柔性电路的曙光——弹性互连技术

弹性互连技术 柔性电路的曙光

近日，欧洲跨院校微电子中心（位于比利时的Leuven）和根特大学（位于比利时根特）的研究人员设计并制造出了一种弹性互连电路，这种电路可以实现伸缩率达50%～100%，而不影响电阻值。该研究是近期开始的SWEET（嵌入纺织物的可伸缩可洗涤电子电路）项目的一部分，科学家们希望所研究的可伸缩互连技术能够形成具有弹性的、可洗涤的电子电路和器件，以便将其植入皮肤下或者集成到衣服和其他织物内。

“对于生物医学和纺织类应用而言，如果电子电路不仅可以弯曲，而且具有弹性，那么使用者的舒适程度就会大大增强。” 研究人员说，“生物医学应用主要包括在皮肤下植入电子器件。”弹性点到点互连技术主要是一个基于二维弹簧形金属线的互连器件模型，嵌在一种高弹性的树脂薄膜内。

 

通过在一种弹性基础材料上嵌入马蹄形的金属线可以实现可伸缩式互连

实现方法

将感光耐蚀膜通过旋转喷涂的方式涂在铜箔上，再通过马蹄形光掩模板刻蚀出图案，这种形状相比其他形状（例如椭圆形）能够减少46%的拉力。另外，将每条导线分成四条并行导线的方式也增大了电路的弹性，不影响性能。

在电路表面电镀一层4μm厚的黄金，然后镀一层2μm厚的金属镍，以便将端接线焊接在互连线两端的PAD上。然后，将这种互连电路嵌入一种  0.5mm厚的弹性聚合物内，就可以得到3cm长的互连线路。

结束语

实验过程中，研究人员通过拉伸这种互连线路，使其金属线断裂而出现电气失效。研究人员在两种角度下测试了这种互连线路的弹性——0°（HO）和30°（H30）。最好的测试结果出现在一个H30样品上，它在失效前能够从3cm拉伸到6cm，拉伸了100%。

 

研究人员已经实现了50%以上的可能伸缩性，还验证了嵌入其他元件的可能性

一般来看，H30样本（马蹄形）比H0实验样本具有更好的性能，它能够达到72%的平均拉断伸长率，而H0样本只有52%。值得注意的是，在所有失效情况下，当拉伸率恢复0%时，互连线路的电导值都能够恢复。

SWEET项目开始于2007年3月，是一项为期三年耗资67.5万欧元的研究项目。研究者包括Dominique Brosteaux、Fabrice Axisa、Eva De Leersnyder、Frederick Bossuyt、Mario Gonzalez和Jan Vanfleteren。

弹性互连电路可以实现伸缩率达50%～100%，而不影响电阻值，由欧洲跨院校微电子中心（位于比利时的Leuven）和根特大学（位于比利时根特）的研究人员设计并制造。这项研究是该研究是近期开始的SWEET（嵌入纺织物的可伸缩可洗涤电子电路）项目的一部分，科学家们希望所研究的可伸缩互连技术能够形成具有弹性的、可洗涤的电子电路和器件，以便将其植入皮肤下或者集成到衣服和其他织物内。

　　“对于生物医学和纺织类应用而言，如果电子电路不仅可以弯曲，而且具有弹性，那么使用者的舒适程度就会大大增强。” 研究人员说，“生物医学应用主要包括在皮肤下植入电子器件。”弹性点到点互连技术主要是一个基于二维弹簧形金属线的互连器件模型，嵌在一种高弹性的树脂薄膜内。
　　通过在一种弹性基础材料上嵌入马蹄形的金属线可以实现可伸缩式互连
　　实现方法
　　将感光耐蚀膜通过旋转喷涂的方式涂在铜箔上，再通过马蹄形光掩模板刻蚀出图案，这种形状相比其他形状（例如椭圆形）能够减少46%的拉力。另外，将每条导线分成四条并行导线的方式也增大了电路的弹性，不影响性能。
　　在电路表面电镀一层4μm厚的黄金，然后镀一层2μm厚的金属镍，以便将端接线焊接在互连线两端的PAD上。然后，将这种互连电路嵌入一种 0.5mm厚的弹性聚合物内，就可以得到3cm长的互连线路。
　　结束语
　　实验过程中，研究人员通过拉伸这种互连线路，使其金属线断裂而出现电气失效。研究人员在两种角度下测试了这种互连线路的弹性--0°（HO）和30°（H30）。最好的测试结果出现在一个H30样品上，它在失效前能够从3cm拉伸到6cm，拉伸了100%。
　　研究人员已经实现了50%以上的可能伸缩性，还验证了嵌入其他元件的可能性
　　一般来看，H30样本（马蹄形）比H0实验样本具有更好的性能，它能够达到72%的平均拉断伸长率，而H0样本只有52%。值得注意的是，在所有失效情况下，当拉伸率恢复0%时，互连线路的电导值都能够恢复。
　　这种新的弹性互联技术的发展对于柔性电路材料来说，是一个值得期待的希望，它的发展将推动柔性电路材料发展到一个新的阶段。