多层柔性电子薄膜器件的制备方法及测试方法论文和设计-冯雪

全文摘要

本公开涉及一种多层柔性电子薄膜器件的制备方法及测试方法，包括：在衬底层上沉积第一金属层；对第一金属层进行第一光刻及刻蚀处理，得到第一电极；在第一电极上涂覆光敏层；对光敏层进行光刻及刻蚀处理，以在光敏层开设第一连线孔，形成开孔后的光敏层；在开孔后的光敏层上沉积第二金属层；对第二金属层进行第二光刻及刻蚀处理，得到第一应变传感器和第二电极；其中，第二电极正对第一电极，第二电极、第一电极以及第二电极与第一电极之间的光敏层形成压力传感器；第一电极通过第一连线孔与第一应变传感器电性连接；衬底层、第一应变传感器、光敏层、第一电极、第二电极采用柔性材料制成。本公开实施例可以实现传感与信号处理的集成。

主设计要求

1.一种多层柔性电子薄膜器件的制备方法，其特征在于，包括：在衬底层上沉积第一金属层；对所述第一金属层进行第一光刻及刻蚀处理，得到第一电极；在所述第一电极上涂覆光敏层；对所述光敏层进行光刻及刻蚀处理，以在所述光敏层开设第一连线孔，形成开孔后的光敏层；在所述开孔后的光敏层上沉积第二金属层；对所述第二金属层进行第二光刻及刻蚀处理，得到第一应变传感器和第二电极；其中，所述第二电极正对所述第一电极，所述第二电极、所述第一电极以及所述第二电极与第一电极之间的光敏层形成压力传感器；所述第一电极通过所述第一连线孔与所述第一应变传感器电性连接，以使所述压力传感器和第一应变传感器形成信号处理模块；所述衬底层、所述第一应变传感器、所述光敏层、所述第一电极、所述第二电极采用柔性材料制成。

设计方案

1.一种多层柔性电子薄膜器件的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底层上沉积第一金属层；

对所述第一金属层进行第一光刻及刻蚀处理，得到第一电极；

在所述第一电极上涂覆光敏层；

对所述光敏层进行光刻及刻蚀处理，以在所述光敏层开设第一连线孔，形成开孔后的光敏层；

在所述开孔后的光敏层上沉积第二金属层；

对所述第二金属层进行第二光刻及刻蚀处理，得到第一应变传感器和第二电极；

其中，所述第二电极正对所述第一电极，所述第二电极、所述第一电极以及所述第二电极与第一电极之间的光敏层形成压力传感器；所述第一电极通过所述第一连线孔与所述第一应变传感器电性连接，以使所述压力传感器和第一应变传感器形成信号处理模块；

所述衬底层、所述第一应变传感器、所述光敏层、所述第一电极、所述第二电极采用柔性材料制成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述第一应变传感器能够根据被测对象的形变产生第一信号；

所述压力传感器能够根据受到的压力产生第二信号；

所述信号处理模块能够分别对所述第一信号和所述第二信号进行信号处理，得到处理后的第一信号和处理后的第二信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

对所述第一金属层进行第一光刻及刻蚀处理，得到第一电极，还包括：

对所述第一金属层进行第一光刻及刻蚀处理，得到与所述第一电极一体成型的第一引线；

其中，所述第一引线的第三电极的位置与所述第一连线孔的位置正对。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

对所述第二金属层进行第二光刻及刻蚀处理，得到第一应变传感器和第二电极，还包括：

对所述第二金属层进行第二光刻及刻蚀处理，得到所述第一应变传感器、所述第二电极、第二引线，其中，第二引线包括第一子引线和第二子引线，所述第一应变传感器通过第一子引线连接所述第二电极，所述第二子引线的一端连接所述第一应变传感器，所述第二子引线的另一端为第四电极，第四电极的位置与所述第一连线孔的位置正对；

所述第一电极能够通过所述第一引线、所述第一连线孔、所述第二子引线与所述第一应变传感器电性连接；所述第一引线和所述第二引线具有蛇形结构。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述多层柔性电子薄膜器件包括多个第一应变传感器和多个压力传感器；

其中，所述多层柔性电子薄膜器件中包括以下连接关系中的一种或多种，以形成所述信号处理模块：

一个第一应变传感器和一个压力传感器串联；

一个第一应变传感器和一个压力传感器并联；

多个第一应变传感器和多个压力传感器混连；

一个第一应变传感器和多个压力传感器混连；

多个第一应变传感器和一个压力传感器混连。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述方法还包括：

对所述第一金属层进行第一光刻及刻蚀处理，得到第二应变传感器，所述第二应变传感器能够根据被测对象的形变产生第三信号；

对所述光敏层进行光刻及刻蚀处理，以在所述光敏层开设第二连线孔；

所述第二应变传感器通过所述第二连线孔与外部电路电性连接，以使所述外部电路根据第三信号，对所述处理后的第一信号进行温度解耦处理。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述方法还包括：

对所述第二金属层进行第二光刻及刻蚀处理，得到第三引线，所述第三引线的第五电极的位置与所述第二连线孔的位置正对；

所述第二应变传感器能够通过所述第二连线孔、所述第三引线与外部电路电性连接；

所述第三引线具有蛇形结构。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一应变传感器和\/或所述第二应变传感器具有栅形结构。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一应变传感器为多个，多个第一应变传感器能够检测不同方向的应变；

所述压力传感器为多个。

10.一种测试方法，其特征在于，包括：

制作多个测试引线组，每个测试引线组包括两条测试引线，每条测试引线的一端为测试电极，另一端为用于连接至外部电路的接口；

获取掩膜版，所述掩膜版的厚度与权利要求1至9中任意一项所述的光敏层的厚度相同，在掩膜版上开设多组通孔，每组通孔内的通孔之间的直径相同，属于不同组的通孔之间的直径不同，每组通孔对应一个测试引线组，每个通孔正对一个测试电极；

在所述多个测试引线组上覆盖掩膜版，在所述掩膜版上沉积金属，以使金属沉积在每个通孔中，形成互联导通测试器件；

对所述互联导通测试器件进行导通测试，并将导通能力最优的一组或多组的测试引线组的测试电极的直径作为如权利要求1至9中任意一项所述的第一连线孔的直径，以及如权利要求6-8中任意一项所述的第二连线孔的直径。

设计说明书

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，尤其涉及一种多层柔性电子薄膜器件的制备方法及测试方法。

背景技术

柔性电子器件与传统基于硬质印刷电路板的电子电路器件相同，具有传感器部分、信号处理部分等。基于柔性电子技术设计制备出来的传感器所采集的原始信号一般为模拟信号，在对模拟信号进行信号传输前需要通过信号处理部分对模拟信号进行滤波、放大等处理。相关技术中，柔性电子传感器只具有信号传感器部分，无法直接对模拟信号进行处理，需要额外设置信号处理部分来实现信号处理。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种多层柔性电子薄膜器件的制备方法及测试方法，形成的柔性电子薄膜器件能够直接对模拟信号进行处理，简化了器件的结构，并可以提高检测的精确度。

根据本公开的一方面，提供了一种多层柔性电子薄膜器件的制备方法，包括：

在衬底层上沉积第一金属层；

对所述第一金属层进行第一光刻及刻蚀处理，得到第一电极；

在所述第一电极上涂覆光敏层；

对所述光敏层进行光刻及刻蚀处理，以在所述光敏层开设第一连线孔，形成开孔后的光敏层；

在所述开孔后的光敏层上沉积第二金属层；

对所述第二金属层进行第二光刻及刻蚀处理，得到第一应变传感器和第二电极；

所述衬底层、所述第一应变传感器、所述光敏层、所述第一电极、所述第二电极采用柔性材料制成。

在一种可能的实现方式中，

所述第一应变传感器能够根据被测对象的形变产生第一信号；

所述压力传感器能够根据受到的压力产生第二信号；

所述信号处理模块能够分别对所述第一信号和所述第二信号进行信号处理，得到处理后的第一信号和处理后的第二信号。

在一种可能的实现方式中，

对所述第一金属层进行第一光刻及刻蚀处理，得到第一电极，还包括：

对所述第一金属层进行第一光刻及刻蚀处理，得到与所述第一电极一体成型的第一引线；

其中，所述第一引线的第三电极的位置与所述第一连线孔的位置正对。

在一种可能的实现方式中，

对所述第二金属层进行第二光刻及刻蚀处理，得到第一应变传感器和第二电极，还包括：

对所述第二金属层进行第二光刻及刻蚀处理，得到所述第一应变传感器、所述第二电极、第二引线，其中第二引线包括第一子引线和第二子引线，所述第一应变传感器通过第一子引线连接所述第二电极，所述第二子引线的一端连接所述第一应变传感器，所述第二子引线的另一端为第四电极，第四电极的位置与所述第一连线孔的位置正对；

在一种可能的实现方式中，所述多层柔性电子薄膜器件包括多个第一应变传感器和多个压力传感器；其中，所述多层柔性电子薄膜器件中包括以下连接关系中的一种或多种，以形成所述信号处理模块：

一个第一应变传感器和一个压力传感器串联；

一个第一应变传感器和一个压力传感器并联；

多个第一应变传感器和多个压力传感器混连；

一个第一应变传感器和多个压力传感器混连；

多个第一应变传感器和一个压力传感器混连。

在一种可能的实现方式中，

所述方法还包括：

对所述第一金属层进行第一光刻及刻蚀处理，得到第二应变传感器，所述第二应变传感器能够根据被测对象的形变产生第三信号；

对所述光敏层进行光刻及刻蚀处理，以在所述光敏层开设第二连线孔；

所述第二应变传感器通过所述第二连线孔与外部电路电性连接，以使所述外部电路根据第三信号，对所述处理后的第一信号进行温度解耦处理。

在一种可能的实现方式中，

所述方法还包括：

对所述第二金属层进行第二光刻及刻蚀处理，得到第三引线，所述第三引线的第五电极的位置与所述第二连线孔的位置正对；

所述第二应变传感器能够通过所述第二连线孔、所述第三引线与外部电路电性连接；

所述第三引线具有蛇形结构。

在一种可能的实现方式中，所述第一应变传感器和\/或所述第二应变传感器具有栅形结构。

在一种可能的实现方式中，所述第一应变传感器为多个，多个第一应变传感器能够检测不同方向的应变；

所述压力传感器为多个。

根据本公开的另一方面，提供了一种测试方法，包括：

制作多个测试引线组，每个测试引线组包括两条测试引线，每条测试引线的一端为测试电极，另一端为用于连接至外部电路的接口；

获取掩膜版，所述掩膜版的厚度与上述多层柔性电子薄膜器件的光敏层的厚度相同，在掩膜版上开设多组通孔，每组通孔内的通孔之间的直径相同，属于不同组的通孔之间的直径不同，每组通孔对应一个测试引线组，每个通孔正对一个测试电极；

在所述多个测试引线组上覆盖掩膜版，在所述掩膜版上沉积金属，以使金属沉积在每个通孔中，形成互联导通测试器件；

对所述互联导通测试器件进行导通测试，并将导通能力最优的一组或多组的测试引线组的测试电极的直径作为上述多层柔性电子薄膜器件的第一连线孔的直径，以及上述多层柔性电子薄膜器件的第二连线孔的直径。

本公开实施例中，应变传感器和压力传感器可以分别获得被测对象的应变信号和压感信号，实现模拟被测对象压觉和触觉的功能，并且，由于压力传感器包括电容，第一应变传感器包括电阻，压力传感器和第一应变传感器通过多层制备方法实现集成与互联可以形成内化的信号处理模块，能够对压力传感器和第一应变传感器采集的信号进行实时信号处理，无需设置额外信号处理电路，因此，本公开既可以实现传感功能，又可以实现信号自处理功能，大大简化了信号处理部分的繁复程度，由此实现传感与信号处理的集成。

此外，由于衬底层、第一金属层、光敏层以及第二金属层均采用柔性材料制成，使得本公开的多层柔性电子薄膜器件更易于贴合在被测对象表面，提高检测的精确度。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种多层柔性电子薄膜器件的制备方法的流程图。

图2a-图2f是根据一示例性实施例示出的一种柔性电子薄膜器件的制备过程的示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种多层柔性电子薄膜器件中第一金属层的俯视图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种多层柔性电子薄膜器件中第二金属层的俯视图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种多层柔性电子薄膜器件中第一金属层与第二金属层相叠加的俯视图。

图6是根据一应用示例示出的一种多层柔性电子薄膜器件的框图。

图7是根据一示例性实施例示出的一种多层柔性电子薄膜器件的制备方法的流程图。

图8是根据一示例性实施例示出的一种测试方法的流程图。

图9a是根据一示例性实施例示出的一种测试方法中测试引线的示意图。

图9b是根据一示例性实施例示出的一种测试方法中掩膜版的示意图。

图9c是根据一示例性实施例示出的一种测试方法中互联导通测试器件的局部平面图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1是根据一示例性实施例示出的一种多层柔性电子薄膜器件的制备方法的流程图。如图1所示，该方法可以包括：

步骤10，在衬底层上沉积第一金属层；

步骤11，对所述第一金属层进行第一光刻及刻蚀处理，得到第一电极；

步骤12，在所述第一电极上涂覆光敏层；

步骤13，对所述光敏层进行光刻及刻蚀处理，以在所述光敏层开设第一连线孔，形成开孔后的光敏层；

步骤14，在所述开孔后的光敏层上沉积第二金属层；

步骤15，对所述第二金属层进行第二光刻及刻蚀处理，得到第一应变传感器和第二电极；

所述衬底层、所述第一应变传感器、所述光敏层、所述第一电极、所述第二电极采用柔性材料制成。

通常来讲，柔性可以表示为薄膜器件适应复杂曲面及复杂载荷(拉压弯扭)的能力，本公开实施例中，衬底层、第一应变传感器、光敏层、第一电极、第二电极可以采用柔性材料制成，例如，衬底层的材料可以包括PI(polyimide，聚酰亚胺)，第一应变传感器，第一电极和第二电极可以为金属薄膜，该金属薄膜的材料可以例如为金(Au，Gold)和铬(Cr，Chromium)、或者金和钼(Mo，molybdenum)等耐腐蚀且延展性良好的金属材料。由于衬底层、第一金属层、光敏层以及第二金属层均采用柔性材料制成，使得本公开实施例的多层柔性电子薄膜器件更易于贴合在被测对象表面，提高检测的精确度。

光敏层的材料可以包括：光刻胶。通常来讲，光刻胶是微电子技术中微细图形加工的关键材料之一。例如，光刻胶可以为SU-8光刻胶，其中，SU-8光刻胶是一种环氧型的、近紫外光负性光刻胶。

作为本实施例的一个示例，图2a-图2f是根据一示例性实施例示出的一种柔性电子薄膜器件的制备过程的示意图。

在步骤10中，如图2a所示。可以在衬底层100上形成第一金属层101，例如，可以在包含PI的衬底层100上依次溅射铬层及金层形成第一金属层101。又如，可以在包含PI的衬底层100上依次溅射钼层及金层形成第一金属层101。其中，金具有良好的导电性能，金、铬和钼均具有良好的延展性，但是金与PI衬底层的粘附性能稍差，因此可以选择铬或者钼作为金层与PI衬底层之间的粘结层，以使得金属薄膜既获得良好的导电性能和延展性，又能与PI衬底层较紧密的粘附。

在步骤11中，如图2b所示，可以在第一金属层101表面旋涂光刻胶。在光刻胶上设置第一掩膜版，在完成第一掩膜版(例如，该第一掩膜版可以包括第一电极的镂空图形)的定位后(例如可以是十字标记定位)，可以使用光刻机透过第一掩膜版对涂覆有光刻胶的第一金属层101进行曝光，将曝光后的第一金属层101在显影液中显影，并将显影后的第一金属层101在刻蚀液中进行刻蚀处理，得到第一电极。

在步骤12中，如图2c所示，可以在第一电极和衬底层100上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行固化处理形成光敏层102。

在光敏层102上设置第二掩膜版，在完成第二掩膜版(例如，该第二掩膜版可以包括第一连线孔的镂空图形)的定位后，在步骤13中，可以使用光刻机透过第二掩膜版对光敏层102进行曝光，并对曝光后的光敏层102进行显影处理以在光敏层102中形成第一连线孔1021，如图2d所示。

在步骤14中，如图2e所示，可以在开孔后的光敏层102上沉积第二金属层103，例如，可以在开孔后的光敏层102上依次溅射铬层及金层形成第二金属层103；又如，可以在开孔后的光敏层102上依次溅射钼层及金层形成第二金属层103。第二金属层103的金属可以填充至光敏层102的第一连线孔1021中。需要说明的是，第一金属层101的材料与第二金属层103的材料可以相同也可以不同，本公开实施例对此不作限定。

在步骤15中，如图2f所示，可以在第二金属层103表面旋涂光刻胶。在光刻胶上设置第三掩膜版，在完成第三掩膜版(该第三掩膜版可以包括第二电极和第一应变传感器的镂空图形)的定位后，可以使用光刻机透过第三掩膜版对涂有光刻胶的第二金属层103进行曝光，将曝光后的第二金属层103在显影液中显影，并将显影后的第二金属层103在刻蚀液中进行刻蚀处理，得到第二电极和第一应变传感器。

图5是根据一示例性实施例示出的一种多层柔性电子薄膜器件中第一金属层与第二金属层相叠加的俯视图。如图5所示，位于第二金属层103的第二电极1031可以正对于位于第一金属层101的第一电极1011。第二电极1031、第一电极1011以及第二电极与第一电极之间的光敏层102可以形成压力传感器。位于第一金属层101的第一电极1011可以通过第一连线孔(图5中未示出)与第一应变传感器1031电性连接。

在一种可能的实现方式中，衬底层可以包括基底层、牺牲层和器件衬底层，其中，牺牲层可以叠加在基底层上，器件衬底层可以叠加在牺牲层上。基底层的材料可以包括硅(Si，silicon)晶体或者玻璃。牺牲层的材料可以包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，polymethylmethacrylate)，PMMA是以丙烯酸及其酯类聚合所得到的聚合物统称丙烯酸类树酯，能溶于自身单体、氯仿、乙酸、乙酸乙酯、丙酮等有机溶剂。器件衬底层的材料可以包括：聚酰亚胺(PI，PolyimideFilm)，PI可以由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二胺基二苯醚(DDE)在强极性溶剂中经缩聚并流延成膜再经亚胺化而成，具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、粘结性、耐辐射性、耐介质性。需要说明的是，也可以选择其他材料作为牺牲层和器件衬底层的材料，只要脱模溶液能够溶解牺牲层并不会溶解器件衬底层即可。

例如，可以使用硅片作为基底层，可以使用丙酮、异丙醇、去离子水清洗硅片，在加热板上加热烘干，可以在硅片上旋涂PMMA，固化形成牺牲层，可以在牺牲层上旋涂PI，固化形成器件衬底层，由此使得基底层、牺牲层和器件衬底层组成衬底层。

在一种可能的实现方式中，还可以采用封装层封装本公开实施例的多层柔性电子薄膜器件，并将封装后的多层柔性电子薄膜器件浸入脱模溶液中，以使脱模溶液将牺牲层溶解，并使得多层柔性电子薄膜器件与基底层分离。例如，该脱模溶液可以为丙酮溶液，也可以为诸如乙酸等其他溶液，只要该脱模溶液能够牺牲层，且无法溶解封装层和基底层即可，本公开实施例对脱模溶液的类型不做限定。

在一种可能的实现方式中，多层柔性电子薄膜器件的密度可以小于脱模溶液的密度，基底层的密度可以大于脱模溶液的密度。牺牲层溶解后，多层柔性电子薄膜器件由于脱模溶液的浮力会在浮至脱模溶液表面，并由于和柔性电子薄膜器件在脱模溶液表面张力的作用，会在浮至脱模溶液表面后自动张开，而基底层会留在脱模溶液底部。

本公开实施例的脱模过程借助牺牲层的溶解实现柔性电子薄膜器件与基底层的分离，借助脱模溶液的浮力和柔性电子薄膜器件在脱模溶液表面的张力作用实现柔性电子薄膜器件的伸展，是一个相当温和的脱模过程，这使得柔性电子薄膜器件可以在脱模过程中保证形态和功能的完整，有效避免了外部作用力对多层柔性电子薄膜器件的破坏。

作为本实施例的一个示例，图3是根据一示例性实施例示出的一种多层柔性电子薄膜器件中第一金属层的俯视图。图4是根据一示例性实施例示出的一种多层柔性电子薄膜器件中第二金属层的俯视图。如图3至图5所示，所述第一应变传感器1032能够根据被测对象的形变产生第一信号；所述压力传感器能够根据受到的压力产生第二信号；所述信号处理模块能够分别对所述第一信号和所述第二信号进行信号处理，得到处理后的第一信号和处理后的第二信号。

举例来讲，如图3所示，第一金属层101可以包括第一电极1011。如图4所示，第二金属层103可以包括第二电极1031。如图5所示，第二电极1031可以正对于第一电极1011。第一电极1011、第二电极1031以及位于第一电极1011和第二电极1031之间的光敏层102可以形成电容式压力传感器，当第一电极1011和\/或第二电极1031受压时，第一电极1011和第二电极1031之间的距离将产生变化，使得第一电极1011和第二电极1031之间的电容量发生变化，进而使压力传感器输出的第二信号也随之变化。这样，该压力传感器可以根据受到的压力产生用于反映该压力大小的第二信号(例如，该第二信号可以为电信号)。

第二金属层103还可以包括第一应变传感器1032，在本公开实施例中，该第一应变传感器1032可以为电阻应变传感器，当第一应变传感器1032的应变片产生形变时，第一应变传感器1032的应变片的电阻值随之产生变化，使得第一应变传感器1032输出的第一信号也发生变化，这样，第一应变传感器1032可以根据被测对象的形变产生用于反映该形变大小的第一信号(例如，第一信号可以为电信号)。

通常情况下，电容与电阻串联形成的电路中，电容可以阻止直流信号通过，允许交流信号通过，电阻可以实现限流等功能，这样，电容与电阻串联形成的电路可以实现高通滤波。电容和电阻并联形成的电路中，电容同样可以阻止直流信号通过，允许交流信号通过，电阻则可以实现降压，稳压的功能。在本公开实施例中，由于压力传感器包括电容，第一应变传感器1032包括电阻，压力传感器和第一应变传感器1032相互连接(例如，压力传感器与第一应变传感器1032之间的连接关系可以包括串联、并联或混联中的任意一种)，可以构成信号处理模块，该信号处理模块可以分别对第一信号和第二信号进行信号处理(例如，滤波处理，限流处理或稳压处理等)，得到处理后的第一信号和第二信号。

作为本实施例的一个示例，步骤101还可以包括：对所述第一金属层进行第一光刻及刻蚀处理，得到与所述第一电极一体成型的第一引线，其中，所述第一引线的第三电极的位置与所述第一连线孔的位置正对。

举例来讲，如图3所示，对第一金属层101进行第一光刻及刻蚀处理之后，可以得到第一电极1011以及与第一电极1011一体成型的第一引线1013，其中，第一引线1013的一端可以连接第一电极1011，第一引线1013的另一端可以为第三电极1014。

在一种可能的实现方式中，可以在第一金属层101上形成光敏层102后，在光敏层102中正对于第三电极1014的位置开设第一连线孔(图中未示出)。

作为本实施例的一个示例，步骤105还可以包括：对所述第二金属层进行第二光刻及刻蚀处理，得到所述第一应变传感器、所述第二电极、第二引线，其中第二引线包括第一子引线和第二子引线，所述第一应变传感器通过第一子引线连接所述第二电极，所述第二子引线的一端连接所述第一应变传感器，所述第二子引线的另一端为第四电极，第四电极的位置与所述第一连线孔的位置正对；所述第一电极能够通过所述第一引线、所述第一连线孔、所述第二子引线与所述第一应变传感器电性连接；所述第一引线和所述第二引线具有蛇形结构。

举例来讲，如图4所示，可以对第二金属层102进行第二光刻及刻蚀处理，得到第一应变传感器1032、第二电极1031、第二引线1033，其中第二引线1033可以包括第一子引线10331和第二子引线10332，第一应变传感器1032可以通过第一子引线10331与第二电极1031连接，第二子引线10332的一端可以连接第一应变传感器1032，第二子引线10332的另一端为第四电极1034。第四电极1034的位置可以与光敏层中的第一连线孔(图中未示出)的位置正对，这样，如图5所示，第一电极1011能够通过第一引线1013，第一引线1013上的第三电极1014、第一连线孔中的金属(图中未示出)、第二子引线10332上的第四电极1034、以及第二子引线10332与第一应变传感器1032电性连接，这样，压力传感器和第一应变传感器形成信号处理模块。

在一种可能的实现方式中，如图3至5所示，第一引线1013和第二引线1033的形状可以为蛇形结构，这样可以使第一引线1013和第二引线1033既具有可延展性，又可以防止第一引线1013和第二引线1033部分变形引起的第一应变传感器1032的信号变化，进一步增加了第一应变传感器1032的检测精度。

在一种可能的实现方式中，第一应变传感器可以具有栅形结构。例如，如图4所示，该第一应变传感器1032可以包括箔式栅状结构的应变片。当被测对象发生形变时，可以带动该栅状结构的应变片发生形变，进而使得栅状结构的应变片的电阻发生变化，形变越大则电阻变化越大，该栅状结构的应变片针对被测对象的微小形变能够具有高灵敏度、高线性度，极短的响应时间等特点。

在一种可能的实现方式中，如图3至图5所示，第一电极1011和第二电极1031可以为圆形箔片。需要说明的是，第一电极和第二电极也可以为诸如矩形、三角形等其他形状，本公开实施例对第一电极和第二电极的形状不做限定。

在一种可能的实现方式中，本公开实施例的多层柔性电子薄膜器件可以包括多个第一应变传感器，所述多个第一应变传感器能够分别检测不同方向的应变。例如，如图3所示，柔性信号传感及处理装置可以具有两个第一应变传感器1032，两个第一应变传感器1032可以检测面内相互垂直的两个方向的应变。这样，柔性信号传感及处理装置可以更好的模拟被测对象的多个方向的形变状态。

在一种可能的实现方式中，所述多层柔性电子薄膜器件包括多个第一应变传感器和多个压力传感器；其中，所述多层柔性电子薄膜器件中包括以下连接关系中的一种或多种，以形成所述信号处理模块：一个第一应变传感器和一个压力传感器串联；一个第一应变传感器和一个压力传感器并联；多个第一应变传感器和多个压力传感器混连；一个第一应变传感器和多个压力传感器混连；多个第一应变传感器和一个压力传感器混连。

图6是根据一应用示例示出的一种多层柔性电子薄膜器件的框图。如图5和图6所示，第二引线1033还可以具有第一接口1035、第二接口1036、第三接口1037和第四接口1038。如果外部电路与第一接口1035、第二接口1036电性连接(例如，外部电路的正极连接第一接口1035，外部电路的负极连接第二接口1036)，则第一应变传感器1032可以与压力传感器并联。如果外部电路与第二接口1036和第三接口1037电性连接(例如，外部电路的正极连接第二接口1036，外部电路的负极连接第三接口1037)，则第一应变传感器1032可以与压力传感器串联。

此外，也可以根据信号处理的实际需要，选择其他不同的连接方式，例如，外部电路的正极可以和第一接口1035电性连接，外部电路的负极可以和第四接口1038电性连接，形成混联电路；又如，外部电路的正极可以和第一接口1035电性连接，外部电路的负极可以和第四接口1037电性连接，形成混联电路。本公开实施例对多个第一应变传感器和多个压力传感器的连接方式不做限定。

这样，本公开实施例可以根据信号处理的实际需要，灵活的选择将外部电路与不同的接口组电性连接，形成不同连接形式的电路，使得本公开实施例的多层柔性电子薄膜器件具有更广泛的适用性。

图7是根据一示例性实施例示出的一种多层柔性电子薄膜器件的制备方法的流程图。如图7所示，图7与图1之间的区别在于，所述方法还可以包括：

步骤70，对所述第一金属层进行第一光刻及刻蚀处理，得到第二应变传感器，所述第二应变传感器能够根据被测对象的形变产生第三信号；其中，步骤70可以与步骤11同时进行。

步骤71，对所述光敏层进行光刻及刻蚀处理，以在所述光敏层开设第二连线孔；其中，所述第二应变传感器通过所述第二连线孔与外部电路电性连接，以使所述外部电路根据第三信号，对所述处理后的第一信号进行温度解耦处理。步骤71可以与步骤13同时进行。

步骤72，对所述第二金属层进行第二光刻及刻蚀处理，得到第三引线，所述第三引线的第五电极的位置与所述第二连线孔的位置正对；其中，所述第二应变传感器能够通过所述第二连线孔、所述第三引线与外部电路电性连接；所述第三引线具有蛇形结构。步骤72可以与步骤15同时进行。

举例来讲，如图3所示，可以对所述第一金属层101进行第一光刻及刻蚀处理，得到第二应变传感器1012，以及两个与第二应变传感器1012分别连接的第五电极1015。接着，可以在第一金属层上形成光敏层后，在光敏层中正对于第五电极的位置开设第二连线孔(图中未示出)。如图4所示，可以在光敏层上形成第二金属层，其中，第二金属层的金属可以填充至第二连线孔中，可以对第二金属层103进行第二光刻及刻蚀处理，得到两条第三引线1040，每个第三引线1040的一端可以为第六电极1030，每个第六电极1030可以正对于一个第二连线孔(图中未示出)。每个第三引线1040的另一端可以为第五接口1039。每个第五电极1015可以通过第二连线孔中的金属与一个第六电极1030电性连接，以使得第二应变传感器1012与第三引线1040电性连接。外部电路的正负极可以分别连接两个第五接口1039来与第二应变传感器1012电性连接。

该第二应变传感器1012的应变片也可以具有栅形结构，该第二应变传感器1012的应变片可以正对于第一应变传感器1032的应变片，并且，该第二应变传感器1012的应变片的尺寸可以不同于第一应变传感器1032的应变片，这使得第二应变传感器1012的灵敏系数可以不同于第一应变传感器1032的灵敏系数，外部电路可以分别获取处理后的第一信号和第三信号，并可以根据处理后的第一信号和第三信号，得到被测对象当前的应变值以及当前温度，即实现了对处理后的第一信号的温度解耦处理。

例如，外部电路可以根据处理后的第一信号得到第一应变传感器的应变片在当前时刻的阻值变化率ΔR1\/R1，并可以根据第三信号得到第二应变传感器的应变片在当前时刻的阻值变化率ΔR2\/R2，并可以根据ΔR1\/R1、ΔR2\/R2、式1和式2得到被测对象在当前时刻的应变值ε和当前时刻的温度Δt，实现对处理后的第一信号的温度解耦处理。

ΔR1\/R1＝C1×ε+D1×Δt式1

ΔR2\/R2＝C2×ε+D2×Δt式2

其中，C1D1可以分别为通过标定实验得到的第一应变传感器的灵敏系数，C2D2可以分别为通过标定实验得到的第二应变传感器的灵敏系数。

图8是根据一示例性实施例示出的一种测试方法的流程图。如图8所示，该方法可以包括：

步骤80，制作多个测试引线组，每个测试引线组包括两条测试引线，每条测试引线的一端为测试电极，另一端为用于连接至外部电路的接口；

步骤81，获取掩膜版，所述掩膜版的厚度与上述多层柔性电子薄膜器件的光敏层的厚度相同，在掩膜版上开设多组通孔，每组通孔内的通孔之间的直径相同，属于不同组的通孔之间的直径不同，每组通孔对应一个测试引线组，每个通孔正对一个测试电极；

步骤82，在所述多个测试引线组上覆盖掩膜版，在所述掩膜版上沉积金属，以使金属沉积在每个通孔中，形成互联导通测试器件；

步骤83，对所述互联导通测试器件进行导通测试，并将导通能力最优的一组或多组的测试引线组的测试电极的直径作为上述多层柔性电子薄膜器件的第一连线孔的直径，以及上述多层柔性电子薄膜器件的第二连线孔的直径。

作为本实施例的一个示例，在步骤80中，图9a是根据一示例性实施例示出的一种测试方法中测试引线的示意图，如图9a所示，可以在测试基板上形成多个测试引线组(其中，测试引线的材料可以与上述第一引线、第二引线和第三引线的材料相一致)，每个测试引线组可以包括两条测试引线，每条测试引线的一端可以为测试电极，每条测试引线的另一端可以为接口，该接口可以连接至外部电路。

在步骤81中，图9b是根据一示例性实施例示出的一种测试方法中掩膜版的示意图，如图9b所示，可以获取掩膜版，并在掩膜版上开设多组通孔，每组通孔内的通孔之间的直径可以相同，属于不同组的通孔之间的直径可以不同，每组通孔可以对应一个测试引线组。可以使掩膜版上各通孔之间的相对位置，与测试引线中各测试电极之间的相对位置一致，这样，当掩膜版覆盖在多个测试引线组上时，可以使每个通孔可以正对于一个测试电极。可以使得掩膜版的厚度与上述多层柔性电子薄膜器件的光敏层的厚度相同，这样，可以使得掩膜版较好的模拟光敏层的工艺条件。

在步骤82中，在多个测试引线组上覆盖掩膜版，并可以使每个通孔正对于一个测试电极。可以采用与形成第二金属层相一致的工艺，在掩膜版上沉积金属，以使金属沉积在掩膜版的多个通孔中，进而使沉积有金属的多个测试引线组形成互联导通测试器件。图9c是根据一示例性实施例示出的一种测试方法中互联导通测试器件的局部平面图，如图9c所示，1可以测试引线一端的测试电极，2可以为测试引线，3可以为完成互联的沉积金属，互联导通测试器件可以由多个如图3所示的器件组成的。

在步骤83中，可以使用导通测试仪测试每组测试引线的导通能力，例如，在导通能力测试中，可以将导通测试中测试电流最大的测试引线组作为导通能力最优的测试引线组。可以将该测试引线组的所对应的通孔的直径作为多层柔性电子薄膜器件中第一连线孔和第二连线孔的直径。

通常来讲，在连线孔中沉积金属的过程中，连线孔的直径越大，则连线孔中金属生长越慢越容易填充，但器件中连线孔过大也会挤占器件的空间，本公开实施例通过掩膜版和测试引线模拟多层柔性电子薄膜器件的制造工艺，并针对通过多对直径不同的通孔沉积金属得到的互联导通测试器件进行导通测试，由此可以确定当前多层柔性电子薄膜器件的制造工艺下，完成稳定互联所需的孔径大小，进而可以确定多层柔性电子薄膜器件所需要的连线孔的大小，有效保证多层柔性电子薄膜器中个元件能够成功实施互联。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

设计图

多层柔性电子薄膜器件的制备方法及测试方法论文和设计

多层柔性电子薄膜器件的制备方法及测试方法论文和设计-冯雪

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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