一种电子器件及其制备方法与流程

本发明属于电子电路领域，尤其涉及一种电子器件及其制备方法。

背景技术

随着近年来电子技术的不断发展，用户对于电子设备的需求也在不断深化。例如从传统的PCB刚性电路板到FPC柔性可挠性电路板，再到目前较为火热的柔性可拉伸电路板技术，都在得到不断开展与进步。

但上述技术中的电子电路，目前还是以平版为主，电子电路需要水平铺设，占用空间较大，不利于电子电路的小型化。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种电子器件,以解决现有技术中的电子电路不利于器件小型化发展的问题。

在一些说明性实施例中，所述电子器件，包括：柔性囊状基材、以及附着在所述柔性囊状基材的囊壁上的液态金属柔性可拉伸电路；其中，所述柔性囊状基材的内部可构成封闭腔体，并且在腔内压力变化时产生收缩或膨胀，驱使所述液态金属柔性可拉伸电路进行相应的收缩或展开。

在一些可选地实施例中，所述柔性囊状基材为一体成型。

在一些可选地实施例中，所述柔性囊状基材的内腔为封闭结构。

在一些可选地实施例中，所述柔性囊状基材的囊壁在腔内压力变化时发生的收缩，包括：囊壁折叠，以及带动附着在囊壁上的液态金属柔性可拉伸电路产生与囊壁一致的折叠。

在一些可选地实施例中，所述囊壁折叠为非规律性折叠。

在一些可选地实施例中，所述柔性囊状基材为可拉伸材质，其通过不同的膨胀拉伸程度改变所述液态金属柔性可拉伸电路的电路结构。

在一些可选地实施例中，所述电路结构的改变至少包括局部线路的断开和/或连接。

在一些可选地实施例中，所述液态金属柔性可拉伸电路包括至少两个液态金属单元电路，并由所述至少两个液态金属单元电路拼接组合而成；其中，每个液态金属单元电路独立印制成型。

本发明的另一个目的在于提出一种电子器件的制备方法，以此实现上述电子器件。

在一些说明性实施例中，所述电子器件的制备方法，包括：选择一柔性囊状基材；保持所述柔性囊状基材处于张紧或膨胀状态，然后在所述柔性囊状基材的囊壁上印制形成液态金属柔性可拉伸电路。

在一些可选地实施例中，所述在所述柔性囊状基材的囊壁上印制形成液态金属柔性可拉伸电路，包括：根据所述柔性囊状基材的待印制区域的异型程度，将所述液态金属柔性可拉伸电路分拆成至少两个液态金属单元电路；对所述至少两个液态金属单元电路分别通过移印的方式单独印制其目标区域上，并在所述柔性囊状基材的囊壁上拼接组合形成所述液态金属柔性可拉伸电路。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优势：

本发明实施例中的电子器件通过将液态金属可拉伸电路形成在可收缩与膨胀的柔性囊状基材的囊壁上，液态金属可拉伸电路可在其囊壁的收缩与膨胀状态下实现收缩与展开，避免了传统电子电路在水平方向上占用过大面积的问题，提升了电子器件的空间适应度。另一方面，本发明实施例中的电子器件由于可以进行收缩，进而提升电子器件的收纳性和便携性，以及可以满足狭小空间方面的应用。

附图说明

图1是本发明实施例中的电子器件的示例一；

图2是本发明实施例中的电子器件的示例二；

图3是本发明实施例中的电子器件的示例三；

图4是本发明实施例中的电子器件的示例四；

图5是本发明实施例中的电子器件的示例五；

图6是本发明实施例中的电子器件的示例六。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

需要说明的是，在不冲突的情况下本发明实施例中的各技术特征均可以相互结合。

本发明实施例提供了一种电子器件，具体地，如图1-2，图1为本发明实施例中电子器件的示例一；图2为本发明实施例中电子器件的示例二。该电子器件，包括：柔性囊状基材1、以及附着在所述柔性囊状基材的囊壁上的液态金属柔性可拉伸电路2；其中，柔性囊状基材1的内部可构成封闭腔体，并且在腔内压力变化时产生收缩或膨胀，以此驱使液态金属柔性可拉伸电路2进行相应的收缩或展开。其中，参见图1-2，图1示出了电子器件在张紧/膨胀状态的结构示例，图2示出了电子器件在收缩状态的结构示例。

其中，柔性囊状基材1的形状可以采用各种封闭式结构，亦或者可构成封闭式结构，例如封闭的球体、长方体、立方体、锥形体等规则或非规则的封闭式囊状结构，又例如连接有管道/留有气孔，并可通过组合外部器件构成封闭腔体的囊状结构。其中，外部器件不限于气压系统、液压系统，亦或者可构成气压系统或液压系统的其它结构。

柔性囊状基材1的材质可选用柔性不可拉伸材质，也可以采用柔性可拉伸材质，例如橡胶、铝膜、乳胶、塑料、牛津布、PVC、PET、铝箔、PA、PE、强化纤维、涤纶等。

本发明实施例中液态金属柔性可拉伸电路2的可通过导电浆料印制形成，该导电浆料可包括：高分子载体、高熔点金属颗粒和常温下呈液体状态的低熔点金属(亦称为液态金属)。其中，高分子载体可以包括树脂(水性/油性)、增稠剂、稀释剂、以及其它功能助剂中的一种或多种；优选地，高分子载体可至少包括树脂(水性/油性)，其它功能助剂可根据印制、分散性能需求进行选择性添加。高熔点金属颗粒则可以包括但不限于银粉、铜粉、银包铜粉、铝粉；低熔点金属则可以包括但不限于镓单质、镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金等镓基合金。

在另一些实施例中，该导电浆料也可以选用常规的导电银浆、导电铝浆、导电铜浆、液态金属等；优选地，本申请中的导电浆料直接通过将液态金属与导电银浆进行混合而成的液态金属混合导电浆料，通过在银浆中混入该类低熔点金属后，一方面可以增强电子电路的柔韧性及可拉伸性能，另一方面基于具有流动性的液态金属的电子电路，即使在其自身由于弯折出现断裂的情况下，电子电路中的液态金属也可以起到自恢复的作用，从而保证电子电路的稳定正常及性能可靠。优选地，导电银浆可选用市面上的丝印银浆、移印银浆、喷涂银浆等。

本发明实施例中的液态金属与导电银浆的重量比可为1:30–30:1，示例性的，液态金属与导电银浆的重量比可为1:30、1:25、1:20、1:15、1:10、1:5、1:3、1:2、2:3、4:5、1:1、4:4、3:2、2:1、3:1、5:1、10:1、15:1、20:1、25:1、25:1或者30:1。

本发明实施例中的利用液态金属混合导电浆料形成的电子电路的厚度范围可控制在1μm～50μm之间；如果电子电路的厚度低于该尺寸范围，则容易使液态金属无法均匀的包覆在烧结后的银浆体系内，而如果电子电路的厚度超过该尺寸范围，则容易使电子电路出现断裂。优选地，利用液态金属混合导电浆料形成的电子电路的厚度范围可控制在3μm～20μm之间。

本发明实施例中的液态金属柔性可拉伸电路通过采用液态金属混合导电浆料形成，其可在柔性囊状基材的囊壁上表现良好的附着力，并且由于其内的液态金属成分，极大的提升了电路的柔韧性和可拉伸性，相比于传统的银浆、铝浆、铜浆而言，耐弯折性能得到了有效改善，不易出现断裂剥落的现象。

本发明实施例中的柔性囊状基材可在其腔内压力降低时，产生收缩，以及在柔性囊状基材的腔内压力增加后，产生膨胀或张紧等。其中，在柔性囊状基材处于膨胀或张紧状态下时，液态金属柔性可拉伸电路处于正常工作状态；又或者，设计为在柔性囊状基材处于收缩状态下时，液态金属柔性可拉伸电路处于正常工作状态；再或者，设计为在膨胀或收缩状态下处于正常工作状态下的不同功能模式。其中，柔性囊状基材的腔内压力可以通过气压或液压控制。

本发明实施例中的电子器件通过将液态金属可拉伸电路形成在可收缩与膨胀的柔性囊状基材的囊壁上，液态金属可拉伸电路可在其囊壁的收缩与膨胀状态下实现收缩与展开，避免了传统电子电路在水平方向上占用过大面积的问题，提升了电子器件的空间适应度。另一方面，本发明实施例中的电子器件由于可以进行收缩，进而提升电子器件的收纳性和便携性，以及可以满足狭小空间方面的应用。

在一些实施例中，所述柔性囊状基材的囊壁在腔内压力变化时发生的收缩，包括：囊壁折叠，以及带动附着在囊壁上的液态金属柔性可拉伸电路产生与囊壁一致的折叠。进一步的，由于本发明实施例中的电路具有良好的柔韧性、可拉伸性能和附着性能，因此可以满足囊壁的非规律性随机折叠，无需针对弯折问题考虑设计特定的弯曲折叠结构，降低了电子器件的复杂程度。在另一些实施例中，亦可以设计特定的弯曲折叠结构，使囊壁每次收缩按照设定的结构折叠收缩，例如通过在柔性囊状基材上设置与目标折叠结构相应的折痕。

优选地，本发明实施例中柔性囊状基材的囊壁折叠方案适用于柔性不可拉伸材质的柔性囊状基材，在该结构中，柔性囊状基材处于折叠时，液态金属柔性可拉伸电路同样处于折叠状态，便于收纳和减小占用空间。另外，本领域技术人员应该可以理解，当柔性囊状基材选用柔性可拉伸材质时，亦可以达到囊壁折叠的效果。

如图3-4，在一些实施例中，所述柔性囊状基材1为可拉伸材质，其通过不同的膨胀拉伸程度改变所述液态金属柔性可拉伸电路2的电路结构。具体地，由于液态金属柔性可拉伸电路2具有可拉伸性能，因此可以随着柔性囊状基材1的膨胀而进行相应的拉伸，即可以通过此发现改变电子电路的结构，以此实现电子电路的功能切换。进一步的，所述电路结构的改变至少包括局部线路(21和22)的断开和/或连接。例如当柔性囊状基材处于第一膨胀状态时，电子线路由于展开处于断开状态，而当柔性囊状基材收缩至第二膨胀状态时，电子线路由于收缩而相互接触连接；反之，当柔性囊状基材从第二膨胀状态达到第一膨胀状态时，电子线路由接触连接改变为断开连接。

在一些实施例中，所述柔性囊状基材可为一体成型结构囊体结构，液态金属柔性可拉伸电路直接印制在异型的囊体结构的囊壁上形成，其印制方式不限于移印、喷涂等；在另一些实施例中，亦可以通过片状的柔性基材上印制形成液态金属柔性可拉伸电路，然后在通过卷曲柔性基材拼接形成柔性囊状基材，其印制方式不限于丝网印刷、平版印刷、凹版印刷、凸版印刷、直写打印、喷涂、基于基材的对电子浆料的图案化选择性能的整版涂布、移印等。

在一些实施例中，液态金属柔性可拉伸电路外还可覆盖有柔性可拉伸封装保护层，该柔性可拉伸封装保护层可应用于纯液态金属电路的情况，对液态金属电路起到限位作用。本领域技术人员应该理解的是，对于采用上述液态金属混合导电浆料形成的液态金属柔性可拉伸电路而言，亦可以采用上述柔性可拉伸封装保护层。

优选地，针对一体成型结构的柔性囊状基材而言，可通过移印的方式完成液态金属柔性可拉伸电路的印制；其中，根据所述柔性囊状基材的待印制区域的异型程度，将所述液态金属柔性可拉伸电路2分拆成至少两个液态金属单元电路(23a，23b，23c)，然后进行单独印制，在所有的液态金属单元电路完成印制后，所有的液态金属单元电路拼接组合形成液态金属柔性可拉伸电路，如图5所示。其中，针对相对独立的液态金属单元电路则可无需拼接。该实施例中将液态金属柔性可拉伸电路按照柔性囊状基材的待印制区域的异型程度进行分拆，可避免待印制区域异型程度过大，线路印制出现扭曲变形的问题，从而保障液态金属柔性可拉伸电路的印制精度和质量。

基于此，本发明的另一个目的在于提出一种电子器件的制备方法，以此实现上述电子器件。该电子器件的制备方法，包括：选择一柔性囊状基材；保持所述柔性囊状基材处于张紧或膨胀状态，然后在所述柔性囊状基材的囊壁上印制形成液态金属柔性可拉伸电路。其中，印制方式不限于移印、喷涂印刷方式等。

具体地，所述在所述柔性囊状基材的囊壁上印制形成液态金属柔性可拉伸电路，包括：根据所述柔性囊状基材的待印制区域的异型程度，将所述液态金属柔性可拉伸电路分拆成至少两个液态金属单元电路；对所述至少两个液态金属单元电路分别通过移印的方式单独印制其目标区域上，并在所述柔性囊状基材的囊壁上拼接组合形成所述液态金属柔性可拉伸电路。

该实施例中将液态金属柔性可拉伸电路按照柔性囊状基材的待印制区域的异型程度进行分拆，可避免待印制区域异型程度过大，线路印制出现扭曲变形的问题，从而保障液态金属柔性可拉伸电路的印制精度和质量。

在另一些实施例中，亦可通过其它方式实现规则的异型体上的图案印制，例如针对圆柱体的壁上实现印刷，通过控制圆柱体在印版(带有图案化的油墨的转印部件)上的转动将印版上的图案化油墨一次性转移至圆柱体的壁上，又例如截面为规则三角形的柱体的壁上，使其壁与印版接触，并通过推动该柱体在印版上的依次翻转，使翻转的壁面不断的与后续的油墨接触，完成印制。该实施例中可以通过一次性的方式完成异性体上的图案印制，精度可靠，效率高。

以下提供了本发明实施例中的电子器件的具体实施例，以便于本领域技术人员快速理解本发明的技术路线。

实施例1

可收纳电路

如图1-2，其包括：柔性囊状基材1、以及附着在所述柔性囊状基材的囊壁上的液态金属柔性可拉伸电路2；其中，柔性囊状基材1的内部可构成封闭腔体，并且在腔内压力变化时产生收缩或膨胀，以此驱使液态金属柔性可拉伸电路2进行相应的收缩或展开。该可收纳电路可通过使其达到张紧或膨胀状态，使其正常工作，而当无需其上电路或需要将其收纳时，则使其达到收缩/折叠的状态。

实施例2

功能切换电路

如图3-4，其包括：可拉伸的柔性囊状基材1、以及附着在所述柔性囊状基材的囊壁上的液态金属柔性可拉伸电路2；其中，当柔性囊状基材1处于第一膨胀状态时，液态金属柔性可拉伸电路2中的第一线路21和第二线路22处于断开状态，并且断开间距小于等于柔性囊状基材1自第二膨胀状态达到第一膨胀状态的该位置处的囊壁拉伸量；而当柔性囊状基材1收缩至第二膨胀状态时，此时该位置处的囊壁拉伸量消除恢复，液态金属柔性可拉伸电路2中的第一线路21和第二线路22则相互接触连接。

实施例3

基于外部传感控制的功能切换电路

如图5-6，相比于实施例2而言，其柔性囊状基材1的内腔为独立的封闭腔体，根据外部的温度环境的改变，控制腔体气压的调节，进而控制柔性囊状基材1的膨胀收缩程度，以此达到上述功能切换电路的效果。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。