It is currently Wed Oct 17, 2018 3:54 am

НИЛ АСЭМ Научно - исследовательская лаборатория автоматизированных систем экологического мониторинга

Многослойная растягиваемая электроника

by Admin » Wed Aug 22, 2018 12:50 pm

Инженеры научились создавать многослойную растягиваемую электронику
Image
Zhenlong Huang et al. / Nature Electronics, 2018

Инженеры из США и Китая научились создавать эластичные электронные устройства из нескольких слоев. Основные компоненты таких устройств, например, чипы, выполнены из жестких материалов, но соединения между ними и слоями, а также подложки микросхем каждого слоя состоят из материалов, не разрушающихся при растяжении или скручивании. Статья опубликована в Nature Electronics.

Инженеры давно разрабатывают материалы и методы, необходимые для создания функциональной растягиваемой электроники. Предполагается, что в будущем такая электроника сможет вытеснить распространенные сегодня носимые устройства, выполненные из жестких материалов и из-за этого стесняющие движения тела, а также подверженные разрушению. Несмотря на промежуточные успехи в этой области, пока у гибкой электроники остаются нерешенные проблемы, в том числе низкая надежность и сложность создания многослойных микросхем, с электрическими соединениями между слоями.

Группа инженеров из США и Китая под руководством Шэн Сюя (Sheng Xu) из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработала метод, позволяющий реализовать подобные соединения в многослойных растягиваемых электронных устройствах. Основу каждого слоя или эластичной платы составляет подложка из силиконового эластомера. Она выполняет механическую поддержку остальных компонентов, а также изолирует слои. На каждый слой наносят два вида элементов: жесткие электронные компоненты, такие как микропроцессоры или резисторы, и эластичные проводящие дорожки. Эти дорожки состоят из меди и полиимидной пленки, и имеют зигзагообразную форму, позволяющую им растягиваться вместе с силиконовой подложкой, не разрушаясь.


Image
Схема устройства


Одно из главных новшеств предложенного инженерами метода заключается в способе соединения слоев между собой. Для этого, как и в случае с обычными жесткими платами, в определенных местах определенных слоев создаются переходные отверстия. Поскольку отверстия должны быть небольшими и располагаться точно, исследователи выжигали их лазерным лучом. После этого в отверстие с помощью трафаретной печати заливается припой из сплава, соединяющий два проводящих контакта.


Image
Микроструктура переходных отверстий в слоях


Исследователи продемонстрировали применимость метода на нескольких многослойных прототипах. В частности, инженеры создали многофункциональное устройство с датчиками растяжения, гироскопом, акселерометром, термометром, Bluetooth-передатчиком и несколькими другими компонентами. Устройство можно безопасно прикрепить к коже без какого-либо клея — оно закрепляется за счет сил Ван-дер-Ваальса. Инженеры показали, что с помощью одного такого устройства можно измерять несколько физиологических показателей. К примеру, его можно применять для измерения температуры тела, записи движений и частоты дыхания, а также в качестве электрокардиографа.


Image
Прототип устройства из четырех слоев


Многие другие группы инженеров работают над созданием других электронных устройств, которые можно наносить непосредственно на кожу.


Григорий Копиев
https://nplus1.ru/news/2018/08/14/stretchable-electronics


На главную
Admin
Site Admin
 
Posts: 203
Joined: Wed Sep 20, 2017 9:55 am

Return to Это интересно

cron

User Menu

Login