柔性器件基底预应变和各参数对蛇形结构延展性的影响

为了提高柔性电子器件在大变形过程中的可变形性,防止失效破坏,本文以完全粘结的蛇形结构为例,利用ABAQUS有限元软件建立了金属薄膜交联导体-基底的三维有限元模型,研究了金属导体在基底预应变作用下的延展性,计算出导体和基底的不同材料和几何参数(基底厚度ts(500μm~3000μm)、导体宽度wm(1μm~4μm)、导体厚度tm(0.25μm~6μm)、长间距比α(0~3))下蛇形结构的弹性延伸率(εs)大小,并利用Origin软件得出了各参数与弹性延伸率的关系曲线。结果表明:弹性延伸率随着基底弹性模量、金属厚度的增加而减小,随着导体弹性模量的增大而增大,当金属厚度tm<0.45μm时,弹性延伸率超过100%,导体延伸率受基底厚度、金属宽度影响较小;当长间距比α<1时延伸率随着α的增大而增大,α>1时基本保持不变。根据这些结果可进一步优化系统结构,使系统获得最大延展性。数值模拟结果也说明了基底预应变能显著提高蛇形交联导体的弹性延伸率。     

柔性电子器件的应用、结构、力学及展望

新的结构布局在延展性要求极高的器件中具有很大的应用潜力, 而使用较成熟的刚性技术制成的器件很难达到延展性要求. 将柔性技术应用到刚性电路中产生具有相同性能且能拉伸、压缩和弯曲的柔性集成电路, 这在健康监测器和表皮电子系统等领域具有重要的应用. 优化柔性电路结构, 研究其力学性能能提高系统的延展性. 本文对这些系统的应用、柔性电路的结构布局、力学行为进行总结概述. 最后, 就柔性电子器件未来研究的方向提出几点观点.