柔性多层结构共形剥离工艺机理研究

发布时间：2017-12-22 14:08

  本文关键词：柔性多层结构共形剥离工艺机理研究　出处：《华中科技大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：柔性电子转印(剥离与转移)是实现器件功能封装、产品包装必须要解决的核心工艺之一。卷到卷(Roll-to-roll, R2R)系统可以实现高效率、低成本的连续制造,能够与柔性薄膜结构兼容,是柔性电子的理想制造方式。因此,研究如何将R2R制造系统与柔性电子转印工艺集成,实现大面积柔性电子R2R批量制备,对于提高其生产效率、降低成本具有显著意义。本文以器件层-粘胶层-载带层柔性三层结构为对象,研究基于R2R系统的辊筒共形剥离和R2R转移工艺,从力学建模、机理分析和工艺实验等方面开展系统研究。本文主要研究工作和创新之处包括：1)建立了器件层-粘胶层-载带层多层复合结构共形剥离工艺的力学模型,给出了曲面共形状态下中间粘胶层的正应力和剪应力的解析表达式,精确计算出多层结构中各层厚度对粘胶层能量释放率的贡献率,确定了器件可安全剥离的器件层和载带层厚度允许范围,为柔性电子器件的可共形剥离性提供判定准则。2)研究了器件层-粘胶层-载带层多层复合结构中材料组成和几何尺寸,结合共形剥离工艺机理模型揭示了材料属性、几何尺寸、剥离刀半径以及共形角等器件与刀具参数对共形剥离的影响规律,建立了器件断裂与剥离的竞争关系模型,计算出剥离刀的设计参数范围,设计了含有多个剥离半径的剥离刀,通过多层结构的剥离实验验证了剥离刀设计方法的正确性。3)研究了张力与速度对共形剥离过程的影响规律,提出了张力辅助的共形剥离方法,提高了剥离的成功率并给出了张力设定的工艺范围。建立了多层复合结构的黏弹性界面力学模型,并结合剥离实验所获界面断裂能与速度之间的关系,为选择合适的R2R工艺参数(张力与速度)提供理论方法,实现共形剥离与R2R系统的综合设计。4)研究了R2R转移过程界面残余应力的产生机制,提出了低界面残余应力的R2R转移工艺方法,综合考虑薄膜材料、结构、载带层张力和工艺温度等参数的影响,推导了R2R转移工艺过程中的应变失配模型,对材料属性和结构参数进行协同优化,通过R2R实验平台验证了降低柔性电子器件的界面残余应力的可行性。本文所研究的共形剥离与转移工艺理论与设计方法已经在实际柔性多层结构R2R复合系统中得到了试验验证,具有较好的应用效果。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN05

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本文编号：1319781