作者：梁東星? ? ? ? ? ? ? 班級：1402019? ? ? ? ? ? ? ? 學號:14020199040
【嵌牛導讀】：柔性電子可概括為是將有機/無機材料電子器件制作在柔性/可延性塑料或薄金屬基板上的新興電子技術，以其獨特的柔性/延展性以及高效、低成本制造工藝，在信息、能源、醫療、國防等領域具有廣泛應用前景，如柔性電子顯示器、有機發光二極管OLED、印刷RFID、薄膜太陽能電池板、電子用表面粘貼(Skin Patches)等。與傳統IC技術一樣，制造工藝和裝備也是柔性電子技術發展的主要驅動力。本文就柔性電子的各個方面做一個簡單的介紹，讓大家對柔性電子有一個全面的認識。
【嵌牛鼻子】：新興電子技術 ? 柔性電子技術
【嵌牛提問】：未來柔性電子可能大規模生產并取代傳統半導體電子技術嗎？
【嵌牛正文】：
柔性電子技術是一門新興的科學技術。建立在柔性和可延性基板之上的新興電子技術通稱為柔性電子技術。由于其獨特的柔性和延展性，柔性電子系統在很多方面有著廣闊的應用前景。柔性電子（Flexible Electronics）又稱為塑料電子（Plastic Electronics）、印刷電子（PrintedElectronics）、有機電子（Organic Electronics）、聚合體電子（Polymer Electronics）等；是將有機/無機材料電子器件制作在柔性/可延性塑料或薄金屬基板上的新興電子技術。
在人們的印象中，有機材料，如塑料等，都是很好的絕緣體，很少有人會想到塑料也能導電。近年來，由于對導電高分子的研究有了新突破，有機材料可以從傳統的絕緣體變成可導電的半導體，柔性電子便應運而生。現代化學等技術的發展，促進了柔性電子這樣一門學科的發展。
柔性電子制造的關鍵包括制造工藝、基板和材料等，其核心是微納米圖案化（Micro- and Nanopatterning）制造，涉及機械、材料、物理、化學、電子等多學科交叉研究。柔性電子以其獨特的柔性/延展性以及高效、低成本制造工藝，在信息、能源、醫療、國防等領域具有廣泛應用前景，如柔性電子顯示器、有機發光二極管OLED、印刷RFID、薄膜太陽能電池板、電子報紙、電子皮膚(Skin Patches)/人工肌肉等。柔性電子除整合電子電路、電子組件、材料、平面顯示、納米技術等領域技術外，同時橫跨半導體、封測、材料、化工、印刷電路板、顯示面板等產業，可協助傳統產業，如塑料、印刷、化工、金屬材料等產業的轉型，提升產業附加值，因此柔性電子技術的發展必將為產業結構和人類生活帶來革命性的變化。
柔性電子技術是一場全新的電子技術革命，引起全世界的廣泛關注并得到了迅速發展。美國《科學》雜志將有機電子技術進展列為2000年世界十大科技成果之一，與人類基因組草圖、科隆技術等重大發現并列。美國科學家艾倫黑格、艾倫?馬克迪爾米德和日本科學家白川英樹由于他們在導電聚合物領域的開創性工作而獲得2000年諾貝爾化學獎。
柔性電子與傳統電子制造的區別
目前電子產業基本上都是屬于傳統的半導體產業，制造用到的設備相當龐大，且費用高昂，制造效率低；整個柔性電子的概念是希望能夠把傳統半導體產品、組件及線路用印刷的方式來替代。主要從三方面來看柔性電子與傳統電子電路不同之處：
（1）應用前景
一旦將很柔軟的基材應用在設計方面或把線路做成無形的或可折迭的東西，那就跟傳統的硬式基材有很大的不同。
（2）制造成本
采用卷到卷印刷工藝，并且在材料的使用上也可避免像光刻技術浪費95%以上材料的問題，而采用印刷方式印制上去的面積則等同于使用的面積，其使用率在90% 以上，以長期發展角度來看，印刷方式會比傳統光刻技術的成本低很多；硅CMOS晶元一般造價為10＄/cm2，復合半導體甚至更貴，柔性電子實現的理想造價為0.1＄/cm2，從造價就可以看出柔性電子的巨大優勢。
（3）投資角度
傳統的半導體廠動不動就要數十億甚至上百億的投資，但印刷的方式就像傳統的印刷只要投資數千萬就可把基本的規模建立起來。要強調的是印刷所要用的油墨跟傳統的印刷不一樣，需要特別研制，開發初期成本由于量少也比較高，但批量生產后成本就會變得較低廉了。
柔性電子系統的結構和材料
柔性電子技術雖然可應用于不同領域，但是其基本結構相似，至少包含以下4個部分：電子元器件、柔性基板fflexible substrate)、交聯導電體finterconnect)和黏合層。
柔性電子系統結構
以下分別介紹柔性電子系統結構的4個主要部分。
1、電子元器件
電子元器件是柔性電子產品的基本組成部分，包括電子技術中常用的薄膜晶體管、傳感器(sensor)等。
這些電子元器件與傳統電子技術的元器件沒有本質差別，部分元器件采用無機半導體材料(如硅)，由于其材質較脆，在變形過程中易于發生脆斷，所以它們通常不直接分布在電路板上，而是先安放在剛性的微胞元島(cell island)上，然后承載元器件的微胞元島再分布在柔性基板上，這樣做的好處在于有利于保護電子元器件，避免其在彎曲過程中損壞。當然，有些電子元器件也可以直接分布在柔性基板上，例如部分薄膜晶體管，由于自身特性，可以直接承受一定的應變而不影響其功能。
與傳統微電子技術相比，在柔性電子技術中，有機電子元器件的使用是一個顯著的特點，其中有機薄膜晶體管forganic thin film tran—sistor，OTFT)占據著十分重要的地位，有機材料的使用為減小元器件重量和厚度，提高其柔韌性和延展性創造了條件。
2 ?、柔性基板
柔性基板是柔性電子技術不同于傳統電子技術的最突出的地方。它具有傳統剛性基板的共同特點，首先就是絕緣性：絕緣的柔性基板保證電子設備在使用過程中不至于漏電，既確保其能正常工作，又能保證其使用的安全性。
其次是較高的強度：無論在哪種電子技術下，基板所起的作用相當于骨架的作用，沒有較高的強度做保障，就不能保證其正常使用。
再次就是廉價性：基板材料是電路中使用最多的材料之一，只有使用價格低廉的材料才能有效的降低電子產品的成本。
除了上述基板的共同特點以外，柔性基板還有其自身獨有的特性。首先是柔韌性：柔性電子系統的柔韌性主要通過基板表現出來，對柔韌性要求不同的產品可使用不同材質的基板；例如，電子皮膚通常采用柔性非常強的硅有機樹脂(Si1icone)，而柔性電子顯示器對柔性的要求較電子皮膚弱，多采用聚對苯二甲酸乙二醇酯材料(PET)俗稱聚脂。
其次是薄膜性：雖然稱為基板，但其在尺寸上已不再是“板”，而是薄膜；柔性電子系統的基板通常在1mm 左右，既降低了材料的成本，又減輕了產品的重量．
鑒于上述考慮，柔性基板采用高分子聚合物是理想的選擇．目前可供選擇的柔性基板材料包括杜邦公司的Kapton聚酰亞胺(Polyimide，PI)薄膜材料，聚二甲基硅氧烷，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等等，它們都能夠很好的滿足絕緣性、柔韌性以及強度要求。
3、 交聯導電體
電子元器件先分布在剛性的微胞元島上，許多個這樣的微胞元島再分布于柔性基板之上，這些微胞元島并不獨立存在，它們由交聯導電體連接，從而組成一個完整的柔性電路，也就是說交聯導電體在柔性電子系統中起到了電線的作用。交聯導電體以金屬薄膜的形式附著在柔性基板上。
4?黏合層
柔性電子系統各種組成部分的結合需要黏合層，而黏合層對交聯導電體和柔性基板的結合尤其重要。
柔性電子系統的黏合層應具有以下特性：
(1)耐熱性．
柔性電子產品在裝配和使用過程中，不可避免的要經歷高于常溫的環境，一定的耐熱性是必要的。
(2)結合力。
由于柔性電子產品在使用過程中要不斷的經受拉壓彎曲變形，而經黏合層連接的兩個薄層通常具有不同的力學性能，如果結合力不夠大，必然導致兩個薄層的相對滑動甚至剝離。
(3)彎曲能力。
黏合層本身是柔性電子系統結構的一個組成部分，其自身的彎曲能力對整個結構的彎曲能力具有重要影響。目前柔性電路中常用的黏合層材料主要有丙烯酸樹脂和環氧樹脂。
5 、覆蓋層
覆蓋層(又稱封裝層)主要保護柔性電路不受塵埃、潮氣或者化學藥品的侵蝕，同時也能減小彎曲過程中電路所承受的應變，而最近的研究表明覆蓋層能夠減小柔性電路中剛性微胞元島fcellisland)邊緣的應力強度，并且能夠抑制其與柔性基板的分離(delamination)。
根據柔性電子系統的特點，需要覆蓋層能夠忍受長期的撓曲，因此覆蓋層材料和基板材料一樣，抗疲勞性必需滿足一定要求。另外，覆蓋層覆蓋子蝕刻后的電路之上，因而要求其具有良好的敷形性，以滿足無氣泡層壓的要求。用于覆蓋層的常用材料為丙烯酸樹脂、環氧樹脂以及聚酰亞胺等。
柔性電子系統的制備工藝
與傳統IC技術一樣，制造工藝和裝備也是柔性電子技術發展的主要驅動力。柔性電子制造技術水平指標包括芯片特征尺寸和基板面積大小，其關鍵是如何在更大幅面的基板上以更低的成本制造出特征尺寸更小的柔性電子器件。
柔性電子制造過程通常包括: ?材料制備→沉積→圖案化→封裝, ?可通過卷到卷(R2R)基板輸送進行集成。柔性電子制造主要關注生產成本、生產效率、可實現的特征尺寸, ?以及有機材料的相容性等因素. ?近年來, ?由于活性材料及其圖案化技術的突破, ?柔性電子制造技術得到了長足的發展。
柔性電子制造的核心是薄膜晶體管(TFT)制造,?其關鍵制造技術是制作源漏極間溝道長度的高分辨率圖案化技術, ?直接影響輸出電流、開關速度等器件性能. ?在有機半導體圖案化過程中, ?特別需要消除寄生漏電和減少串音, ?以確保高的開關比. ?大多數應用要求有機薄膜晶體管(OTFT)溝道長度小于10 μm.?現有的圖案化技術包括光刻、蔭罩、打印(微接觸印制和噴印)等。
柔性電子的未來發展
近幾年柔性電子市場規模迅速擴張，成為一些國家支柱產業。結合高效低成本的制造工藝，柔性電子器件在信息、能源、醫療、國防等領域具有廣泛的應用前景，如柔性顯示器、電子皮膚、印刷電子標簽、柔性薄膜太陽能電池等。應用了柔性電子的智能硬件不斷發展，從平板型、曲面型逐漸向可彎曲、可卷曲方向發展，產生了全新的形態和功能。柔性系統可大幅度減少智能硬件成本和體積，增強新能力和改善現有能力，使得智能硬件和物理世界實現前所未有的深度融合
伴隨著柔性電子技術的發展，各種電子產品應運而生。正如微電子技術為大規模集成電路和計算機芯片技術提供技術平臺一樣，柔性電子技術為新產品的研發提供了嶄新的的技術平臺。
