客服
柔性聚合物材料技術(shù)解讀
在柔性無機(jī)微型LED 陣列器件中，半導(dǎo)體材料的剛體特性并沒有改變，器件的整體形變依賴于單元間電極連接和柔性材料的形變貢獻(xiàn)。柔性連接材料和柔性基底具有支撐和保護(hù)LED 陣列和電極連接的作用，柔性材料的機(jī)械形變承受能力直接決定了柔性LED 陣列器件的力學(xué)可靠性。有機(jī)聚合物材料具有低楊氏模量、高伸展率、良好穩(wěn)定性和絕緣性等優(yōu)勢，是愈加重要的MEMS 材料。使用聚合物材料作為柔性LED 陣列的基底和連接材料能夠滿足器件對機(jī)械形變的要求。在柔性電子器件中常見的柔性材料如下：
01
聚酰亞胺（PI）
聚酰亞胺具有脂肪族(線型)或者芳香族(環(huán)型)化學(xué)結(jié)構(gòu)，并且具有熱固性或者熱塑性。圖3.1(a)和3.1(b)分別為聚酰胺酸預(yù)聚體和固化后聚酰亞胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)，其中聚酰胺酸可溶于極性無機(jī)溶劑。為得到PI 最終的化學(xué)結(jié)構(gòu)，聚酰胺酸預(yù)聚體在高溫下(~300℃-500℃)亞胺化，亞胺化過程消除了可溶性并形成了環(huán)型芳香族結(jié)構(gòu)。PI 具有高玻璃轉(zhuǎn)化溫度、高溫穩(wěn)定性、化學(xué)惰性、低導(dǎo)電系數(shù)、低可溶性、低楊氏模量和高機(jī)械強(qiáng)度等眾多突出特性，已成為航空航天、微電子技術(shù)等領(lǐng)域的理想工程材料。PI 與MEMS 工藝具有良好兼容性，可作為掩膜材料、介質(zhì)層、隔離保護(hù)材料等，并且商業(yè)化的PI 膜在寬溫度變化范圍內(nèi)保持良好機(jī)械柔韌性，這為柔性電子器件的設(shè)計(jì)和制作提供了便利。聚酰亞胺有光敏型和非光敏型兩種?；瘜W(xué)改性后的PI 具有光敏特點(diǎn)，但光敏PI 在亞胺化過程中材料體積收縮大，相對而言非光敏PI 具有更高工藝精度?？紤]到PI 膜的高穩(wěn)定性，在柔性PI 膜上制作電子器件具有高可行性。
02
聚對二甲苯（帕利靈，Parlene）
聚對二甲苯是常用的電子器件保護(hù)涂層材料。利用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法制作的聚對二甲苯膜可以適用于銳角邊、裂縫和突出物等任意形狀。C 型聚對二甲苯對水分、化學(xué)成分和其他滲透分子有著非常低的滲透性，同時(shí)具有優(yōu)秀的電子兼容性和機(jī)械性能。并且，通過控制沉積參數(shù)可以將聚對二甲苯膜厚降低到幾個(gè)微米。因而它作為超薄柔性電子器件的基底材料非常有前景；
03
聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）
作為經(jīng)過充分研究的塑料材料，PET 已經(jīng)用于制備柔性電子器件。PET 的機(jī)械柔韌性可通過改變厚度等幾何參數(shù)而調(diào)整。由于良好氣體和液體阻擋能力及化學(xué)惰性，PET 是保證電子器件穩(wěn)定性的理想材料選擇。PET 基的柔性電子器件(如傳感器、驅(qū)動(dòng)器等)已成功制作，并且具備與傳統(tǒng)硬性基底器件相同甚至更優(yōu)的性能。
04
聚二甲基硅氧烷（PDMS）
PDMS 是商業(yè)化的硅基有機(jī)聚合物，其重復(fù)結(jié)構(gòu)單元為(CH3)2SiO[92]。PDMS 的固化是有機(jī)金屬交聯(lián)反應(yīng)，如圖3.3。硅氧烷低聚物包含乙烯基，而交聯(lián)低聚物包含至少三個(gè)硅氫鍵，鉑(Pt)基固化劑促進(jìn)Si-H鍵與硅氧烷的乙烯基結(jié)合形成Si-CH2-CH2-Si 鏈。固化后的PDMS 可以利用濕法腐蝕(腐蝕劑：四丁基氟化銨(C16H36FN)+n-甲基-吡咯烷酮(C5H9NO))或等離子體刻蝕(刻蝕氣體為CF4+O2)進(jìn)行表面結(jié)構(gòu)處理。PDMS 具有出色性能，如疏水性、良好的化學(xué)惰性、較高的物理穩(wěn)定性、絕緣性、生物相容性等，因而廣泛應(yīng)用于微流控器件、日化品添加劑等各種領(lǐng)域，并且已用于制作柔性和可伸展電子器件。PDMS 材料典型特性如表3.1 所示。
