综述：面向实用化柔性电子系统的器件集成技术

本综述系统探讨了柔性电子在远程医疗和元宇宙穿戴设备中的集成挑战与创新策略，重点介绍了单芯片 monolithic fabrication、垂直堆叠 vertical stacking 和后组装集成 post-assembly integration 三大技术路径，并深入分析了导电材料（如PEDOT:PSS、液态金属 EGaIn）、基底（PI、PDMS）和键合工艺（ACF、WVPAB）在实现高密度、高柔性和高稳定性互联中的协同设计，为下一代柔性物联网（IoT）设备产业化提供关键技术支撑。

　　

柔性电子系统集成策略与技术路径

柔性电子技术因其可贴合人体动态曲面的特性，成为下一代可穿戴医疗与元宇宙交互设备的核心组件。实现实用化柔性电子系统的关键在于开发能够保持器件本征柔性的稳健互联技术。当前柔性电子集成策略主要分为三类：单芯片 monolithic fabrication on a single film substrate、垂直堆叠 vertical stacking of components 和分布式制造后组装集成 decentralized manufacturing and post-assembly integration。其中，后组装集成策略因兼容现有半导体工艺、支持多材料异质集成，被视为近期最接近产业化应用的方案。

材料体系与力学性能平衡

柔性电子系统的材料选择需统筹电学性能与机械顺应性。基底材料涵盖聚酰亚胺（PI）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等柔性聚合物，以及聚二甲基硅氧烷（PDMS）、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）等可拉伸弹性体。导电材料则存在金属（如Au、Ag）高电导率与高模量的矛盾，需通过微纳结构设计（如蛇形布线、分形网格）或新型材料（如导电聚合物PEDOT:PSS、液态金属EGaIn）实现电学-力学性能协同。研究表明，液态金属（EGaIn、Galinstan）兼具金属级电导率（≈10⁶ S·m^?1）和流体般超低模量，是理想的可拉伸互联材料。

柔性互联与键合技术

柔性电子互联技术需满足五大核心要求：保持器件柔韧性、实现微米级高分辨率键合、耐受机械变形、具备毫欧级低接触电阻以及大气环境工艺兼容性。现有键合技术分为三类：

1. 1.

   导电胶粘接：各向异性导电胶膜（ACF）通过金属颗粒实现垂直导电与横向绝缘，但丙烯酸基胶层易吸湿膨胀导致可靠性下降；

2. 2.

   间接无胶键合：利用SEBS等自粘性基底实现电极接触式连接，但接触电阻易受形变影响；

3. 3.

   直接无胶键合：如水蒸气等离子辅助键合（WVPAB）和低温等离子-水塑化键合（LBPW），通过活化电极表面实现金-金金属键合，接触电阻低至0.33 mΩ·cm^?2，且耐受万次弯曲循环和85°C/85%RH高湿老化试验。

力学适配性与稳定性设计

人体皮肤模量（kPa级）与曲率（微米至厘米级）要求电子系统具备超低弯曲刚度（D ∝ Et³）。通过将系统总厚度控制在百纳米至百微米级，可实现类皮肤机械顺应性。键合区域厚度显著影响柔性：50μm厚ACF胶层刚度（3.03×10^?5 N·m²）较直接键合（1.76×10^?8 N·m²）高三个数量级。力学评估需依据JIS标准进行剥离强度（K 6854）、拉伸剪切（K 6850）、冲击（K 6855）和弯曲（K 6856）测试，并结合循环弯曲/压缩试验验证耐久性。

产业化挑战与未来方向

当前尚无键合技术能同时满足所有性能指标。导电胶粘接牺牲柔性，间接键合电学稳定性不足，直接键合工艺复杂且需真空/等离子体处理。未来需突破可拉伸各向异性导电材料、可逆键合机制（如热/湿响应脱粘）以及与卷对卷（roll-to-roll）工艺兼容的高精度组装技术。随着欧洲柔性OLED和RFID标签进入量产阶段，柔性电子产业化已具备基础，但实现医疗级可穿戴设备仍需在材料、工艺和标准化评估体系上协同创新。