楊振國：全印制電子產品投資趨熱

　　新興的印制電子不僅對PCB制造業(yè)產生了重大影響，而且對硅基微電子制造業(yè)也產生了很大影響，成為當今材料界、電子界、制造界共同關注的技術熱點。  

    新興的印制電子作為一種靈活多樣、快速便捷、環(huán)保節(jié)能的制造技術，已引起歐盟、美國、日本等發(fā)達國家的極大關注。它不僅對PCB制造業(yè)產生了重大影響，而且對硅基微電子制造業(yè)也產生了很大影響，成為當今材料界、電子界、制造界共同關注的技術熱點。  

    印制電子前景看好  

    首先定義一下什么叫印制電子。印制電子是指采用各種印制工藝，把導電聚合物、納米金屬墨水或納米無機墨水印制成電路或器件。它的英文名叫PrintedElectronics，也可譯為全印制電子或印制電子技術或印刷電子。這個嶄新的技術術語是從2003年起才流行起來的。目前，與印制電子相近或相似的其他一些術語還有：可印制電子、印制塑料、印制聚合物、柔性印制、印制薄膜、印制有機、有機半導體等。從這些詞語的含義可以理解為，印制電子涉及的材料主要是一類密度小、重量輕的有機材料，即聚合物塑料或高分子材料，同時也包括一些納米級金屬顆?；驘o機顆粒，以及納米尺度的金屬薄膜或無機薄膜。  

    印制電子技術是指以最低的生產成本和最快的印制速度相結合的加工方法，在各種基質上，諸如塑料薄膜、金屬箔、陶瓷薄片甚至紙張或棉布，高容量地印制出各種輕、薄、柔、小的電子產品。其主要特征是把印制工藝和電子技術有機地融合在一起，大面積、高效率地快速印制出各類電子產品?？梢哉f，印制電子技術主要用于一次性使用的電子產品和人們生活中常見的各種中低端電子產品的開發(fā)，諸如電子標簽、智能標牌、OLED(有機發(fā)光二極管)、顯示屏、存儲器、晶體管、傳感器、FPC(柔性印制電路)、電子封裝、電池和太陽能電池等等。因而，它的應用領域極為廣泛，前景看好。  

    目前，采用印制方法生產的印制電子產品已嶄露頭角，其中最有影響的是由德國PolyIC公司生產的第一個由印制有機晶體管制成的電子標簽(RFID)。PolyIC專門研制聚合物電子標簽。它于2007年9月在德國法蘭克福舉行的“第五屆有機電子會議”上，向每位參會代表發(fā)放了一枚印制的有機電子標簽門票作為入場券。該電子標簽的使用頻率是歐洲常用的13.65MHz，內存為4個字節(jié)，無接觸距離為5cm，其可靠性和方便性得到了使用者的認可，這是印制電子作為一種實用技術成功應用具有里程碑意義的重大事件。該公司在2007年還進一步開發(fā)出32位和64位內存字節(jié)的有機電子標簽。  

    根據(jù)IDTechEx、Nanomarkets等著名咨詢公司的預測：到2016年，僅用印制方法生產的有機RFID產品，其市場額將超過100億美元。到2025年，各種印制電子產品的年銷售額將達到3000億美元。其中，2500億美元銷售額來自有機材料，500億美元銷售額來自無機材料。因而有專家認為，未來的微電子市場價值鏈將從硅基電子轉向有機電子，印制電子在許多中低端電子產品中將直接取代硅基微電子產品，市場非常龐大，用途更為廣泛。  

    印制電子產品投資成為熱點  

    印制電子產品的市場容量極為可觀，已吸引許多跨國公司進行投資并商業(yè)化生產。 

　　世界上第一個用印制方法生產的光電探測器半導體工廠，已由奧地利Nanoident公司于2007年底在澳大利亞籌建；英國PlasticLogic公司集資1億美元，在籌建世界上第一個用印制有機晶體管背板來制作顯示器的工廠；德國PolyIC公司于2007年已售出世界上第一個印制聚合物晶體管的電子標簽(RFID)產品。世界很多著名公司，都紛紛傾注大量的財力、人力，開展印制電子產品的研發(fā)。就PCB而言，一種完全用噴墨印制方法制備PCB的導電線路圖形和標牌辨識字符等打印設備，已被日本MircoCraft、美國MicroFab等公司研制出來，并進入商業(yè)化試生產階段。  

    這些進展動態(tài)表明，印制電子技術開發(fā)的各類印制電子產品將在不久的將來全面進入商業(yè)化應用。世界零售商巨頭美國沃爾瑪、可口可樂等公司均表示，若有機電子標簽的成本能降到1美分左右，他們所在的公司在物品的物流管理和所有零售商品上將全部貼上有機電子標簽?？梢灶A期，未來僅非硅基有機電子標簽的需求量就將極其巨大。  

    為了跟上國際印制電子研究的發(fā)展步伐，提供與國外同行進行學術交流的平臺，中國印制電路協(xié)會(CPCA)于2008年3月17日在上海率先成立了二級協(xié)會全印制電子分會。這是一個值得贊賞的前瞻性舉措，必將對我國印制電子的研發(fā)起重要的推動作用，同時對印制電子產品的推廣也有積極的促進作用。然而，印制電子畢竟是一門多學科交叉的綜合性學科，許多前沿性技術有待挖掘，我國目前尚屬空白，僅靠CPCA是遠遠不夠的，需要多方參與和研究。尤其是我國科技行政管理部門更應重視，盡快規(guī)劃布局，從長計議，制定出印制電子的發(fā)展戰(zhàn)略，給予必要的資金資助，出臺相關的政策予以扶持，從而促進我國印制電子的研究走自主創(chuàng)新、可持續(xù)的發(fā)展道路。根據(jù)筆者的粗淺認識，我國印制電子的研究可從以下幾個方面開展一些應用基礎研究：可溶性導電聚合物材料及其油墨的研制；納米金屬顆粒油墨和納米無機顆粒油墨的制備；各種印制設備及其加工工藝的研發(fā)；三維和大尺寸噴墨打印機的開發(fā)等。  

    總之，印制電子及其印制電子產品作為一種新興的高科技產業(yè)，無論是印制技術和加工工藝的開發(fā)，還是油墨材料和成型設備的研發(fā)，其技術成熟度還處于初創(chuàng)階段，故需要我國各界同仁攜手合作，產學研聯(lián)合攻關，在國際非硅基印制電子產品的研發(fā)和競爭中占有一席之地。  

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　　噴墨印制PCB加成法：生產工序大為減少  

　　PCB制造的關鍵部分主要涉及導電線路與線寬的加工、孔金屬化的成型，以及互連線圖形之間的制作和轉移等。  

　　傳統(tǒng)的PCB制造法是通過蝕刻減成法制備的。其缺點是生產工序多、材料消耗大、廢液排放高、環(huán)保壓力重，而且每層基板的制作都需要用預制的不同掩膜來實現(xiàn)導電圖形的轉移，隨后還要剝離光阻材料。就多層和積層PCB而言，重復加工工作量很大，而且每層均涉及十幾道工序，故效率低、浪費大、污染重、成本高。  

　　而采用噴墨印制加成法制造PCB時，其生產工序大為減少，一般只需4道工序就行了，即基板布圖、表面處理、噴墨印制、熱固化成型。因此，噴墨印制PCB的優(yōu)點相當明顯。主要優(yōu)點是：1.工序少：生產成本低、產品耗能??；2.無蝕刻：環(huán)境友好，不產生污染；3.無掩模：可靈活應用于各種結構的PCB；4.多功能：能實現(xiàn)電子元器件在基質上的一次性集成和封裝，效能更齊全。 

　　這種新的制造方法完全符合我國當今倡導的“節(jié)能、減排、降耗、增效”的產業(yè)政策。  

　　如果再把其他一些印制工藝如膠印印制、凹版印制、柔性印制、卷對卷印制、絲網印制等開發(fā)出來，可賦予PCB更多的市場價值鏈，實現(xiàn)印制PCB的產品多功能化和下游配套產品的一體化制造。