近期,加州大學圣巴巴拉分校的研發人員基于傳統制備工藝,實現了多層可拉伸電路的制備,并成功制備了LED陣列的可拉伸化。這種工藝不但可以實現高達260%的最大拉伸效率,同時基于傳統工藝結合制備的方式也有非常大的商業化潛力。
圖 1 三維可拉伸電路板結構和LED陣列顯示過程——多層電路的制備與測試,(a)LED和晶體管陣列layout圖,(b)可拉伸電路的電路層級圖,(c)在硬質襯底上進行的功能測試效果圖,(d,e,f)交差金屬絕緣隔離結構側視圖和顯微鏡圖,(g,h,i)多層金屬上下穿孔連接結構測試圖和顯微鏡圖片
圖2硅膠封裝的過程結構示意圖。(a)在硬質基底上進行硅膠封裝示意圖,(b)將硅膠封裝后的可拉伸電路部分從PMMA硬質基底上進行分離,以及(c)分離后獲得的器件整體照片,(d)單個顯示單元的放大圖片,可以清晰看到LED陣列和晶體管,并且進一步放大后可以清晰看到電路絕緣交差部分(e)和上下穿孔部分(f)的細節圖。
圖3 使用3D可拉伸電路工藝制備的可變形的LED陣列。這種工藝制備的顯示陣列可以實現任意的形狀變化,并且不會影響其功能性展示。
邏輯電路都要涉及到電路板的設計與制備。傳統電路板多為剛性印刷電路板(PCB),是由多層金屬電路組成,并且電路之間通過絕緣層和孔道進行隔絕和連通。然而,隨著可穿戴市場的快速發展,未來對于可穿戴產品的要求是能夠實現柔性、可拉伸,以及與人體表面的良好的界面接觸等特性,而傳統的剛性電路板難以滿足這些需求,研發符合這些需求的柔性電路板就顯得尤為迫切。目前的柔性電路工藝都會涉及到復雜的材料和工藝,所制備的柔性電路的穩定性和可靠性都難以滿足未來的需求。另外,缺乏可靠的制造工藝,目前制備的柔性電路多集中于單層導電電路的制備,還不能實現復雜的電路集成。例如,即使最簡單的功能有源矩陣也需要至少兩層可拉伸電路集成。因此,目前存在迫切的需求用來開發多層的柔性電路。
責任編輯:lw
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