(Invited) Design and Characterization of a New Low Cost Thick Film Copper Metallization Transfer Process Onto PDMS Enabling Stretchable Electronics
Notice bibliographique
Résumé
We present a new low cost microfabrication technology that utilizes a sacrificial conductive paint transfer method to realize thick film copper microstructures that are embedded in polydimethylsiloxane (PDMS). Several example structures are fabricated and characterized that demonstrate the potential application of this process in flexible electronics, wearable electronics, and novel microsensor and actuator designs. This process has reduced fabrication complexity and cost compared to existing metal-on-PDMS techniques, and enables large scale rapid prototyping of designs using minimal laboratory equipment. This technology differs from others in its use of a conductive copper paint seed layer and a unique transfer process that results in copper microstuctures embedded in PDMS rather than on top of the PDMS surface. The fabrication process begins with the deposition of the seed layer onto a flexible substrate via airbrushing. A dry film photoresist layer is laminated on top and patterned using standard techniques. Electroplated copper is grown on the seed layer through the photoresist mask and transferred to PDMS through a unique baking procedure. This baking transfer process releases the electroplated copper from the seed layer, permanently embedding it into the cured PDMS. The characterization of the copper microstructures is given in terms of feature size, film thickness, surface roughness, and resistivity. The resistivity is measured under static conditions as well as under conditions of flexing and stretching using various linear and 1-dimensional Peano curve structures [1]. To quantify the stability of a structure’s conductivity under flexing, linear structures are bent over curves having various radii and the response of the resistivity is measured against the number of iterations. To measure the response under stretching, 1-dimensional Peano curve structures are fabricated and stretched until failure, while the resistivity is measured against the strain. Results show that we can achieve films 25-75 micrometers in thickness, with reliable feature sizes down to 100 micrometers and a film resistivity of approximately 7.15 micro-Ω-cm [2]. Results from current experiments will be presented that characterize the resistivity response under flexing and stretching. Process variants and future work are discussed, as well as large scale adaptations and rapid prototyping. Finally, we outline the potential uses of this technology in flexible electronics and novel sensor and actuator designs. [1] J.A. Fan, W.-H. Yeo, Y. Su, Y. Hattori, W. Lee, S.-Y. Jung, Y. Zhang, Z. Liu, H. Cheng, L. Falgout, M. Bajema, T. Coleman, D. Gregoire, R. J. Larsen, Y. Huang, J. A. Rogers, “Fractal design concepts for stretchable electronics,” Nature Communications 5 (3266), 2014. [2] D. Hilbich, A. Khosla, L. Shannon, B. L. Gray, “A new low-cost, thick-film metallization transfer process onto PDMS using a sacrificial copper seed,” SPIE 9060, Nanosensors, Biosensors, and Info-Tech Sensors and Systems (906007), 2014
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».