柔性电路常见的制备方法及对比

涂嘉成　居吉乔　王菲

【摘要】柔性电子技术是一场全新的电子技术革命，近几年柔性电子器件以其可弯曲、可延展等独特的形变能力，成为了电子、力学、材料学和物理学等学科的研究热点，吸引了大批研究人员的关注，而且柔性电子器件涉及领域也非常广泛，在信息、能源、医疗、国防等众多领域都有应用。

【关键词】柔性电子 电路制备 对比

一、柔性电子概念

任何具有柔性的器件都可称为柔性电子器件，且于此相关的材料也可以称为柔性电子材料。柔性电子可以说是通过丝网印刷、喷墨打印、静电纺丝、转移压印等某些工艺，实现有机或无机电子材料或器件制作到柔性基材上，在器件基材可承受形变范围内，保持相同的性能被称为柔性电子。而实现柔性电子的方法一般有以下四种：通过柔性材料本身来制作柔性器件；通过转印技术，利用硅等硬薄膜条，在弹性软基底上形成周期正弦曲线来获得柔性；根据岛桥结构，用可弯曲导线把微电子连接起来获得柔性；利用开放网格结构，将硅基半导体薄膜本身设计成开放网格式的结构而获得柔性。

二、柔性电路的制备

1.软刻蚀法：软刻蚀法是微接触印刷技术、纳米压印技术、软成型技术、溶剂辅助微模塑等的总称，为平面和曲面上的微米和纳米图案提供了简便、有效的低成本的制作途径。微接触印刷，主要用于结构简单的图案可大规模的制备需求。基本原理是利用弹性模板结合自组装单分子层技术在基片上印刷图形。纳米压印，采用刚性模板代替弹性模板进行压印的技术，包含弹性模板压印和图案转移（或残余光刻胶去除）两个步骤。在基片涂上一层聚合物，使有刻有目标的纳米图形的硬质板，在高于聚合物玻璃化转变的温度下，对基片聚合物涂层压印，形成目标图形。再脱去硬质板而得到纳米图案。

2.丝网印刷：丝网印刷具有设备简单、操作方便，印刷、制版简易且成本低廉、适应性强等优点，在电子领域应用广泛。在柔性电路中是利用不同网孔目数的丝网制作成丝网模板，然后利用木制或铁制的硬质方框将丝网四周固定，再将丝网拉伸。一般将基材贴附于硬质平面上，将有图案的丝网模板贴附在柔性基材上，接着将所制备的导电油墨涂覆在丝网图案上，这样就形成了导电图案，从而制得柔性电路。

3.喷墨打印图案化：是利用导电墨水，借助喷墨打印机将导电油墨打印成电路图案。常用银纳米粒子等导电物质制作成合适密度和粘度的墨水，借助打印机将电路图案打印在柔性基材上，制备柔性电路。

4.激光定向烧结法：首先将氧化的石墨烯涂覆DVD盘的表面，待氧化石墨烯在光盘的表面形成一层薄膜后，用先设计好的激光路径，在DVD光盘上做定向地烧结的激光运动，让激光的高温把路径下的氧化石墨烯还原，进而形成导电的还原石墨烯（rGO），最后形成还原石墨烯柔性电路。

5.Ag NWs/PDMS法：通过丝网印刷配制好Ag NWs浆料，然后在洁净的玻璃基底表面印刷出所需制备的电路结构，再通过真空烘烤150℃，加热一小时后再彻底去除浆料中的有机溶剂，得到Ag NWs导电网络结构图形。接着在印刷图案表面浇筑新鲜配制的液态PDMS溶液，待PDMS溶液充分进入Ag NWs导电网络的空隙中后，再用60℃低温加热4h固化PDMS，最后从玻璃基底表面整体剥离，即可得到了可拉伸的电路圖结构。

6.Ag纤维法：模板法是指以模板为主体，构造有效、可调控合成的纳米材料的形貌、结构和尺寸，能够影响材料性能的一种合成方法。在Ag纤维柔性电路的制作中，先采用模板法制备Ag纤维，再将其放置于玛瑙研钵中，经4 8h充分的研磨。然后将混合有机溶剂加入研磨后Ag纤维中，进行研磨，得到配制的Ag纤维与混合型有机溶剂的浆料。最后将该Ag纤维/混合型有机溶剂浆料利用丝网印刷技术在PET柔性基板上印刷电路进行处理，并且在这个处理过程中要提供300℃的低温环境，最后就可以制备Ag纤维柔性电路。

三、柔性电路制备方法比较

我们研究了常用的柔性电路制备方法并进行一个优缺点比较，现在下表中列出。

虽然柔性电路的制备方法多样，但是找到一种制备简单的，成本低，无污染，等高效的制备方法才是我们对其方法研究探讨的根本目的。总之柔性电子学的出现为航天领域，医疗领域，传感器，微电子领域等注入了新活力，推动了电子领域的进一步发展。相信在不久的将来，我们可以看见柔性电子所做的电子产品在我们生活中实现，为我们生活带来更便捷，更智能化的生活方式。