柔性多層結(jié)構(gòu)共形剝離工藝機(jī)理研究.pdf

1、柔性電子轉(zhuǎn)印（剝離與轉(zhuǎn)移）是實(shí)現(xiàn)器件功能封裝、產(chǎn)品包裝必須要解決的核心工藝之一。卷到卷（R2R）系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高效率、低成本的連續(xù)制造，能夠與柔性薄膜結(jié)構(gòu)兼容，是柔性電子的理想制造方式。因此，研究如何將 R2R制造系統(tǒng)與柔性電子轉(zhuǎn)印工藝集成，實(shí)現(xiàn)大面積柔性電子 R2R批量制備，對(duì)于提高其生產(chǎn)效率、降低成本具有顯著意義。本文以器件層-粘膠層-載帶層柔性三層結(jié)構(gòu)為對(duì)象，研究基于R2R系統(tǒng)的輥筒共形剝離和 R2R轉(zhuǎn)移工藝，從力學(xué)建模、機(jī)理分析和

2、工藝實(shí)驗(yàn)等方面開(kāi)展系統(tǒng)研究。本文主要研究工作和創(chuàng)新之處包括：
　　1）建立了器件層-粘膠層-載帶層多層復(fù)合結(jié)構(gòu)共形剝離工藝的力學(xué)模型，給出了曲面共形狀態(tài)下中間粘膠層的正應(yīng)力和剪應(yīng)力的解析表達(dá)式，精確計(jì)算出多層結(jié)構(gòu)中各層厚度對(duì)粘膠層能量釋放率的貢獻(xiàn)率，確定了器件可安全剝離的器件層和載帶層厚度允許范圍，為柔性電子器件的可共形剝離性提供判定準(zhǔn)則。
　　2）研究了器件層-粘膠層-載帶層多層復(fù)合結(jié)構(gòu)中材料組成和幾何尺寸，結(jié)合共形剝離工

3、藝機(jī)理模型揭示了材料屬性、幾何尺寸、剝離刀半徑以及共形角等器件與刀具參數(shù)對(duì)共形剝離的影響規(guī)律，建立了器件斷裂與剝離的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系模型，計(jì)算出剝離刀的設(shè)計(jì)參數(shù)范圍，設(shè)計(jì)了含有多個(gè)剝離半徑的剝離刀，通過(guò)多層結(jié)構(gòu)的剝離實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了剝離刀設(shè)計(jì)方法的正確性。
　　3）研究了張力與速度對(duì)共形剝離過(guò)程的影響規(guī)律，提出了張力輔助的共形剝離方法，提高了剝離的成功率并給出了張力設(shè)定的工藝范圍。建立了多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的黏彈性界面力學(xué)模型，并結(jié)合剝離實(shí)驗(yàn)所獲界面斷

4、裂能與速度之間的關(guān)系，為選擇合適的R2R工藝參數(shù)（張力與速度）提供理論方法，實(shí)現(xiàn)共形剝離與R2R系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)。
　　4）研究了R2R轉(zhuǎn)移過(guò)程界面殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機(jī)制，提出了低界面殘余應(yīng)力的R2R轉(zhuǎn)移工藝方法，綜合考慮薄膜材料、結(jié)構(gòu)、載帶層張力和工藝溫度等參數(shù)的影響，推導(dǎo)了 R2R轉(zhuǎn)移工藝過(guò)程中的應(yīng)變失配模型，對(duì)材料屬性和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，通過(guò)R2R實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證了降低柔性電子器件的界面殘余應(yīng)力的可行性。
　　本文所研究的共