[发明专利]一种基于液态金属的封装结构、封装方法及封装体

说明书

本发明涉及一种基于液态金属的封装结构、封装方法及封装体，封装结构包括第一弹性层和第二弹性层；第一弹性层和第二弹性层之间形成容纳腔，液态金属填充所述容纳腔形成中间液态金属层；所述液态金属的填充量Q满足：Q＝N×S，其中，Q为液态金属填充量，单位g；S为封装面积，单位cmsupgt;2/supgt;；N的取值为5×10supgt;‑6/supgt;‑2g/cmsupgt;2/supgt;。本发明通过在两个弹性层形成的容纳腔中填充适量的液态金属，形成阻隔性能优异、且柔性可拉伸的封装结构。基于所述封装结构设计，本发明还提供了一种封装方法，能够封装各种结构和尺寸的待封装物，从而提供长期稳定的封装体，扩宽了封装材料的应用空间。

技术领域

本发明属于封装技术领域，尤其涉及一种基于液态金属的封装结构、封装方法及封装体。

背景技术

密封包装在工业生产及日常生活中随处可见，特别是对于高灵敏度、高附加值的电子器件，密封包装的重要性众所周知，传统的刚性电子器件被设计包裹在包装材料中，以使活性气体(如氧气和水)远离其中的敏感材料，从而确保该器件的长期稳定性。然而随着科技的进步以及人们生活品质和需求的不断提高，刚性电子器件难以满足多样变化的需求，柔性可拉伸器件应运而生。柔性可拉伸电子技术以柔性材料为基础、柔性电子器件为平台、光电技术应用为核心，是在物理学、化学、材料科学与工程、光学工程、生物医学工程等学科高度交叉融合的基础上形成的颠覆性科学技术。相对于传统电子器件，柔性可拉伸电子器件具有更大的灵活性，能够在一定程度上适应不同的工作环境，满足设备的形变要求。

可拉伸、软器件本身的特性及用途，对封装材料的杨氏模量有一定要求，只有低模量的材料才可被选择。由高分子链交联所构成弹性体作为该领域经常被使用的封装材料，能够为器件提供安全的外部保护和弹性承载，但其在微观尺寸上具有很大的空白体积，且其中的高分子链段非常容易移动，因此活性气体(如氧气和水)很容易透过，导致对可拉伸、软器件进行破坏。现有技术中，对活性气体敏感的可拉伸、软器件的寿命远低于同类型的刚性器件。

目前的研究普遍认为低模量的材料具有高的气体透过率，并不存在一种既具有低模量又具有低气体透过率的材料，因此应对可拉伸的封装技术挑战的方法主要集中在将具有高气体透过率的低杨氏模量材料(例如弹性体)与具有低气体透过率的高杨氏模量材料(例如无机或金属材料)相结合。专利CN111373840B提供了一种具备对于有机电致发光元件等电子器件作为水分透过的密封膜发挥功能的有机薄膜的电子器件的制造方法。该电子器件的制造方法是至少依次具有有机功能层、防溶出膜及密封膜的电子器件的制造方法，具有：将有机硅树脂涂布后照射真空紫外线而形成所述防溶出膜的工序；和将金属醇盐和氟代醇的混合液在所述防溶出膜上涂布后照射真空紫外线而形成所述密封膜的工序。通过对防溶出膜的有机硅树脂通过真空紫外光实施表面处理，表面组成变化为SiO₂，无机氧化物的亲和性提高，能够大幅地提高与含有有机金属氧化物的密封膜的密合性。专利申请CN105848882A公开了一种散热性优异的金属封装材料、其制备方法及用所述金属封装材料来封装的柔性电子器件，其在一面上形成含有金属-石墨复合体的涂层，从而提供了柔软性、耐湿性、加工性及散热性非常优异的金属封装材料及用所述金属封装材料来封装的柔性电子器件。上述发明虽在静态或一定拉伸条件下均能获得较好的封装性能，但由于其涂层采用了刚性材料，当拉伸超过其涂层承受范围时，外力破坏将不可逆地导致封装性能丧失。

可见，现有技术中的绝大多数有机无机复合封装材料，除了其结构本身对拉伸、弯曲等外力作用具有很小程度的耐受能力外，它们实质上并不应被称为柔性封装材料。且大量破坏可能发生在微观层面，即便宏观上能够展示一定柔性和可拉伸性，但其密封性能在外力作用下并不能得到保障，甚至已经被严重破坏。