[0032]图3是本发明提供的一种基于生物兼容薄膜的柔性可延展电子器件的制备方法的工艺流程图，该制备方法包括如下步骤:
[0033]I)在硅基片上制备牺牲层；
[0034]2)利用薄膜生长技术在硅基片上进行功能层材料的生长和制备；
[0035]3)利用半导体工艺对功能层材料进行光刻刻蚀，完成图案化，形成功能层；
[0036]4)将生物兼容薄膜与硅基片上的功能层贴合；
[0037]5)将生物兼容薄膜与带有功能层的硅基片一起放入牺牲层刻蚀液中，刻蚀牺牲层，形成生物兼容基底层5与功能层结合；
[0038]6)在功能层预留引出电极处接入外接导线；
[0039]7)用生物兼容薄膜对器件进行封装，形成生物兼容封装层1，完成器件制备。
[0040]上述制备方法中，根据不同器件功能设计要求，如有需要，可以重复步骤2)?3)，进行多层制备，层与层之间采利用绝缘层进行隔离，或打孔帮助连接。第4)步转印，可以采用将生物兼容薄膜通过粘结层2与硅基片上的功能层贴合，再将生物兼容薄膜与硅基片一起放入牺牲层刻蚀液中，刻蚀牺牲层，完成功能层转移到柔性基底上的方法，也可以利用具有新型微结构的转印印章实现功能层与柔性基底的集成，而不使用粘结层2。第6)步中，为实现柔性器件与皮肤的良好接触，可以采用一层附着层6加固皮肤和生物兼容基底层5之间的贴合，而如果器件厚度足够小，则不用附着层6，直接依靠范德华力实现器件与皮肤的牢固贴合。
[0041]该方法利用生物兼容薄膜作为生物兼容基底层5，功能层采用传统半导体工艺在硅基片上采用薄膜生长、光刻等工艺进行制备，顶部利用生物兼容薄膜作为生物兼容封装层1，功能层与生物兼容封装层I之间、生物兼容基底层5与待测物表面之间采用低致敏粘胶作为粘结层2和附着层6。制备时采用转印方法实现功能层与生物兼容基底层5的集成。
[0042]制备方法，利用转印方法实现功能层与生物兼容基底层5的集成。功能层采用传统半导体工艺在硅基底上进行制备，包括薄膜生长、光刻、刻蚀等方法。硅基底上预先制备好牺牲层，方便功能层从硅基底上剥离利于转印。选择牺牲层材料和制备工艺时需要满足的要求:1)能保证功能层制备顺利完成，即牺牲层平整度、硬度和玻璃化温度能满足功能部分薄膜生长条件，不影响薄膜生长质量；2)能保证功能部分的图案化刻蚀顺利完成，即牺牲层能耐受光刻、刻蚀过程中物理化学反应，不发生玻璃化；3)功能层制备完成后牺牲层能较容易地被刻蚀掉，且该反应不影响功能部分图案和材料性质。
[0043]具体实施例如下:
[0044]实施例一:一种基于生物兼容薄膜的柔性可延展温度传感器
[0045]本实施例是利用金的温阻效应的基于生物兼容薄膜的可延展电子器件。该器件采用本发明技术方案中提出的设计方法和制备流程制成，其中生物兼容封装层I和生物兼容基底层5均采用50 μ m厚的多孔聚氨酯薄膜，粘结层2和附着层6采用低致敏性、高粘性的丙烯酸，功能层中功能元件3和互联导线4采用图案化的金纳米薄膜，可以用来测量人体体温。制备方法如下:
[0046]I)首先在硅基片上制备一层平整的牺牲层，即用旋涂方式在硅基片上制备一层PI薄膜，水平放置烘干水分后作为牺牲层。
[0047]2)采用电子束沉积生长一层致密平整的铬作为金属粘结层，其上生长一层金作为温阻效应的功能层材料。铬粘结层使金与基底结合更紧密。电子束沉积的生长方式中基片温升较小，不会使牺牲层的可溶聚合物玻璃化变得不可溶，保证后面牺牲层容易被刻蚀，将功能部分从娃基片上释放。
[0048]3)采用传统半导体微加工工艺光刻、湿法腐蚀将金/铬薄膜图案化成经过柔性可延展化设计的图案形成传感器中的温阻效应功能元件3部分和互联导线4部分，形成功能层O
[0049]4)去掉表面残留光刻胶，将生物兼容薄膜平整地贴合到制备好的带功能部件的硅基片上，准备进行转印。转印是柔性电子中一种将传统半导体工艺制备的功能层从硅基片上剥离，印制到柔性基底上的技术，借助它可以实现功能层与生物兼容基底层5的集成。
[0050]5)利用刻蚀液刻蚀掉牺牲层。随着刻蚀的完成，功能层从硅基片上完全释放，整体集成到生物兼容基底层5上。
[0051]6)最后利用同样厚度的多孔聚氨酯薄膜对器件裸露部分进行封装，形成生物兼容封装层I。封装起保护功能部分的作用，同时使得功能层位于最终器件的中性层。
【主权项】
1.一种基于生物兼容薄膜的柔性可延展电子器件，含有封装层、功能层(7)和基底层，其特征在于，所述封装层采用生物兼容封装层(I)，基底层采用生物兼容基底层(5);所述的生物兼容封装层(I)和生物兼容基底层(5)采用生物兼容薄膜。
2.如权利要求1所述的一种基于生物兼容薄膜的柔性可延展电子器件，其特征在于，在生物兼容封装层(I)和功能层之间设有一层用于增强与功能层之间界面强度的粘结层⑵。
3.如权利要求1或2所述的一种基于生物兼容薄膜的柔性可延展电子器件，其特征在于，在生物兼容基底层(5)下面设有一层用于增强器件与待测物体表面附着力的附着层(6)。
4.如权利要求3所述的一种基于生物兼容薄膜的柔性可延展电子器件，其特征在于，所述生物兼容薄膜为具有多孔微结构的聚合物薄膜或生物半透膜。
5.如权利要求4所述的一种基于生物兼容薄膜的柔性可延展电子器件，其特征在于，生物兼容封装层(I)和生物兼容基底层(5)的厚度相同。
6.如权利要求1所述的一种基于生物兼容薄膜的柔性可延展电子器件，其特征在于，所述功能层(7)采用柔性可延展结构。
7.如权利要求6所述的一种基于生物兼容薄膜的柔性可延展电子器件，其特征在于，所述柔性可延展结构采用岛桥结构、S型结构或波浪状屈曲结构。
8.如权利要求1所述的一种基于生物兼容薄膜的柔性可延展电子器件，其特征在于，所述功能层包含功能元件(3)、互联导线(4)和引出电极，所述功能元件(3)采用具有温阻、压阻或压电效应的材料。
9.一种制备基于生物兼容薄膜的柔性可延展电子器件的方法，其特征在于该方法包括如下步骤: 1)在硅基片上制备牺牲层； 2)利用薄膜生长技术在硅基片上进行功能层材料的生长和制备； 3)利用半导体工艺对功能层材料进行光刻刻蚀，完成图案化，形成功能层； 4)将生物兼容薄膜与硅基片上的功能层贴合； 5)将生物兼容薄膜与带有功能层的硅基片一起放入牺牲层刻蚀液中，刻蚀牺牲层，使生物兼容基底层(5)与功能层结合； 6)在功能层预留的引出电极处接入外接导线； 7)用生物兼容薄膜对器件进行封装，形成生物兼容封装层(I)，完成器件制备。
10.如权利要求9所述一种制备基于生物兼容薄膜的柔性可延展电子器件的方法，其特征在于，其中第4)-5)步功能层与生物兼容基底层(5)集成时利用转印技术实现。
【专利摘要】一种基于生物兼容薄膜的柔性可延展电子器件及制备方法，属于柔性可延展电子器件技术领域。本发明的技术特点是利用生物兼容薄膜作为柔性可延展电子器件的封装层和基底层，还可在封装层和功能层之间设置一层用于增强与功能层之间界面强度的粘结层以及在生基底层下面设置一层用于增强器件与待测物体表面附着力的附着层；功能层采用柔性可延展结构；其制备过程主要采用基于溶液转印技术实现功能层与柔性基底集成。本发明从结构上保持甚至提升了其柔性可延展性，同时其防水透气、低致敏性等生物兼容特性使得它可以在人体表面正常工作长达24小时以上，而不带来异物感和不舒适感，可以避免由于生物兼容性差带来的皮肤浸渍、发红或其他过敏反应。
【IPC分类】A61B5-00, A61B5-01
【公开号】CN104523227
【申请号】CN201410811947
【发明人】冯雪, 陈颖, 苏红宏, 陆炳卫
【申请人】清华大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月22日