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柔性聚合物材料技术解读
在柔性无机微型LED 阵列器件中，半导体材料的刚体特性并没有改变，器件的整体形变依赖于单元间电极连接和柔性材料的形变贡献。柔性连接材料和柔性基底具有支撑和保护LED 阵列和电极连接的作用，柔性材料的机械形变承受能力直接决定了柔性LED 阵列器件的力学可靠性。有机聚合物材料具有低杨氏模量、高伸展率、良好稳定性和绝缘性等优势，是愈加重要的MEMS 材料。使用聚合物材料作为柔性LED 阵列的基底和连接材料能够满足器件对机械形变的要求。在柔性电子器件中常见的柔性材料如下：
01
聚酰亚胺（PI）
聚酰亚胺具有脂肪族(线型)或者芳香族(环型)化学结构，并且具有热固性或者热塑性。图3.1(a)和3.1(b)分别为聚酰胺酸预聚体和固化后聚酰亚胺的化学结构，其中聚酰胺酸可溶于极性无机溶剂。为得到PI 最终的化学结构，聚酰胺酸预聚体在高温下(~300℃-500℃)亚胺化，亚胺化过程消除了可溶性并形成了环型芳香族结构。PI 具有高玻璃转化温度、高温稳定性、化学惰性、低导电系数、低可溶性、低杨氏模量和高机械强度等众多突出特性，已成为航空航天、微电子技术等领域的理想工程材料。PI 与MEMS 工艺具有良好兼容性，可作为掩膜材料、介质层、隔离保护材料等，并且商业化的PI 膜在宽温度变化范围内保持良好机械柔韧性，这为柔性电子器件的设计和制作提供了便利。聚酰亚胺有光敏型和非光敏型两种。化学改性后的PI 具有光敏特点，但光敏PI 在亚胺化过程中材料体积收缩大，相对而言非光敏PI 具有更高工艺精度。考虑到PI 膜的高稳定性，在柔性PI 膜上制作电子器件具有高可行性。
02
聚对二甲苯（帕利灵，Parlene）
聚对二甲苯是常用的电子器件保护涂层材料。利用化学气相沉积(CVD)方法制作的聚对二甲苯膜可以适用于锐角边、裂缝和突出物等任意形状。C 型聚对二甲苯对水分、化学成分和其他渗透分子有着非常低的渗透性，同时具有优秀的电子兼容性和机械性能。并且，通过控制沉积参数可以将聚对二甲苯膜厚降低到几个微米。因而它作为超薄柔性电子器件的基底材料非常有前景；
03
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）
作为经过充分研究的塑料材料，PET 已经用于制备柔性电子器件。PET 的机械柔韧性可通过改变厚度等几何参数而调整。由于良好气体和液体阻挡能力及化学惰性，PET 是保证电子器件稳定性的理想材料选择。PET 基的柔性电子器件(如传感器、驱动器等)已成功制作，并且具备与传统硬性基底器件相同甚至更优的性能。
04
聚二甲基硅氧烷（PDMS）
PDMS 是商业化的硅基有机聚合物，其重复结构单元为(CH3)2SiO[92]。PDMS 的固化是有机金属交联反应，如图3.3。硅氧烷低聚物包含乙烯基，而交联低聚物包含至少三个硅氢键，铂(Pt)基固化剂促进Si-H键与硅氧烷的乙烯基结合形成Si-CH2-CH2-Si 链。固化后的PDMS 可以利用湿法腐蚀(腐蚀剂：四丁基氟化铵(C16H36FN)+n-甲基-吡咯烷酮(C5H9NO))或等离子体刻蚀(刻蚀气体为CF4+O2)进行表面结构处理。PDMS 具有出色性能，如疏水性、良好的化学惰性、较高的物理稳定性、绝缘性、生物相容性等，因而广泛应用于微流控器件、日化品添加剂等各种领域，并且已用于制作柔性和可伸展电子器件。PDMS 材料典型特性如表3.1 所示。
