印制电子综述

                                         上海美维科技有限公司  龚永林

摘要：本文叙述了印制电子的概念、用途，印制电子的市场趋势和相关技术，特别论述了印制电子和印制电路板关系。

关键词：印制电子，印制电子市场，印制电子技术，印制电子与印制板

Printed  Electronics  Review 

                                   Gong Yong-Lin   Shanghai Meadville S&T Co. Ltd.

Abstract：This paper describes concept and application and technology for printed electronics. Other describes the relation of printed electronics with printed circuit boards. 

Key words：Printed Electronics (PE)，Market of PE，Technology of PE，PE &PCB

    印制电子或印刷电子已是行业内热门话题，本人近两年来也一直关注着印制电子的动态与发展，现把自己积累的有关知识和认识作个综述，供感兴趣的同行们参考。

1. 印制电子概要

1.1背景和驱动力

人们追求享受生活，科技产品日新月异，现代化生活的重要部分是应用电子设备，如现在最流行的手机、随身听、电视等。生活中对电子设备的发展要求其性能高佳、轻小便携、安全可靠、节能环保、价廉物美，电子产品的多功能化、轻薄小型化、环境友好化、低成本化是必然的发展特色。

    电子设备中手机的发展是科技产品日新月异的典范。在1990年代初出现手机（移动电话）时其功能仅是可移动通话的电话机，体积和重量大似砖块，价格超万元。十多年来发展，手机体积已小似名片盒，智慧型手机又有照相、随身听、电视、电脑等许多功能，这都有赖于电子元器件微小化，包括印制电路板的高密度化。名片盒似智慧型手机并非手机发展极限，会继续追求更轻薄化、低成本化和多功能化的手机，相应的就是追求轻薄微小和低成本的元器件产品。

手机的视屏尺寸不能过分缩小，但可设法减薄和卷曲，就可变得更小巧实用；纸张印成的报纸和书籍都要装在提包里携带，如用可卷曲薄膜状电子纸代替，体积似笔状可随身携带阅读。

新颖电子设备的追求、享用，驱动了印制电子产品的产生与发展。

1.2名称与定义

“印制电子”（Printed  Electronics）是指利用各种印制技术，形成电子元器件和电路的电子产品。也有称为“可印制电子”（Printable Electronics），或称为“全印制电子”（All Printed Electronics）。这是从加工工艺的角度称谓。

 目前传统的电子产品是由硅等无机半导体材料为基础制作成元器件与以覆铜箔板为基板制作的印制电路板，互连结合而成，被称为“硅-铜电子技术”。因此，传统的电子电路技术被分为元器件技术、印制电路板技术和连接安装技术，而印制电子技术是将它们合为一体了。

“印制电子”产品和技术是近几年新兴的，类同的电子产品和技术在不同文献报道中有不同名称出现。本人所見有称为“有机电子”（Organic Electronics）、“塑料电子”（Plastic Electronics），指用有机(塑料)基材和或有机涂料为材料经印制形成的电子产品；称为“薄膜电子”（Film Electronics），指用有机薄膜基材经印制形成的电子产品；“挠性电子”或“软性电子”（Flexible Electronics），指用薄膜基材形成的可卷曲的电子产品。甚至有“可穿戴电子”(wearable electronics)，指把电子组件印制在穿戴的衣帽上。这些类同称谓的相关性如图1-1所示。 

                                          图1-1印制电子类同称谓的相关性

这些不同的称谓只是从不同的角度突出产品特点，分别从工艺角度、基材角度、状态角度来表述名称，其实它们是基本相同或类同事物。本文则以“印制电子”（Printed  Electronics）称之。

对于“Printed  Electronics”的中文名称还是值得考虑的。在印制电路行业的术语标准规定“Printed  Circuit  Board”为“印制电路板”，而非“印刷电路板”。相应的“Printed  Electronics”的中文名称就应为“印制电子”，而非“印刷电子”。事实上“Printed  Electronics”所用技术并非仅有通常的印刷技术，还有喷墨、溅射等技术，因此本人认为称“印制电子”更确切，但现在所见“印刷电子”较多，值得商榷。

1.3 印制电子特点

1）印制技术的导入简化电子产品制造工艺

   任何电子设备必定有相关元器件和零件组成，通常是由印制板（PCB）承担了元器件的支撑和连接作用。印制电子产品兼有PCB作用，可代替PCB。印制电子制造是采用直接印制图形的方法，与PCB及PCBA(装配)制造相比基本流程如下图1-2，显然印制电子比前者工序简化约一半。

                                    图1-2 常规PCB与印制电子基本制造流程比较

2）把电子电路与元器件集合在一起，连接可靠

   通常的PCB仅是PWB(印制线路板), 成为电路功能的元件是后装上去的，即由PCBA完成。而印制电子是在基材上既有线路又有元件，都由印制完成，成为真正的电子电路。而且印制电子产品的元件与线路是完整一体，连接可靠性高。

3）产品轻薄、可挠曲，减少体积与重量，适合各种形状要求

    印制电子产品基材以有机薄膜为主, 具有可挠曲、轻薄的特点，其印制形成的元件是厚膜型的，相比PCB上安装的元件要轻薄。因此印制电子具有挠性印制板(FPC)的优点，又胜过FPC。

4）省料省工，减少成本

   印制电子用有机薄膜和各种油墨材料的成本，低于PCB用覆铜箔板和各种化工材料；印制电子加工过程也少于PCB和PCBA，而且印制电子又可以成卷加工(R2R)；由于加工过程简单，印制电子用生产设备投资也没有PCB和PCBA复杂；因此印制电子适合低成本要求。

5）绿色生产，有利环境保护

印制电子生产废弃物极少，不需化学蚀刻和电镀工序，几何没有废水，是项清洁生产工艺技术。

2. 印制电子的应用

2.1 应用领域  

印制电子技术目前还处于产业发展的初期，但是已显现其市场规模具有很大的发展潜力。据调查数据显示，印制电子技术和产业涉及面很广，包括能印制形成电路或者电子元器件的有机、无机或者合成材料，生成晶体管、显示器、传感器、光电管、电池、照明器件、导体和半导体等器件，以及互连电路的工艺与产品。按照IDTechEx、OE-A和工研院的资料介绍，印制电子产品的应用领域归纳为表2-1。

表2-1 印制电子产品应用领域与特点

2.2.1 薄膜开关

薄膜开关 (Membrane Switch), 也有称触摸开关，是利用聚酯薄膜为基体, 网版印刷方法将导电油墨印刷在薄膜上，构成导电线路和按键触点(开关)，如图2-1所示。这类薄膜开关也是印制电子产品，20年前就已有之。现在薄膜开关已被广泛应用于计算机键盘、自动化仪表和自动化电子设备的触摸式控制盘等。当然，随着印制电子技术发展，薄膜开关的结构、功能更深入，用途更大。 

薄膜开关对于印制电路行业是早已熟知的是产品，不再多述。而其也可归入印制电子产品。

                                                          图2-1 薄膜开关     

2.2.2 半导体器件

薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)是采用印制技术在薄膜基材上形成晶体管，这是构成集成电路的基本单元，按一定的阵列排列与互连就构成功能性集成电路，如逻辑电路、存储器等。根据印制晶体管的半导体材料有无机和有机之分，如无机硅油墨经喷墨印制出薄膜晶体管(TFT)；而用有机半导体油墨也能喷墨印制出薄膜晶体管，称为有机薄膜晶体管(OTFT)。OTFT在塑料基材上可以挠曲、重量更轻，如图2-2所示。印制电子的重点在OTFT，OTFT代表了半导体产品在今后十年内所发展的一个方向。

如日本产业技术综合研究所成功实现塑料薄膜上印刷有机TFT，这是一项高精细、大面积印刷技术，在直径6英寸(152.4mm)面积，印刷L/S=1μm/1μm的图形。可挠曲的塑料薄膜基上印刷有机半导体聚合物构成TFT，用纳米银粒子导电膏印刷电接点或线路。

美国Kovio公司取得了印刷纳米硅晶体管技术, 比印刷聚合物晶体管尺寸更小、性能更好, 并降低成本。这项完全的印刷硅晶体管技术能完成电路功能, 甚至能印刷硅芯片。另外, 日本Seiko Epson公司也有类产品, 喷墨印制含有硅的聚合物(有机硅)。这类硅元件被用于显示器、太阳能电池等电路中。

 图2-2  OTFT电路

大量晶体管按一定的阵列排列与互连就构成功能性集成电路，如逻辑电路、存储器等。因此OTFT的集成得到有机存储器(O-Memory)，如图2-3所示。目前这类有机存储器已大量应用于游戏卡中, 如图2-4所示。印制出有机存贮器可能是印制电子取得整体成功的重要因素。

射频识别(RFID)系统包括信息存储、读取、识别，    是一种非接触式的自动识别技术。最普通的应是商品防伪标签，如图2-5所示。Kovio公司用硅油墨印刷元件开始应用于RIFD标签，在1个RIFD标签载有1000个晶体管, 并达到量产化。

 图2-3 印制有机存储器               图2-4 应用有机存储器的游戏卡

 图2-5 印制RFID标签及应用

2.2.3 显示器

平板显示器的诞生改变了人们使用显示器的习惯，由于其轻薄的特性，除了对既有市场产生替代效应外，新的应用领域亦应运而生，包括可携式产品、信息产品及视讯产品等都是平板显示器的市场，其代表是液晶显示器(LCD)和等离子体显示器。

然而在迈入21世纪后，开始思考第三代显示器的技术开发，期望相关产品能够有另一个更轻更薄的明星产品，这就是可印制挠性显示器。

可印制挠性显示器的代表为电子纸显示器(EPD),EPD属反射型显示器、耗电量可较玻璃基板LCD显示器减少90%，且电子纸若导入塑料基板、厚度仅约0.3mm、为LCD显示器厚度(含背光模块)的10%，故具更轻、更薄、可卷曲和省电的特性。除此之外，再由于采用薄膜材料和印制工艺而降低产品成本。因电子纸如一般纸张适合阅读、眼睛不易疲劳等优势，因此EPD成为新一代具成长潜力的显示器。

从应用的角度分析，具备纸张画质特性的电子纸显示器可以用于更为广泛的领域。应用范围有户外广告和告示看板，卖场的价格卷标, 手机和手提电脑等移动装置，电子图书和报纸等相关产品。有关EPD应用图例见图2-6、图2-7和图2-8。

    如工研院在前年就展出可弯曲的挠性彩色液晶显示器，利用两个厚度比目前玻璃基板研磨最薄的0.2mm还薄的塑料基板作为上下显示器基板材质，以具轻薄化特性塑料基板研发出可弯曲的彩色液晶显示器，可应用于高阶轻薄型手机与PDA等，以满足特殊手机的设计需求。

日本Fujitsu Ltd.的子公司推出一种新颖电子纸器件，能显示彩色的电子书和电子报纸。电子报纸的阅读不需要特别的背光或照射灯光，普通光照下就可阅看。单个电池可连续用50小时，远比LCD显示器节电。该彩色电子纸器件版面有A4大小，能与手机、个人电脑等连接，下载有关新闻而进行阅读。

图2-6 可弯曲液晶显示器     图2-7卷曲式显示屏手机     图2-8 多页EPD的手提电脑

目前OLED显示器已经有许多应用, 包括广告牌和广告等。Sony公司推出11英寸OLED TV, 走出了商品化第一步以后, 许多面板公司投产中小型OLED显示屏用于手机。 

在我们身边，可以见到印制电子显示器的例子有那些华丽的大广告屏幕，它们发出明亮的色彩，光线依次明暗变换。那些元器件几乎完全是用网版印刷技术印制出来的导电层、绝缘体、带有金属铜掺杂的磷光质涂层、保护层等等。

2.2.4 有机照明

有机发光二极管（OLED：Organic Light Emitting Diode)技术是业界公认具有最广阔应用前景的下一代照明与显示技术。其器件构造如同一块超薄夹心饼干：在两个电极板中间夹有一层或多层薄薄的有机发光材料，当有电流通过时，这些有机材料就会发出强光。

与传统技术相比，OLED技术不仅具有更高的效能，更为环保，而且产品外形也更为轻巧。OLED面板的厚度可以小于1mm，并能进行任意弯折和裁剪，也就是说采用OLED技术，可以制造出薄如墙纸、可粘贴在墙面屋顶，或卷成一团塞进皮包、口袋的电视、电脑显示屏和照明工具。 近年来这项奇妙的技术已成为全球各大研究机构和企业重点关注的对象，代表着照明系统、平面显示等诸多家用及商用的未来发展趋势。

OLED灯采用的是平面光源，不同于采用点光源的白炽灯泡，卤素灯和LED灯。OLED灯可以在表面的任何地方均匀发出光线，不会产生荧光管眩眼的光照效果，在光效、寿命和彩色性上将远远优于现在的照明技术。OLED照明产品具有1万小时以上的寿命、亮度高达约1000cd/m2、发光效率为40～60lm/W，节能性能优良。目前OLED已经渗透到小型显示市场，在MP3播放器上和手机的辅助显示中OLED的应用都已经变得相当普遍。不远的将来，属于面光源且光线柔和的OLED照明，将出现在我们的日常照明环境中。

08年3月通用电气公司(GE)就宣布，实现成功地采用类似报纸印刷的“卷对卷”连续方式印刷OLED涂层，从而大幅降低了OLED的生产成本，使OLED产品的大批量生产成为可能。GE宣称。解决了OLED大批量生产的成本问题之后，GE希望能在2010年将OLED照明产品正式引入市场。GE将在接下来的两年中继续改进生产工艺，并进行OLED照明产品的设计，“平面照明时代即将来临”。 飞利浦照明于08年9月宣布，将领先其它公司于2009年上市面积最大为50cm2的OLED照明产品。 

世界上很多著名厂商纷纷涉足OLED照明的开发，重点是采用印制技术。在2009年2月日本举行的“Printable Electronics 2009”研讨会上，松下电工公司的演讲中介绍试制出了采用印刷方法制作的OLED照明面板。发光效率和色彩表现性均获得了较高的数值。

想象一下吧，当你走在夜晚的街道上时，照亮道路的不再是路灯而是路旁高楼大厦的外墙；回到家中，亮起的也不再是台灯、吊灯或落地灯，而是色彩绚丽的“墙纸”，感觉爽吧。随着整个世界更加注重节约能源，节能的OLED照明会加速增长，这一切也许就将发生在两年后的今天。图2-9、图2-10、图2-11、图2-12是OLED照明示例。

图2-9 平面状OLED照明灯         图2-10 可卷曲面状OLED照明灯

图2-11 R2R制作的OLED照明灯           图2-12  OLED照明灯装饰的建筑物

2.2.5 电池

太阳能是自然界赋予人类最亷价、清洁、取之不尽的能源。太阳每年向地球发出的能量，有专家估计为人类消耗能源的1200倍以上，利用太阳能是解决人类能源的有效途径。其中之一是可印制制造的薄膜太阳能电池。

发展薄膜太阳能电池是便宜且有潜能的选择，可以用简单的印制方式生产制造各种形式的太阳能电池组件(如图2-13)，达到便宜与普及的需求。围绕薄膜太阳能电池研究的热点，科学家们比较看好非晶硅的有机系薄膜太阳能电池，也称有机光伏电池(OPV：Organic Photovoltaics Cell)。基于非晶硅的薄膜太阳能电池，具有高温下的光伏输出特性好，比晶体硅太阳能电池有更大的实际功率输出，环境友好，成本低等优点。

薄膜太阳能电池组合可以建造在野外成为发电站；也可以安装在建筑物屋顶或外墙面，是城市利用光伏发电最好的平台。它们避免了现有玻璃幕墙的光污染问题，又能代替建材，同时发电又节能，将成为未来城市利用光伏发电的主要方向。消费者可以轻易的将太阳能电池制作在墙壁、屋顶、广告招牌，创造出个人的发电站。如图2-14所示为建筑立面。

可折叠的薄膜太阳能电池，这是一种利用非晶硅结合PIN光电二极管技术而加工成的薄膜太阳能电池。此系列产品具有柔软便携、耐用、光电转换效率高等特点；可广泛应用于电子消费品、远程监控/通讯、军事、航天等领域供电，如图2-15薄膜太阳能电池应用于国际空间站。

例如美国艾奥瓦薄膜技术公司宣称，将向市场推出一系列覆有太阳能薄膜的商品，包括太阳能无线电耳机和33厘米宽的发电塑料卷。另一家卡纳卡公司已开发出能发电的衣服和白天徒步旅行用的背包，这种背包嵌有很轻的光敏塑料充电器，能给手机和iPod充电。美国Rensselaer理工学院研发出一种外观像纸张的电池，可弯曲或扭转，或是用剪刀裁剪，塑造成所需的形状，希望其可用於电子或其他领域，如图2-16。

     图2-13  薄膜太阳能电池组件

图2-14  薄膜太阳能电池立面     图2-15 应用于国际空间站   图2-16 有机光伏电池卷

在2008年底，日本昭和壳牌石油公司创下了铜铟硒薄膜太阳能电池光电转换效率的最高世界纪录。面积为8平方厘米的转换效率为14.3%，面积为3560平方厘米的转换效率为13.4%。已经使用该薄膜太阳能电池制成日本第一个10千瓦太阳能发电系统，使薄膜太阳能电池实用化向前迈进了一大步。 

目前在中国的太阳能电池(光伏)制造企业，已具规模的也有数十家。如量产薄膜太阳能电池的有无锡尚德太阳能电力有限公司、保定天威薄膜光伏有限公司、宁波百事德太阳能科技有限公司、浙江正泰太阳能科技有限公司，以及强生光电（南通）、源畅光电（常州）、深圳日月环、拓日新能源（深圳）、新奥集团（河北廊坊）、尤尼索拉津能（天津）、黑龙江哈克（哈尔滨）等，遍及南北。

2.2.6  传感器

传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如气味、烟雾），并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。并将探知的信息传递给其他装置或器官。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

印制电子也将在传感器中大显身手，能够形成薄膜型的新功能传感器。印制电子技术制作的薄膜传感器，是通过把敏感材料沉积在薄膜介质基板上形成的，同时可将部分电路制造在此基板上，如图2-17和图2-18所示。

例如图2-19为医疗和工业应用中的大型成像传感器，将在移动设备集成的轻薄的生物特征识别系统中找到用武之地它还可以用在实验室系统的微型传感器中，以实现实时现场检验、医学测试和环境测试，以及能够监控穿用者的生命体征，并用作帮助调节人体体温的衣物等

 图2-17 印制薄膜传感器   

     图2-18 有机膜传感器               图2-19 医疗和工业用大型成像传感器   

瑞典的Bioett 公司与一家冷冻食品公司，以及一个瑞典乳制品供应链一起，成功开发了一个完全印制制造的可以发送载有时间/温度特征信号的感应器/电容器/生物传感器，用于食品包装。当超过保存时间/温度时标签会显示出。同样，德国KSW Microtec AG公司和美国加州的Infratab公司生产的印制电致变色显示传感器，用于食品包装和血液袋，能够发回记录温度变化的信号，当所盛装的产品变质时，标签会显示出“过期了”字样。

加州的Aardex USA公司已经在销售用来装药片的塑料瓶了，这种瓶子里装有一个称重传感器，这样一来药瓶就可以真实地告诉患者他是否在按时按量的服药。还有加拿大和丹麦的一些公司也都拥有智能包装和更多同类产品，这些包装能够记录患者的取药时间并将信息通过广播信号传递给医生。这些传感器多由印制而成。

日本凸版印刷公司开发成功了采用“球状SAW传感器”技术的氢气传感器及气味传感器。通过表面形成的不同材料感应薄膜，就能实现各种功能的传感器。如形成可吸收氢气的铂（Pd）薄膜，就能得到氢气传感器。薄膜的形成方法，根据不同材料分别使用蒸镀、涂布和浸渍等工序，在1cm2的尺寸上能够集成100种不同的传感器。

2.3 市场规模  

调查公司IDTechEx在2008年初发布了印制电子市场（2008~2028年）预测报告，认为印制电子市场2008年为15.8亿美元, 20年后2028年会发展到3000亿美元。20年间增长近190倍。2028年的印制电子市场3000亿美元的分布如图2-20所示。 

IDTechEx在2009年初又发布了印制电子市场（2009~2019）预测报告，认为印制电子市场2009年为19.2亿美元, 10年后2019年会发展到572亿美元。10年间增长近30倍。

图2-20 预测2028年印制电子应用分布

印制电子市场2008年为15.8亿美元, 其中印制电子产品主要为OLED显示器与照明，有6.9亿美元；其次，光伏电池有4亿美元；传感器有1.1亿美元；存储器等半导体器件有1000万美元。另外，油墨材料有2.1亿美元。2008年的印制电子世界市场分布如图2-21。

  图2-21  2008年世界印制电子市场分布

    IDTechEx预测了未来十年印制电子市场发展, 如图2-22所示。印制电子在现阶段还处于研究开发为主，仅少量进入商品化。随着技术成熟，投入大批量、低成本生产, 印制电子市场会快速增长。到2019年时, 印制电子市场中显示器约占27 %, 其次太阳能(光伏)电池约占24 %, RFID等属于逻辑/存储器领域约占22 %，OLED照明约占18 %。

            图2-22  近十年世界印制电子市场预测

3. 印制电子技术

3.1 印制电子技术类型

    印制电子是用印制技术制造电子产品，此“印制”的含义不仅包括印刷，也包含喷印、压印、溅射、光致成像等工艺技术。最初人们把重点放在了数码喷墨打印技术的应用上，但现在人们把越来越多的注意力转移到了传统的印刷工艺上，像凹版印刷、凸版印刷、平面胶版印刷和网版印刷等工艺，因为它们能够进行大批量、低成本的生产。如果能用相似的材料和相同或相似的设备，通过一两次印刷过程将所有的元器件印刷出来，这是印制电子的主要好处。

印制电子技术是结合液体功能性材料和先进的印刷设备来创建半导体元件和电子电路。用该方法制作出来的元器件在功能上类似于基于传统硅技术的同类产品，但成本更低，并具有大量独有的特性，为一大批新兴电子应用创造了机会。

3.1.1传统印刷技术

传统印刷技术有凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、网版印刷，这些印刷技术都可用于印制电子，不过哪种工艺可能更加适合于特定材料或应用，需要作选择每一项技术都有自己的优势和缺陷，以下对这些印刷技术作介绍。

1）凸版印刷 （Relief Printing）  

    凸版印刷的印版图形是凸起的, 油墨附着于凸起图形上，凹下的空白部分不接触油墨。印刷时在压力作用下油墨转移到承印物表面，得到需要的图形。

2）凹版印刷 (Intaglio Printing)  

    凹版印刷的印版图形是凹下的, 油墨篏附于下凹图形沟槽内，凸起部分的油墨被刮除了成为空白。印刷时在压力作用下油墨转移到承印物表面，得到需要的图形。

3) 平版印刷 (Planographic Printing、lithographic printing)  

   印版的图形部分与空白部分处于同一平面，只是图形部分胶版是亲油而斥水的，能吸附油墨；而空白部分胶版是亲水而斥油的，不能吸附油墨。印刷时在压力作用下油墨转移到承印物表面，得到需要的图形。

4) 网版印刷 (Screen printing)、孔版印刷 (Porous Printing) 

   印版是由网状织物或薄板制成，图形部分是孔洞或网孔。印刷时用刮刀使油墨漏过孔洞转移到承印物表面，得到需要的图形。

例如，加利福尼亚大学、VTT技术公司、Konarka公司、PolyIC公司和Paralec公司在开发印刷电子的过程中，他们全部正在使用或至少赞成使用凹印技术。而瑞典的Thin Film Electronics公司成功地使用了柔性凸版印刷和旋转涂布技术来印刷铁电存储器。另外，Motorola公司报告说，他们使用R2R设备网版印刷生产出5英里长的薄膜晶体管电路。

有关传统印刷技术制造印制电子，在德国VDMA已有全面应用。VDMA的柔性凸版印刷（Flexographic printing）如图3-1所示。柔性凸版印刷可以辊筒式连续加工, 能印刷出低于20μm的线条。VDMA的凹版印刷(Gravure printing)如图3-2所示，该技术加工印制电子产品尚在实验室阶段。VDMA的平版印刷，也为胶版印刷(Offset printing)如图3-3所示，该技术成卷加工印制电子产品速度很快, 能达到每小时15000m2 ，如单片式加工能达到每小时2万片。网版印刷如图3-4所示，印刷速度虽不够快，而印刷膜厚稳定，性能可靠。 

网版印刷在PCB制造中一直被应用和掌握了丰富经验，现又被用于印刷电子中。被印刷层厚度与网版厚度有关，现状可在几十微米。日本NBC公司开发出由溶融液晶聚合物组成的复合纤维，编织成丝网(称V丝网)，V丝网为线径23μm、网目200目。在薄膜印刷应用中形成130nm厚有机薄膜，可用于有机发光器件发光层印刷，太阳能电池导热层印刷，及平板显示器膜层印刷等。DKN研究机构报道其一项高分辨力网版印刷技术, 适于印制电子产品制造。该网版印刷工艺可印刷获得30微米细线路, 印刷产生有源或无源元件, 以及多层板的微导通孔。

    图3-1 柔性凸版印刷示意图                    图3-2 凹版印刷示意图

  图3-3 平版印刷示意图                             图3-4 网版印刷示意图

3.1.2 特殊印制技术

1) 喷墨印制法（Inkjet Printing）

喷墨是一种非接触式的点阵印制技术，它通过把墨滴从小孔里直接地喷射到承印物的特定位置上而形成图像。现喷墨印制技术进入PCB制造中, 预示了该技术为PCB制造带来了一项新的技术, 带来了快速、简便、灵活、清洁的PCB生产方法。同样，喷墨印制技术已被应用于印制电子。

喷墨印制技术关键是喷印油墨材料和喷印装置的喷头结构, 这两者决定了喷墨印制的图形性能与质量。典型的喷墨印刷机有好几个印刷头(分别用于不同的颜色或油墨)，每一个都带有数十个微型喷嘴，可把油墨喷到基板上，形成所需功能的电路，如图3-5所示。由于这是一种完全的数字技术，一个电子设计可以直接被转换为喷印文件，它非常适合于快速建立原型和定制分批生产，也可用于大批量加工。喷墨印制有许多优点，例如，分辨率相当高，具有灵活性，成本较低，并与几乎所有类型的基板兼容。

印制电子推动了设备的进一步发展，这大大扩展了喷墨技术在电子领域的应用范围。有报道, 美国伊利诺伊大学成功开发出纳米级的喷墨印制技术，能描绘0.7μm宽度线与0.25μm直径点的图形。该项目是应用电子流体动力(EHD)喷印技术，也称电子喷印(e-jet), 与一般的喷墨打印方法类似但有极高的解像度。该技术利用电磁感应喷射流体，喷嘴直径仅0.3μm，这不同于常规的机械喷印。电子喷印(e-jet)使用于印制电路形成，也被用于显示器、太阳能电池等模块电路加工。                   

图3-5  喷墨印制电子电路示意图 

2) 模压印制法 (Imprint Patterning)

   我们所熟悉的CD、VCD、DVD等光盘, 是应用模压印制 (压印) 图形方法的微复制技术制作的。从光盘的压印复制技术得到启示, 压印图形技术可应用于印制电路板和印制电子生产。

压印图形是项精巧的新工艺技术, 适应电子电路高密度化, 能够线路形状更细，绝缘介质更薄, 电气性能更好。压印图形技术首先是把图形数据编辑，随后制作图形压印模版，模版制作是用电铸或激光方法构成图形。以后用压印模对介质膜片进行压印出图形, 形成电子电路。

如图3-6所示为用于印刷电子的纳米压印(nanoimprint )技术，首先在在基板上涂覆一层功能材料(膜状涂层)，接着把压印模板(stamp)压在涂层上(a)，再利用热烘或紫外线照射让涂层变硬(b)，然后移开印模板(c)，这时变硬的涂层留下在基板上图案的形状，残留部分随后被分离去掉，得到电子电路图形(d) 。纳米压印是一种前景非常看好的高分辨率技术，其分辨率只受模板制作工艺的，可以小至20nm ，比喷墨或网版印刷的分辨率好几个数量级。它的挑战在于具有所需电气及光学特性的功能材料的配制，涂层本身就是最终制作出来器件中的一个功能层。 

                                                图3-6 压印流程

例如，日本Waseda大学与Toppan Printing公司、Toyo Gosei公司合作发明了一项能够高效率地制造三维电路的纳米压印技术。该工艺过程是采用紫外光固化型树脂涂复于硅板上，再用压印模在树脂上压出凹凸图形，这种压印模是用透明的石英晶成的，用紫外光照射透过石英体使树脂固化，然后移去压印模。压印出图形电镀铜嵌入凹槽产生三维线路。这种三维电路图形达到的最小线宽73nm，他们的进一步目标最小线宽32nm。

3) 固态沉积法

固态沉积包括溅射、蒸镀、等离子气化等气相沉积技术。

   溅射(Sputtering)工艺是在真空状态下, 以一定能量的粒子（离子或中性原子、分子）轰击固体表面，被轰击靶极表面产生原子气化迁移。溅射工艺可用于薄膜沉积，这在印制电子中被用于显示器的基板上沉积透明导电膜（PET/ITO膜）。固态气相沉积氧化物半导体应用于薄膜太阳能电池制作较多, 如可以用蒸镀法、溅射法沉积纳米铜铟镓硒(CIGS)复合半导体材料。一直以来，通常OLED产品制备的关键环节都是通过真空蒸镀工艺对有机发光材料膜和电极板进行高温蒸镀。

目前占最大份额的薄膜太阳能电池是非晶硅太阳能电池，通常为pin结构电池，窗口层为掺硼的P型非晶硅，接着沉积一层未掺杂的i层，再沉积一层掺磷的N型非晶硅，并镀电极。非晶硅电池一般采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition——等离子增强型化学气相沉积)方法使高纯硅烷等气体分解沉积而成的。此种制作工艺，可以在生产中连续在多个真空沉积室完成，以实现大批量生产。由于沉积分解温度低，可以在挠性塑料片上沉积薄膜，易于大面积化生产，使成本较低。

4) 光致成像法

利用涂膜材料的光反应性, 进行曝光、显影得到电子电路, 这在PCB行业和半导体行业都是熟悉的光致成像工艺。

光致成像法现在也有用于印制电子制造，如日本先进显示器技术联盟(TRADIM)，对薄膜式显示器上方的彩色滤光片采用干膜光致成像法制造。如图3-7所示，把彩色滤光干膜(PDCR)贴合于塑料薄膜基板上，经曝光、显影、烘干固膜，得到整卷彩色滤光片。彩色滤光干膜是以PET为载体，将调合颜料的彩色光阻剂涂布、干燥而成。

  图3-7 光致成像法印制电子产品

5) 激光成像法

激光技术在PCB制造中应用已不再新颖, 从激光绘图制照相底版、激光穿孔、激光切割到激光直接成像(LDI)、激光修正线路等。同样可延伸到激光印制电子。

把功能材料涂布于基板上，如功能材料为光敏感涂层，可利用激光扫描成像，需要的涂层被激光扫描后固化留下，未固化涂层可显影去除；如功能材料已与基板结合，可利用激光扫描剥蚀不需要的涂层，得到需要的电子电路。 图3-8是Kodak公司在制作薄膜显示器过程中，用激光设备对透明导电层划刻出电极电路。

      图3-8  R2R激光剥蚀电路图形

3.1.3 基本生产工艺

1) 基本生产工艺流程

    印制电子生产比传统电子元器件生产要快得多、简单得多，也环保得多。生产工艺基本上分为两类：直接印制法与间接印制法。两类工艺的基本流程如下图3-9。

   图3-9 直接印制法与间接印制法基本流程

以网版印刷法印制有机半导体器件为例，直接印制图形过程如下：

(1)可印刷的功能性“油墨”材料的配制调合，并需要添加剂来调节干燥时间或粘性。油墨必须具有电子功能特性, 还必须调节粘性和表面张力以适应印刷加工, 避免一些问题的产生。

(2)清洁和处理基板表面，使功能材料牢固和稳定地粘附在基板上。处理方法有电晕放电处理、氧化处理、酸蚀处理、表面改性处理、等离子体处理和机械摩擦等，按基板材质和功能要求选择。

(3)选用适合图形精度的丝网，制作印刷网版。

(4)利用专门的网版印刷机来印刷功能层图形，这些功能层必须精确对准。因此，印刷机的工作台上摄像自对准系统，能以亚微米精度对基板移动进行精确控制。

(5)按不同功能层要求，如图3-10，进行多次印刷。在印刷下一层之前，上一层必须进行干燥，每一层都得进行处理，例如热固化会使聚合物挥发，提高导电性。

(6)若应用需要，外表面可以被封装以提高稳固性，延长保存期。最后接下来是器件测试、检查，然后利用计算机控制的激光切割系统对之进行分离。

  图3-10 多个功能层构成的有机半导体器件

2) 不同印制技术的工艺能力比较

  有关印制技术的工艺能力比较, 可参考表3-1。当然，随着技术发展工艺能力也会进步。

 表3-1  不同印制技术的工艺能力比较 

    目前挠性印制板的生产方式按在制板形式, 有单片式生产（Sheet to Sheet）和成卷式生产(R2R：Roll to Roll)。为提高生产效率, 新型设备的开发成功, 更多地采用成卷生产。印制电子同样如此，为体现其低成本大批量生产优越性，更是采取成卷生产(R2R)，成为印制电子生产特色。

    成卷生产以连续滚动式像印刷报纸那样大量生产承印物，具体是指以卷状挠性薄膜为基板，在其上面印刷各种电子电路，然后再回卷到卷轴上。R2R生产至关重要的是设备，设备与基板材料的匹配。

成卷生产设备基本要求有下列几点：能放收、传送、印制适宜宽度、厚度的成卷基板；基板无折皱或拉伸，处于低张力甚至无张力放收、传送过程；基板传送速度稳定，移动节拍和位置符合要求；印制加工时基板是处于恒速移动或静止固定状态，确保加工点定位精度；附有去静电和吸除灰尘的装置，确保板面和环境清洁；自动化控制程度高，操作简便；设备结构合理，便于维护、检修。

目前，不仅传统的印刷技术能实现成卷生产，喷墨印制、溅射、光致成像等特殊印制技术也能采用成卷生产方式。

如研究人员一直梦想能像印刷报纸那样，以流水线作业的方式将OLED涂层“印刷”到基板上，现在，GE公司将这一构想变成了现实。如果说以前只能像用烤箱烤蛋糕一样，一个一个地制造OLED产品，那么现在可以像印刷报纸一样，一批批地进行生产了。

有一种加成法制造挠性超高频(UHF)天线的新技术，为安美特公司开发，实现连续R2R地生产超高频天线，如图3-11所示。该天线主要用于RFID接收装置中。该技术关键是印制天线图形的专用涂料, 由二次浸渍得到天线导体。所用基材是经热处理的PET、PEN或浸渍树脂纸。主要优点是成本低，又能满足UHF性能要求。

      图3-11 挠性天线生产流程与实样

美国SiPix Imaging公司已成熟地应用R2R方式制造电子纸，如图3-12所示。该电子纸是用电泳显示技术(EPD：Electro-Phoretic Display), 由完整之R2R生产线大批量生产，其过程为在PET塑料基板上涂覆一层透明UV高分子导体， 经压印成微杯(Microcup), 同时UV照射固化，再涂覆电泳粒子填塞微杯，最后贴上塑料膜保护电泳粒子。

   图3-12  电子纸R2R生产流程示意图

目前，基于大面积TFT(薄膜晶体管)的TFT-LCD工艺已十分成熟，借鉴其大面积非晶硅均匀性成膜的工艺和R2R设备，来生产有机薄膜太阳能电池。图3-13为有机薄膜太阳能电池结构，及其R2R生产方式。

 图3-13  薄膜太阳能电池之R2R生产

3.2 印制电子材料

   印制电子材料主要是基板材料和电子功能材料，即聚合物薄膜基材和功能性图形油墨。

3.2.1 基板材料

    基板材料作为电子电路载体，具有轻薄可挠曲的特点，以及有一定耐热性、耐化学性、尺寸稳定性和电气特性。基板材料要求与目前挠性印制电路板的基材基本相同，所用的是同一类有机基材，主要有聚苯二甲酸二乙酯(聚酯PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚酰亚胺(PI)。

还有合成纸（Synthetic Paper）作为基材的。合成纸是种新型塑料产品，以合成树脂为原料，经过熔融、挤压、延伸为薄膜, 再进行纸化处理, 使得其有天然纤维的白度、不透明性和印刷性。按所用树脂原料不同，合成纸有PP合成纸、PE合成纸、PS合成纸等种类。如有的RFID用PP合成纸，是聚丙烯树脂加入无机填料和少量添加剂融合，挤压拉伸成的薄膜。

通常印制挠性显示器由于使用时热量较高，会选用PI基材，印制有机晶体管电路常选用PET、PEN基材。表3-2是印制电子用挠性基材的基本特性比较。

表3-2  挠性基材的基本特性比较 

印制电子产品的功能材料有导体、半导体、绝缘体等。尽管印制电子常常被描述成有机电子，但实际上材料的化学成分是有机和无机材料都在使用。功能材料的作用是构成电子元器件、电路连接和屏蔽或绝缘隔离。由于电子功能图形形成采用印制方法，因此功能材料多数呈液态(油墨)。

1）导体材料 

导体材料主要是导电油墨，导电油墨由导电性填料及粘合剂、溶剂、添加剂组成。印制电子技术中对导电油墨要求，主要有：导电性、印刷性、固化性、稳定性。导电油墨成膜后方阻在毫欧姆级；油墨粘度、流变性和粒度应能适宜所用印制方法；固化条件分热固与光固，为适合挠性基板应取低温(小于150℃) 固化，且时间短；导电油墨应易操作使用，性能稳定，环保绿色。

为适应精细电路要求，导电体是选用纳米级金属粒子（粉末），多数为银粉，也有为降低成本选用铜粉、炭黑、石墨、碳素纤维、镍粉等。特殊要求的也选用金粉。纳米级金属粒子的粒径通常在数十纳米。为了提高铜粒或碳粒导电性与稳定性，已有专利对铜粉和石墨粉进行化学镀银处理，实现银包铜粉和银包石墨粉，可用来代替纯银粉作填料制备导电胶。

用作粘合剂的合成树脂有环氧树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂、氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂等。溶剂是溶解这些树脂的中沸点（120-230℃）溶剂。另外，根据需要加入分散剂、滑爽剂、偶联剂等添加剂。目前应用较多的是有环氧树脂、交联剂和催化剂的热固化树脂体系。光辐射固化型导电油墨，其中又必须含有感光树脂混合物，藉由紫外线、可见光或电子束照射，使辐射固化型导电油墨产生化学交联固化反应，即可形成导电体。

有种水性导电油墨，其含有30～50 ％水性高分子树脂作为粘合剂，具有电阻率低、导电性能稳定、耐弯曲性好、附着力强，在使用中对环境和人体都不存在危害的特点；克服了传统溶剂型导电油墨污染环境、成本高的弊病。该油墨浓度高、粘度低、印刷适应性好，尤其适合柔版和凹版印刷，能大幅提高电子产品的生产效率。

2) 有机半导体材料

传统的无机硅、锗等半导体材料在印制电子中仍有应用，但因为性能和成本因素被有机半导体材料或有机/无机复合材料所替代。有机半导体材料是有机光电器件的基础，对于所制备的器件起着决定性作用。

大多数有机高分子材料为绝缘体，而共轭导电性高分子本质具有导电性，其特征在于高分子主链是由共轭键结合而成，在经过掺杂处理后会提升导电度，显现半导体甚至导体之性能。这就是导电高分子材料，并非一般掺入金属粉或导电炭黑的高分子复合物。

半导体材料一般可分为p-型半导体和n-型半导体，p-型半导体载子为空穴，n-型半导体载子为电子。有机薄膜晶体管(OTFT)目前应用最广的p-型有机半导体，有共轭性导电高分子、共轭性寡聚物、多π-电子芳香族有机分子，以及有机/无机混成p-型半导体材料。n-型有机半导体发展缓慢，目前大多为小分子类，适用蒸镀方法。  

把导电高分子处理为有机半导体材料，有聚乙炔类、聚噻吩类、聚吡咯类、聚苯胺类等导电高分子材料。近年有许多新型多π-电子芳香族有机分子，及有机/无机混成半导体材料被提出。如IBM公司以有机/无机混成p-型半导体材料制成OTFT。这些材料可以针对专用电气和光学特征进行量身定做，有机半导体能引发电子迁移，制成OTFT；也能产生光与电之间转换，制成OLED照明和显示器、太阳能电池等。

有机系太阳能电池，又分为有机薄膜太阳能电池和染料敏化太阳能电池两种。有机薄膜太阳能电池是使用组合的导电高分子有机薄膜构成。染料敏化太阳能电池的半导体层为凝集氧化钛、氧化锌、氧化锡等纳米粒子连结而成的多孔膜, 吸附微量金属错合物(如钌化合物)等染料。如有塑料基板，面积达2.1m x 0.8m的染料敏化太阳能电池模组, 厚度仅0.5mm, 可弯曲, 可输出100V以上电压。该染料敏化太阳能电池的多孔膜部分使用粒径小至60nm的氧化钛(TiO2)浆料, 经印刷、干燥形成约15μm厚的多孔膜。透明导电膜部分有用铜铟硒薄膜, 具有较高光电转换效率(12%以上)。也有报道软性纳米碳管太阳能电池，纳米碳管其导电性比铜还要好，利用此特性来增加有机太阳能电池的电流传输。

3) 绝缘介质材料

    电子元件构成中必定有绝缘介质层，如OTFT的有机半导体层与电极之间有介质层隔开。所用介质材料有无机的或有机的，无机介质主要是无机氧化物, 通常厚度较厚可弯曲性差；有机高分子介质较为理想，有PVA、PVC、PMMA和PS等高分子作为绝缘层,可减低厚度，也适宜多层化结构，所得半导体器件性能稳定。

3.2.3 印制电子材料例

美国ANI公司与Optomec公司合作，成功开发了铜纳米粒子导电油墨，铜粒子尺寸约10~20nm，有超高解像力，适用于喷墨印制非常细导线，而且比银导电油墨成本低、更可靠。在Optomec M3D喷印机上应用，可制作太阳电池、RFID、挠性显示器等印制电子产品制造中。

比利时的IMEC公司是世界领先的纳米电子与纳米技术企业, 开发了一种全溶液(油墨)制程的有机太阳能电池, 有阳极层、半导体层和阴极层。金属电极(阳极、阴极)形成于有机半导体层上, 是用银纳米油墨在氮气下喷涂其上再烘干得到。挠性基板可用PI或PEN。

杜邦公司微电子材料(MCM)部门, 为印制电子市场开发了多种新的油墨和成像材料。主要有：薄膜光电池用低温固化油墨, 含有机和非晶体无定形硅, 适于在薄膜上制作网格和排线；电场致发光显示屏用印刷荧光油墨；生物传感器用含有金、银、碳填料的印刷油墨, 可加工出参比电极和工件；RFID用印制天线的银油墨, 同时普遍用于汽车天线、票据凭证、电子护照和行李标签等；触摸开关和连接器用银、碳导电油墨, 及UV固化绝缘油墨；印刷薄膜电池用银、碳合成涂料。各种油墨有各自功能范围，选用优质树脂, 具有优良化学性质和粘合性、挠曲性、耐热性。适宜的基材范围包括纸、PEN、PET、PVC和FR4等。MCM的油墨系列材料适于网版印刷、凸版印刷、光致成像、喷墨印制和其它工艺。

Bayer这个世界著名化学品公司其下属子公司也在制造印制电子用的有机导电油墨，Bayer公司所开发的电子发光聚碳酸酯膜已被用于汽车电子产品。Bayer的子公司也能生产价低质高的碳纳米管和多种纳米材料。新产品BayInk® 为纳米银粒子油墨，可用于喷墨印制线路,与多种绝缘基板粘附性强，能在小于130℃低温下固化，而且印制导线能够弯折和与挠性基板一起挠曲。

美国西北大学开发给一种弹性、可卷曲载体材料, 再复合单晶硅等半导体材料形成集成电路。这种可缠绕的电子电路可拉伸幅度有140%，允许以S形或任何弧线形弯绕。这项研究可应用于挠性传感器、传输器、新型太阳能电池、微型射流器件、医疗器械和运动员随身监测装置等。

美国加州的Kovio公司开发出硅材料油墨，应用喷墨印制方法在挠性基材上制作晶体管元件。采用硅油墨可印刷形成晶体管元件，材料成本仅是分立晶体管的三分之一，并减少能耗75%。Kovio公司用硅油墨印刷元件开始应用于RIFD标签，在1个RIFD标签载有1000个晶体管, 并达到量产化。下一步期待使用硅油墨印刷挠性传感器和显示器等。

在电子纸显示器(EPD)市场发展最快的供货商元太，已开发出塑材基板的EPD，并陆续出货给客户。目前

电子纸显示器(EPD) 采用电泳技术，比过去采用的胆固醇液晶在白度及反射度等呈现更近似纸质，更趋近于纸张印刷的效果，成为电子纸应用的主流。

日本NEC开发出利用印刷技术和碳纳米涂料在塑料基板上制造晶体管。碳纳米管路(CNT)比常规的有机晶体管高速100倍。碳纳米管路涂料可以用喷墨印制, 而NEC是采取离心旋转涂覆于PEN基板上, 再制作薄膜型晶体管, 经试作在6平方公分的面积, 可印刷出100个晶体管。

4. 印制电子产业发展

4.1 印制电子产业充满吸引力

印制电子产业的发展有一个供应链的关系, 如图4-1所示，涉及印制电子领域包含了特殊材料、印制工艺与设备、印制电子产品。目前来看, 印制电子产品的基础是材料, 这是供应链的起始端, 也是当前技术开发的重点。材料方面有聚合物薄膜基材和功能性图形油墨, 功能油墨又尤为关键。印制电子产品的设计目前还没有统一的标准或设计规则, 这有待于产品开发成熟和批量化生产时形成。

图4-1印制电子产业之供应链

鉴于印制电子是新兴产业，具有多环节的供应链。印制电子产品广阔的市场前景, 吸引了大量财力与人力的加入。因此有大量的公司在抓住机会进入印制电子领域，这已引起了一些国际大公司的加入，成为这些大公司的发展战略步骤。

如有年产量570亿欧元的世界最大的化学公司BASF, 投入有机半导体和绝缘材料的制造，用于开发有机光伏电池。另一个年产量540亿美元的美国最大的化学公司Dow Chemical也加入印制电子用无机与有机及复合材料开发。DuPont公司和Honeywell公司也都开发了多种有机和无机电子材料。Bayer这个世界老牌化学品公司其下属子公司Bayer Material Science在世界各地有40个工厂和约18800个雇员，重点进入印制电子产业，现在从事研发的是：生命基础材料与工艺、光伏电池、高性能聚合物、纳米复合材料、表面涂复功能性材料和催化物等。目前所选择的三个关键应用：平面显示和可挠曲显示的有机发光二极管(OLED)，第三代有机光伏电池及其经济的连续可卷曲印制生产工艺，RFID系统等印制电子产品。

全世界有超过1500个组织(单位)在从事印制电子的开发和应用，其中又有一半单位主要从事材料研制与应用，估计近五年内导电油墨就会有数十亿美元市场。世界上印制电子的主要参与者有表4-1所列企业。

    表4-1 世界印制电子的主要参与者

    印制电子技术目前还处于产业发展的初期，但其可以制造出晶体管电路、显示、传感、光电、电池、照明器件、半导体器件等，具有很大的发展潜力。因此，印制电子技术并非单一的印刷技术。从目前来看，印制电子技术就涉及有机、无机以及合成材料，印制工艺和自动化设备，电子设计和应用等。

有市场研究报告认为印制电子关键技术包括有机光电材料、有机半导体材料, 许多材料公司研发工作大量时间与经费花费于印制半导体新材料开发。适合印制电子的薄膜基材一方面是延用已有的挠性基材，更多的是改善性能和创造新材料以适应印制电子产品的特别要求。更多的是电子功能油墨开发，以适应产品性能和印制加工要求。

印制图形的方法有多种，设备也有多样性。目前设备方面主要着重于喷墨打印机, 现在实际生产喷墨打印达到小于50μm线条和间距, 进一步要能高速地印制20μm线条。

丝网印刷是项传统工艺, 而这项传统工艺近几年来也有很大改进，也能印刷出30μm线条。只要有适宜的纳米油墨, 丝网印刷能产生小于20μm线路图形, 丝网印刷也能应用于埋置元件电路, 以及新的挠性显示器、太阳能电池等加工。近几年来非常流行, “激光”、“等离子体”、“喷墨”等时髦词语也在印制电子中流行。

由于印制电子技术面广，不是某个企业所能单独承担的。从现有印制电子产品所见, 它们都是多个单位联合协作开发的成果，包括大学、研究所和生产企业的合作，材料制造和电子制造企业的合作，生产设备制造和生产设备应用企业的合作，电子元器件、电子电路制造和电子设备制造企业的合作。

例如，欧洲的Thinfilm公司和InkTec公司合作，用印制电子技术在挠性基板上制造出印制存储器项目。这项印制电子是实现成卷加工(R2R),现在整卷生产时长度大于100米,有5道印刷工序，由印刷工艺生产出印制存储器单元合格率在96~97%, 印制存储器的膜厚仅约200nm。成卷加工(R2R)线在10000级洁净室环境下，而设备周围为1000级洁净度。项目主体是两个企业：Thinfilm公司主要从事聚合物开发应用，InkTec公司主要从事电子油墨开发应用。另外，挠性基板上印制存储器批量化生产，得到OTB公司提供印刷设备, Solvay 公司提供聚合物材料, Soligie 公司印刷工艺技术, AGFA公司提供导电聚合物, DuPont Teijin Film公司提供薄膜基板，Cartamundi公司用于智能卡制造和Weyerhaeuser公司用于RFID 制造，共有7个企业协助。

在欧洲、美国和日本都为开发印制电子技术，建立起研发、制造联合体，并得到或财团的资助。如在英国就建有印制电子技术中心（PETEC：Printable Electronics Technology Centre）, PETEC是个国家级开发机构，初期已投资1400万欧元,包括高技术洁净房和试制设备、实验室、研究室和办公室，从事印制电子产品开发和商品化，还将建立成卷生产线(R2R)。PETEC为用户提供可印制电子设计创意、制作样品、工艺开发和服务，已开发的有实时新闻报、挠性印刷照明灯具和定点医疗诊断产品。PETEC为印制电子客户进行设计验证和新材料鉴定, 被应用于有挠性显示的电子纸、有机薄膜晶体管、有机光伏电池和固态照明。

4.3印制电子与印制电路板 

4.3.1印制电子与印制电路板技术相通

印制电子与印制电路板生产技术是相通的，共同点是“印制 (Printing)”。

印制电路板生产技术中传统的是网版印刷，除了在铜箔上印刷抗蚀刻图形外，还有在绝缘面上直接印刷导线图形，以及有印刷厚膜电阻、电容和线圈等元件。印制电子中所用网版印刷完全是沿袭了印制板的网版印刷技术。

印制电路板生产技术中目前最先进的激光成像、喷墨打印等，同样被应用于印制电子。现有印制板加工中激光直接成像(LDI)可以移植于印制电子加工中光致成像，或激光蚀刻成像；喷墨打印只是选用油墨功能不同的差异，无论是导电油墨、绝缘油墨(阻焊油墨)、半导体油墨按需要功能都可喷印于印制板或印制电子上。

印制电子的R2R生产设备，也是继承了挠性印制板的成卷生产方式。两者的R2R设备完全相类的，有的印刷和干燥、固化设备甚至是相同的。

印制电子比印制电路板生产技术进步，是革除了化学蚀刻和电镀等湿处理工艺，使生产技术简化、清洁、环保，符合节能减排降耗。因此, 部分印制电子技术又可以反过来移植到印制板加工中。

4.3.2印制电子与印制电路板产品相关

目前的印制板多数是在电子设备中仅起电子元器件的支撑与连接作用，名符其实是印制线路板。而印制板的发展是包含电子元件，如多层板内埋置电阻、电容，以及埋置IC器件，这是名符其实的印制电路板。基板上含有电子元件和连接线路，即为电子电路。为了适应电子设备小型化、便携带，印制板的发展方向，就是高密度互连的埋置元件印制板、集成印制板与光电印制板。

印制电子是在轻薄的基板上直接印制了电子元件和连接线路, 成为电子电路。印制电子所含电子元件除了电阻、电容等无源元件外，还有半导体器件，包括光电器件。

    电子电路所包含的是印制板(PCB)与印制板的安装连接(PCBA)，印制电子与印制电路板产品应该都属电子电路，关系如图4-2所示。

  图4-2  印制电子与印制电路板关系

印制电子与印制电路板同样作为构成电子设备部分功能的电子电路组件，无疑是印制电子更适合电子设备小型化、低成本化要求。因此，随着印制电子技术提高、发展，印制电子产品性能更好、成本更低，就会有印制电子取代印制电路板。我们知道，许多刚性印制板的市场被挠性或刚挠印制板取代，接着是许多挠性印制板市场会被印制电子取代。

例如，RFID标签的制作，早期是用挠性印制板(线圈图形)再安装上芯片和封装而成，现在是直接由印制电子形成(薄膜基板上印制线圈、芯片和覆盖层), 印制电子取代了传统的挠性印制板。再例如，大屏幕广告显示牌目前多数是用印制板上安装LCD显示屏，而新的OLED广告牌采用印制电子方法，薄膜上就包含了光电元器件和电路成为一体，不再需要印制板。

    有关印制电子与印制电路板的比较列于表4-2。印制电子与印制电路板是既不同又关联的产品，有既不同又相同的市场。印制电路板制造企业是否加入印制电子？现在已有企业加入了，但对各个企业产品与市场定位不同是不能得出是或否的结论；而对于印制电路行业，要持续发展、要走向电子电路行业，肯定应该进入印制电子。

表4-2 印制电子与印制电路板比较表

主要参考文献：(只应参考文献资料与网站文章实在太多，不能详列，以表歉意)

IDTechEx 《Printed & Organic Electronics Forecasts, Players & Opportunities 2008-2028》,2008.6 

OE-A 《OE-A Roadmap for Organic and Printed Electronics》，2008.

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蔡金津、王麗萍 《軟性電子製程技術》，工业材料杂志 2008.11.

洪金賢 《軟性材料基板的介绍與應用》，工业材料杂志 2007.3 

谢秉軒 《導電高分子介绍》工业材料杂志 2007.2 

甕秀樹 《電子回路市場に新風を吹き込むプリンタブル エレクトロニクス技術》

JPCA News 2008.11 

                                             龚永林    2009-4-18 

刋载于《印制电路信息》2009年第7、8、9期