柔性电子元器件的制作方法

本实用新型涉及柔性技术领域，尤其是一种柔性电子元器件。

背景技术：

柔性电子作为未来个性化可穿戴医疗装备的核心技术，得到了广泛的关注和各方面的支持。柔性电子元器件(包括电路、传感器、电极、芯片等等)具有皮肤亲和性好，可拉伸，可弯折等作为器件方面的优点。目前对于柔性电子元器件的需求不在满足于可弯折，可拉伸等功能，柔性衬底材料的研究也是柔性电子领域的重要部分。

目前的柔性衬底材料特性是可拉伸，可弯折，受力分布均一且不具有方向性，这种特性导致了电子器件和导线的受力分布一致，这能够拨正柔性基底及柔性导线在较大范围形变的条件下不会发生断裂，但柔性电子元器件内的柔性电路在很小的形变范围小就会损坏。这种情况导致在外力作用下，柔性电路受力饱和而导线的拉伸性能尚未发挥。其次，在外力冲击下柔性电路相对导线更厚，首先承受了更多的冲击力，但柔性电路相对吸能能力比较差，在外力冲击下容易破损失效。在现有技术中，为了保证柔性电路在冲击下不受损害，需要制作较厚的柔性保护层，这一方面增加了柔性电子元器件的厚度，另一方面又会对柔性电子元器件的弯折性能造成影响。因此，柔性电路在受冲击时易于破损的性质已经成为限制柔性电子元器件发展的主要因素。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种柔性电子元器件，该柔性电子元器件在保证弯折性能的同时，能够为电路提供较好的抗冲击能力。

本实用新型提供了一种柔性电子元器件，包括壳体及设置于所述壳体内的电路，所述壳体及所述电路之间形成有蜿蜒延伸的流道，在所述流道内填充有非牛顿流体，所述蜿蜒延伸的流道设置于所述电路的上表面与所述壳体的顶面之间，和/或所述电路的下表面与所述壳体的底面之间。

进一步地，在所述壳体内设置有垫片层，所述电路夹设于上下两个所述垫片层之间，所述蜿蜒延伸的流道形成于所述垫片层与所述壳体之间。

进一步地，所述蜿蜒延伸的流道呈波浪形、蛇形、方波形、锯齿形、正弦波形或s形。

进一步地，所述蜿蜒延伸的流道均沿同一方向延伸。

进一步地，所述蜿蜒延伸的流道呈自相似延伸。

进一步地，所述蜿蜒延伸的流道呈n阶自相似延伸。

进一步地，所述非牛顿流体为有机聚合物溶液、陶瓷浆或油墨材质的非牛顿流体。

进一步地，所述非牛顿流体的有机聚合物溶液包括聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龙6、pvs、赛璐珞、涤纶、橡胶溶液的一种。

进一步地，所述电路为通过磁控溅射、cvd、pvd或3d打印方法形成的电路。

综上所述，在本实用新型中，通过在壳体内形成蜿蜒延伸的流道，并在流道内填充非牛顿流体，这能够使得柔性电子元器件对于作用力的抗性具有各向异性，使得柔性电子元器件在保证弯折性能的同时，在特定方向上保持其拉伸性能，但在其它特定方向上能够较好地对电路进行保护。另外，本实用新型采用电路夹设于两个垫片层之间的结构，该结构可分开制作各组件，然后叠加，制备工艺相对简单。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1所示为本实用新型第一实施例提供的柔性电子元器件的主视结构示意图。

图2所示为图1中柔性电子元器件的俯视结构示意图。

图3所示为本实用新型第二实施例提供的柔性电子元器件中流道的结构示意图。

图4所示为本实用新型第三实施例提供的柔性电子元器件中流道的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，详细说明如下。

本实用新型提供了一种柔性电子元器件，该柔性电子元器件在保证弯折性能的同时，能够为柔性电子元器件中的电路提供较好的抗冲击能力。

图1所示为本实用新型第一实施例提供的柔性电子元器件的主视结构示意图，图2所示为图1中柔性电子元器件的俯视结构示意图。如图1及图2所示，在本实用新型的第一实施例中，柔性电子元器件包括壳体10及设置于壳体10内的电路20，在壳体10及电路20之间形成有蜿蜒延伸的流道30，在流道30内填充有非牛顿流体40。

在本实施例中，由于在电路20及壳体10之间形成有蜿蜒延伸的流道30，在流道30内填充有非牛顿流体40，由于非牛顿流体40的形变速率与产生的反作用力呈反函数关系，非牛顿流体40受到的冲击力越大，其产生的抵抗冲击的力也越大，而由于蜿蜒延伸的流道30的存在，非牛顿流体40也会呈现蜿蜒延伸的形状，如图2所示，在该流道30所在的平面，若柔性电子元器件受到沿蜿蜒延伸的流道30的延伸方向的作用力，则由于流道30的存在，非牛顿流体40会在多个方向上受到流道30的侧壁施加的压力，非牛顿流体40产生的抗性较低，会随着流道30一起产生形变，因此，在该方向上，非牛顿流体40不会产生明显的作用，非牛顿流体40不会在该方向上对柔性电子元器件的拉伸性能产生明显的影响；当在该流道30所在的平面，若柔性电子元器件受到垂直于蜿蜒延伸的流道30的延伸方向的作用力，此时，非牛顿流体40会对该作用力产生较大的抵抗力，这能够抵抗在垂直于蜿蜒延伸的流道30的延伸方向上对壳体10内部电路20的冲击，对电路20进行保护；在柔性电子元器件受到垂直于蜿蜒延伸的流道30所处平面的方向，即z方向的作用力时，由于该作用力直接作用到流道30所处的平面上，非牛顿流体40同样会对该方向的作用力产生较大的抵抗力，能够在z方向上对壳体10内的电路20进行保护。综上所述，通过蜿蜒延伸的流道30的设置，并在流道30内填充非牛顿流体40，能够在流道30所在平面内，垂直于流道30的延伸方向，以及垂于与流道30所在平面的方向，对施加的作用力产生抵抗力，继而对电路20进行保护，而在流道30的延伸方向不对柔性电子元器件的拉伸性能产生影响，与此同时，又因为非牛顿流体40具有流动性能，在较为缓慢的弯折及拉伸过程中，不会对电路20的原有性能造成影响，因此，这又能够保证柔性电子元器件自身的弯折性能。该种各向异性的保护方式，能够适用于需要在一个方向上相应较大的拉力进行拉伸形变，而在其它方向上需要对电路20进行保护的柔性电子元器件中，如贴附于膝盖、肘部等关节处的柔性电子元器件中。

请继续参照图1，在本实施例中，蜿蜒延伸的流道30设置于电路20的上表面与壳体10的顶面之间，和/或电路20的下表面与壳体10的底面之间。

进一步地，为了便于流道30的设置，在本实施例中，在壳体10内还设置有垫片层11，电路20夹设于上下两个垫片层11之间，蜿蜒延伸的流道30形成于垫片层11与壳体10之间。该中结构可事先分层制作电路20及垫片层11，然后将其组装并放置于壳体10内，这能够简化制备工艺。

请继续参照图2，为了使本实施例中柔性电子元器件对于作用力的各向异性更加的明显，在本实施例中，蜿蜒延伸的流道30呈波浪形，该波浪形的流道30均沿同一方向延伸，如在图2中，波浪形的流道30均沿y方向延伸，也即，在流道30的延伸方向，当受到作用力时，流道30可以随着电路20一起拉伸或收缩，流道30内的非牛顿流体40不会产生较大的抵抗力。而在x方向及z方向，非牛顿流体40则会对受到的作用力产生较大的抵抗力，以对电路20进行保护。

在本实施例中，电路20可以为金、银、铜、铂等金属单质，或镓铟锡合金等液态合金，或ito，azo等无机金属氧化物，或pedot、导电银浆、结构导电聚合物(pan\pe、ppy\ps)等有机导电材料，或石墨烯、碳纳米管等碳基导电材料制成。电路20可以由上述材料通过磁控溅射、cvd、pvd、3d打印等方法形成。其中，磁控溅射、cvd、pvd为标准的半导体工艺，具有制备工艺精确、成本低、可批量化生产等优点，而3d打印方式具有工艺简单、可靠性高等优点。

壳体10可以为pdms、pet、pe(聚乙烯)、聚丙烯(pp)，聚亚酰胺(pi)等有机聚合物或pla(聚乳酸)，聚丙烯酰胺等水凝胶材料注塑而成。

非牛顿流体40可以由聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龙6、pvs、赛璐珞、涤纶、橡胶溶液等有机聚合物，或陶瓷浆、纸浆、油漆、油墨等轻工业材料制作而成。有机聚合物溶液、陶瓷浆、油墨的流动性、黏度密度等性能可调，可加入其他功能性材料或颗粒，如加入磁性材料使其对外界磁场进行感知。

综上所述，在本实施例中，通过在壳体10内形成蜿蜒延伸的流道30，并在流道30内填充非牛顿流体40，这能够使得柔性电子元器件对于作用力的抗性具有各向异性，使得柔性电子元器件在保证弯折性能的同时，在特定方向上保持其拉伸性能，但在其它特定方向上能够较好地对电路20进行保护。

图3所示为本实用新型第二实施例提供的柔性电子元器件中流道30的结构示意图，如图3所示，本实用新型第二实施例提供的柔性电子元器件与第一实施例提供的基本相同，其不同之处在于，在本实施例中，蜿蜒延伸的流道30不为波浪形，如图3所示，为了便于理解，图3中以一条线来代替流道30以对流道30的形状进行了简化，流道30的形状也可以为方波形。

可以理解地，在其它实施例中，蜿蜒延伸的流道30还可以但不限于为呈蛇形、锯齿形、正弦波形、s形等，只要其呈现蜿蜒延伸延伸即可。

图4所示为本实用新型第三实施例提供的柔性电子元器件中流道30的结构示意图，如图4所示，本实用新型第三实施例提供的柔性电子元器件与第一实施例基本相同，其不同之处在于，在本实施例中，蜿蜒延伸的流道30呈自相似形延伸，以自相似方波形为例，在自相似方波形的y方向上，即图4中竖直方向上可以分割出与整体方波形相似的图形(见图4虚线框内)，这样能够使流道30更加蜿蜒延伸，同时还能够依据实际情况对柔性电子元器件对作用力的各向异性进行调节。如在图4中，由于在y方向上也具有蜿蜒延伸的形状，因此，在y方向上也具有一定的拉伸性能，同时，由于非牛顿流体40的存在，其同时还在较为猛烈的作用力下具有较好的抗冲击性能。

可以理解地，蜿蜒延伸的流道30也可以但不限于为自相似蛇形、自相似锯齿形、自相似波浪形等。

进一步地，蜿蜒延伸的流道30的自相似形可以为n阶自相似形(n为正整数)，也即，在原始图形的一个部分内，还可以继续细化为多个与原始图形相似的图形，如图4所示，其在原始图形的一个部分内，如矩形框内，可以细化出一个与原始图形相似的图形，因此，可称之为二阶自相似图形。

综上所述，在本实用新型中，通过在壳体内形成蜿蜒延伸的流道，并在流道内填充非牛顿流体，这能够使得柔性电子元器件对于作用力的抗性具有各向异性，使得柔性电子元器件在保证弯折性能的同时，在特定方向上保持其拉伸性能，但在其它特定方向上能够较好地对电路进行保护。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。