸盘。

在本实施例中，可以将融化的柔性材料浇注到第一模具中。可以将模具中待固化的柔性材料进行高温固化处理，并在固化后去除第三模具，获得多个吸盘。还可以在固化获得多个吸盘之后，直接将多个吸盘的顶部连接到对应的支撑部的一端，而后去除第三模具，以便于多个吸盘的顶部与对应的支撑部一端的连接，本公开对此不作限制。可以根据柔性材料的性质对固化的温度、时间进行设置，本公开对此不作限制。

在步骤s305中，将多个吸盘的顶部连接到对应的支撑部的一端。

在本实施例中，可以采用粘结剂等将吸盘的顶部连接到对应的支撑部的一端。可以根据吸盘顶部和支撑部一端的接触面积、柔性材料选择粘结剂。本领域技术人员可以根据实际需要对吸盘顶部连接到对应支撑部一端的方式进行设置，本公开对此不作限制。

在步骤s306中，将多个支撑部的另一端固定在柔性衬底上，形成柔性吸附装置。

在本实施例中，步骤s306可以参考步骤s206的相关描述。

本公开实施例所提供的柔性吸附装置的制造方法，仅需制备包括多个吸盘填充空间的第三模具，节省了制造模具所需的材料，降低了制造模具的难度，降低了制造柔性吸附装置的成本。所制造的柔性吸附装置的吸附性强、散热效果好、加工工艺简单、成本低，可以多次使用、适用范围广泛，且对生物体无毒无害。

图8示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的制造方法的流程图。图8所示，该方法用于制造上述柔性吸附装置。该方法可以包括步骤s401至步骤s402。

在步骤s401中，向柔性吸附装置的第四模具中填充柔性材料，形成待固化的柔性吸附装置，第四模具包括多个通道和多个吸盘填充空间、以及与多个通道相连通的衬底填充槽。

在本实施例中，步骤s401可以参考步骤s105的相关描述。

在步骤s402中，固化形成柔性吸附装置。

在本实施例中，步骤s402可以参考步骤s106的相关描述。

本公开实施例所提供柔性吸附装置的制造方法，直接在包括多个通道和多个吸盘填充空间、以及与多个通道相连通的衬底填充槽的第四模具中填充柔性材料，固化、脱模即可获得所需的柔性吸附装置，制造柔性吸附装置的工艺简单，所制造的柔性吸附装置的吸附性强、散热效果好、加工工艺简单、成本低，可以多次使用、适用范围广泛，且对生物体无毒无害。

应用实例

以下结合“制作某柔性吸附装置”作为一个示例行应用场景，给出根据本公开实施例的应用实例，以便于理解柔性吸附装置的制造方法的流程。本领域技术人员应理解，以下应用示例仅仅是出于理解本公开实施例的目的，不应视为对本公开实施例的限制。

图9a-9f示出根据本公开一实施例的柔性吸附装置的制造方法的应用场景的示意图。制造柔性吸附装置的过程如下：

第一步，如图9a所示，在玻璃基板11的第一面12生成多个凸起13，形成具有多个凸起13的玻璃基板。

第二步，如图9b所示，采用匀胶机在玻璃基板11上具有多个凸起13的第一面旋涂光刻胶14，光刻胶14的厚度等于支撑部的高度和吸盘的高度之和。

第三步，如图9c所示，采用汞弧灯从玻璃基板11的第一面12对光刻胶14进行曝光，将第一掩膜版15的图形转移到光刻胶14上。

第四步，如图9d所示，采用汞弧灯对玻璃基板11的第二面16对光刻胶13进行曝光，被曝光的光刻胶14的厚度等于吸盘的厚度和高度之和。

第五步，如图9e所示，采用干法刻蚀对曝光后的光刻胶14进行刻蚀，形成第一模具17，第一模具17包括与每个凸起13相对应的多个通道18和多个吸盘填充空间19、以及与多个通道18相连通的衬底填充槽20。

第六步，如图9f所示，将融化的柔性材料23填充到第一模具17中，形成待固化的柔性吸附装置24。

第七步，将待固化的柔性吸附装置24固化后，去除第一模具，形成如图2所示的柔性吸附装置。而后，可以根据需要在对应的一个或多个吸盘上安装对应的电子器件或药物。

这样，所制造的柔性吸附装置包括多个吸盘、多个支撑部和柔性衬底。可以通过多个吸盘吸附固定在生物体的体表。其中，多个吸盘中设置有对应的目标物体，每个支撑部的一端与对应的吸盘的顶部连接，每个支撑部的另一端与柔性衬底连接，目标物体包括电子器件和/或药物，该装置的多个吸盘、多个支撑部和柔性衬底的材料为柔性材料。所制造的柔性吸附装置吸附性强、散热效果好、加工工艺简单、成本低，可以多次使用、适用范围广泛，且对生物体无毒无害。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。