一种双面“I”型复合结构的柔性基体的制作方法

本发明涉及柔性可延展电子(flexibleandstretchableelectronics)的技术领域，具体涉及一种双面“i”型复合结构的柔性基体。

背景技术：

柔性可延展电子(flexibleandstretchableelectronics)技术是将电子元件和连接电子元件的交联导体全部集成在柔性可延展基体上的新兴电子技术。与传统集成电子技术相比，其最突出的特点就是将核心电子器件集成在柔性基体上。柔性基体包括各种柔软的材料，如具有超弹性性质的塑料以及生物体的表层等。柔性基体取代传统刚性基板，使得施加在整个电子器件上的大尺度变形基本上全部通过柔性基体的变形和交联导体的面外失稳或扭曲大变形消化掉，核心电子元器件相对而言变形很小。因此柔性电子器件的设计突破了传统刚性基板的限制，使整个器件在承受大尺度的拉压、折叠、扭曲等变形的同时而保持原有功能基本不变。

本技术：
人在中国专利申请(专利申请号2017103362864)中提出了基于柔性基体结构化设计的空间薄膜太阳能电池器件的具有最佳变形隔离效应的基体设计方案，制造一种“i”型结构的柔性基体，该基体实现了单轴拉伸、双轴拉伸、扭转、弯曲等大变形行为下具有完全应变隔离效应，但是该“i”型结构的柔性基底不能满足具有双面结构的柔性电子器件的需求，不能达到对基体表面的充分利用，不符合先进微纳米系统对部件微型性和密集化的要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是单面“i”型结构的柔性基体不能满足具有双面结构的柔性电子器件的需求，提供一种双面“i”型复合结构的柔性基体，并且增加了柔性基体表面的电子器件占有率。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种双面“i”型复合结构的柔性基体，用作将电子元件和连接电子元件的交联导体合成集成的可延展载体，其特征在于，呈等间距方阵形式排布的多个连接柱连接于基底1的上表面和下表面，各连接柱体上均连接有岛体，同一表面连接的岛体之间由纵向和横向的沟槽分隔开来；位于基底下表面的连接柱体及其岛体与位于基底上表面的连接柱体及其岛体呈镜像对称；岛体的横向尺寸不小于连接柱体的横向尺寸。

在集成安装使用时，电子器件粘附在岛体之上，连接电子器件的交联导体藏于沟槽之中。

上述方案中，连接柱体均呈圆柱体、方形柱体、菱形柱体或者其它多边形柱体。

上述方案中，岛体呈圆柱体、方形柱体、菱形柱体或者其它多边形柱体。

上述方案中，基底、连接柱体和岛体为一体化结构。

上述方案中，基体、连接柱体和岛体都为超弹性的柔性聚合物。

上述方案中，岛体的厚度与基底的厚度之比为0.25～1。

上述方案中，岛体的厚度与连接柱体的厚度之比为0.5～1.5。

上述方案中，岛体与岛体之间沟槽的深度与宽度比为0.6～2。

上述方案中，连接柱体与连接柱体之间沟槽的深度与宽度比为0.2～2。

上述方案中，连接电子器件的交联导体由于面外失稳大变形藏于沟槽之间。

与现有技术相比，本发明不仅在实现单轴拉伸、双轴拉伸、扭转、弯曲等大变形行为下具有应变完全隔离效应，使得施加在基底上的大变形不会引起电子器件的大变形，对电子器件具有保护作用，大幅度延长了电子器件的使用寿命，而且可以同时在两侧贴附电子器件，增大了柔性基体的表面利用率，从而满足了有特定需求的两面柔性电子器件。

附图说明

图1是一种双面“i”型复合结构的柔性基体的立体结构示意图。

图2是一种双面“i”型复合结构的柔性基体的剖视图。

图中标号：10、基底；21和22分别为纵向沟槽和横向沟槽；31、32连接柱体；41、42岛体。

具体实施方式

一双面“i”型复合结构的柔性基体实施例如图1和图2所示，由基底10、纵横设置的多个沟槽、多个连接柱体和岛体组成。复合结构的柔性基体是具有良好延展性电子器件的基础，基底10对整个结构起到承载作用，承受单轴拉伸、双轴拉伸、扭转、弯曲等载荷。岛体是电子器件的集成平台。岛体(如图中41和42)的横向尺寸大于或者略大于连接柱体(如图中31和32)的横向尺寸。连接柱体主要起到应变完全隔离效应，使得施加在基底1上的大变形不会引起电子器件的大变形。同一表面连接的岛体之间由纵横分布的多条纵向沟槽(如21)和横向沟槽(如22)分隔开来。沟槽是实现单轴拉伸、双轴拉伸、扭转、弯曲等载荷过程中的延展作用。

由连接柱体和岛体组成的复合结构呈镜像分布于基底的两侧，集成安装时，电子器件可以粘附到基底上表面的岛体上，也可以粘附到基底下表面的岛体上，在实现应变完全隔离的前提下，满足了有特定需求的两面柔性电子器件，提高了结构性基体的有效面积占有率。

连接柱体均呈圆柱体、方形柱体、菱形柱体或者其它多边形柱体，在本发明优选实施例中，每个连接柱体均呈边长为400μm的方形柱体，等间距方阵形式排布于基底的上表面和下表面。岛体位于连接柱体之上，每个岛体呈圆柱体、方形柱体、菱形柱体或者其它多边形柱体，在本发明优选实施例中，每个岛体均呈边长为800μm的方形柱体。岛体和连接柱体都由沟槽分隔开。基底、连接柱体和岛体是一体化结构，都是由超弹性的柔性聚合物制成，本发明优选实施例中，采用具有耐腐蚀性、高透光性、超弹性等性能的pdms(聚二甲基硅氧烷的简称)制成。

由于基底对岛体的应变完全隔离效应的影响并不明显，所以岛体的厚度与基底的厚度之比控制在较大的范围内，如0.25～1。本发明实施例中，基底的厚度为200μm，岛体的厚度为100μm。连接柱体对岛体的高度选择性具有明显的影响，又考虑基体足够薄的前提下，选择岛体的厚度与连接柱体的厚度之比为0.5～1.5。本实施例中，连接柱体的厚度为100μm。岛体之间由沟槽隔开，且交联导体需要藏于沟槽之间，同一表面的岛体与岛体之间沟槽的深度与宽度比为0.6～2，同一表面连接的连接柱体之间沟槽的深度与宽度比为0.2～1。

在本发明中，安装电子器件时需要预先将复合结构的柔性基体拉伸，在有一定预应变的前提下粘附集成电子器件，在释放预应变后，交联导体由于面外失稳，弯曲到沟槽内，从而提高结构性基体的有效面积占有率。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种双面“I”型复合结构的柔性基体，包括基底、沟槽、连接柱体和岛体；连接柱体呈等间距方阵形式排布于基底的上表面和下表面；位于基底下表面的连接柱体和位于基底上表面的连接柱体呈镜像对称；连接柱体与连接柱体之间由沟槽隔开；岛体置于连接柱体之上；岛体的横向尺寸大于或者略大于连接柱体的横向尺寸；岛体与岛体之间由沟槽隔开；电子器件粘附在岛体之上，连接电子器件的交联导体藏于沟槽之中。本发明不仅在大变形行为下具有应变完全隔离效应，大幅度延长了电子器件的使用寿命，而且可以同时在两侧贴附电子器件，增大了柔性基体的表面利用率，从而满足了有特定需求的两面柔性电子器件。

技术研发人员：赵晋生;师明星
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2017.06.06
技术公布日：2017.08.18