[发明专利]一种基于反模的“I”型结构PDMS基体的制造方法

说明书

本发明公开了一种基于反模的“I”型结构PDMS基体的制造方法。其步骤有：1.硅模具的制备，得到具有台阶状凸点的硅模具；2.PDMS反模具的制备；3.PDMS反模具的表面处理4.利用PDMS反模具倒模：将处理后的PDMS反模具固定在硅片上，旋涂、抽真空、再旋涂、热烘至固态，依次使用丙酮和无水乙醇超声清洗，分离PDMS反模具和“I”型结构PDMS基体，烘干，制得“I”型结构PDMS基体。制得的PDMS基体拥有特殊的“I”型结构图案化阵列，其在力学性能上具有明显的应变隔离效应，在物理性能上具有较强的表面疏水性，使得其在微机电系统、医疗诊断、生物材料等柔性可延展电子领域具有特殊的应用价值。

技术领域

本发明属于柔性可延展电子(Flexible and Stretchable Electronics)的技术领域，具体涉及一种“I”型结构PDMS基体的制造方法。

背景技术

柔性可延展电子(Flexible and Stretchable Electronics)技术是将电子元件和连接电子元件的交联导体全部集成在柔性可延展基体上的新兴电子技术。与传统集成电子技术相比，其最突出的特点就是将核心电子器件集成在柔性基体上。柔性基体包括各种柔软的材料，如具有超弹性性质的塑料以及生物体的表层等。柔性基体取代传统刚性基板，使得施加在整个电子器件上的大尺度变形基本上全部通过柔性基体的变形和交联导体的面外失稳或扭曲大变形消化掉，核心电子元器件相对而言变形很小。因此柔性电子器件的设计突破了传统刚性基板的限制，使整个器件在承受大尺度的拉压、折叠、扭曲等变形的同时而保持原有功能基本不变。

为了将砷化镓薄膜太阳能电池组件集成在基底加岛体的基体上，本申请人在中国专利申请(专利申请号2017103362864)中提出了基于柔性基体结构化设计的空间薄膜太阳能电池器件的具有最佳变形隔离效应的基体设计方案，制造“I”型结构的由岛体1、连接柱体2和基底3构成的聚二甲基硅氧烷PDMS基体。所述的“I”型结构是连接柱体2以等间距列阵式分布于连续的基底3之上，岛体1位于连接柱体2之上，其中岛体1的横向尺寸大于或者略大于连接柱体2的横向尺寸即施加在基体上的变形对岛体的表层部分几乎不会产生任何变形，从而大幅度延长了电子器件的使用寿命。

发明内容

鉴于“I”型结构PDMS构造的特异性，本发明的目的是提出一种“I”型结构PDMS(聚二甲基硅氧烷)基体的制造方法，该制造方法通过硅模具的制备→PDMS反模具的制备→PDMS反模具的表面处理→使用PDMS反模具倒模，利用柔性可拉伸的PDMS材料制作反模具，从而制得具有特殊的“I”型结构PDMS基体。经本发明制造的“I”型结构PDMS基体具有最佳的变形隔离效应，使得施加在基体上的大变形对岛体表层部分几乎不会产生任何变形，从而大幅度延长了集成在基体上的电子器件的使用寿命。

本发明为实现发明目的，采用如下的具体手段：

一种基于反模的“I”型结构PDMS基体的制造方法，用于制造“I”型结构的由岛体1、连接柱体2和基底3构成的聚二甲基硅氧烷PDMS基体；所述的“I”型结构是连接柱体2以等间距列阵式分布于连续的基底3之上，岛体1位于连接柱体2之上，其中岛体1的横向尺寸大于或者略大于连接柱体2的横向尺寸；包括如下处理步骤：

步骤一：硅模具的制备

对硅片进行两次深度为100μm的表面图案化刻蚀，制备得到具有台阶状凸点的硅模具；

步骤二：PDMS反模具的制备

(A)配制分别用主剂和硬化剂以质量比为5:1和10:1比例混合均匀，并且抽真空30分钟～40分钟，得到的1号液态PDMS和2号液态PDMS，将1号液态PDMS滴入步骤一中制备的硅模具内，使得1号液态PDMS刚好没过硅模具边缘和凸点顶部；

(B)放入真空箱，再次抽真空20分钟～30分钟，使得1号液态PDMS浸润到硅模具的坑槽中；