關注電子網(wǎng)版印刷技術

文 亓輝

關注電子網(wǎng)版印刷技術

文 亓輝

隨著現(xiàn)代電子信息技術及其產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，全新的印刷電子技術也已經(jīng)開始逐步滲透到人們生活的各個領域，使人們的生活變得越來越科幻。2014年10月第5屆國際柔性與印刷電子大會（ICFPE 2014）在我國的成功召開引起國內(nèi)相關領域科研人員與企業(yè)的廣泛關注，有利于推動中國柔性與印刷電子技術的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。傳統(tǒng)印刷中的網(wǎng)版印刷與電子信息技術相結合產(chǎn)生的電子網(wǎng)版印刷技術已經(jīng)比較成熟，逐步進入產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化階段。本文主要從電子網(wǎng)版印刷技術的概念、發(fā)展、特點和應用等方面進行闡述。

電子網(wǎng)版印刷技術

印刷電子技術是利用現(xiàn)代技術中的光、電及電化學與現(xiàn)代印刷技術相結合，通過導電的聚合物及金屬納米粒子制成各種功能型油墨，將電子電路的信息打印、復印、轉印或噴印到紙張或塑料薄膜上，形成具有一定功能的電子電路或器件。

電子網(wǎng)版印刷技術是電子信息技術與傳統(tǒng)的網(wǎng)版印刷技術相結合而產(chǎn)生的，是具有電子信息技術特征的新興現(xiàn)代印刷技術。該技術已經(jīng)廣泛應用在顯示屏、電子標簽、存儲器、晶體管、傳感器、撓性印制電路等電子產(chǎn)品領域，產(chǎn)品具有網(wǎng)版印刷技術和電子信息技術的雙重特征。

電子網(wǎng)版印刷技術的發(fā)展

上世紀50年代，網(wǎng)版印刷技術開始應用到電子領域。60年代初，隨著半導體時代的到來，尼龍絲網(wǎng)出現(xiàn)，網(wǎng)版印刷技術用于電子領域步入了一個新的高潮。國內(nèi)印刷電子技術的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化相對落后，自2009年以來中國工業(yè)界開始關注印刷電子。2009年11月，中國印制電路行業(yè)協(xié)會成立了印制電子分會。2010年以來，越來越多的科研人員和企業(yè)關注印刷電子，相繼成立了一些印刷電子研究中心、印刷電子主營業(yè)務公司和印刷電子產(chǎn)業(yè)研究院。納米銀漿、RFID標簽與地鐵票、印刷紙電池、柔性透明導電膜等印刷電子產(chǎn)品也陸續(xù)出現(xiàn)。

電子網(wǎng)版印刷技術的特點

被譽為“萬能印刷”的網(wǎng)版印刷與電子技術相結合而成的電子網(wǎng)版印刷技術已經(jīng)在電子領域實現(xiàn)了廣泛應用，該技術具有以下特點：

成本低

該技術具有傳統(tǒng)網(wǎng)版印刷的特征，所需設備與傳統(tǒng)印刷設備基本相同，大大低于硅基微電子器件加工所需的設備。操作工藝簡單，較普通電子組件的形成工序簡化很多，能實現(xiàn)大面積、批量化生產(chǎn)，可以大大降低生產(chǎn)成本。

承印范圍廣

電子網(wǎng)版印刷對基材的適應性強，可以在剛性基底上印刷，也可以在塑料、紙張、纖維等柔性基底上印刷，對基材沒有耐高溫、硬度等要求，能在各種基材上制備電子器件。

墨層厚實

電子網(wǎng)版印刷使用的油墨大都是功能性油墨，主要有銀、銅、碳電子漿料和納米電子漿料。該技術對油墨的適應性強，印刷的薄膜厚度達到幾十微米，有利于提高電子器件的電學性能。

環(huán)保無污染

電子網(wǎng)版印刷技術省去了電鍍、蝕刻、清洗等環(huán)節(jié)，可以將電路制造工序減少到原有的25%，大大減少能源、材料的消耗和廢水、廢液、廢氣的排出，是一種綠色環(huán)保技術。

目前電子網(wǎng)版印刷技術還不具備傳統(tǒng)硅基微電子制造技術的高精度與高密度，性能稍差，可印刷的電子材料的性能要比傳統(tǒng)硅基微電子所依賴的晶體材料差。隨著電子網(wǎng)版印刷材料的研制、工藝和設備的改進，未來這種新技術在其產(chǎn)品精度和性能方面必有大的提升。

電子網(wǎng)版印刷技術的應用

絲網(wǎng)印刷技術和現(xiàn)代電子技術的交叉融合有力的推動著電子技術領域的深入發(fā)展，目前電子網(wǎng)版印刷產(chǎn)品已經(jīng)與我們的生活息息相關。以下主要介紹了電子網(wǎng)版印刷在PCB、RFID天線、電池等產(chǎn)品生產(chǎn)中的應用。

PCB

PCB是印制線路板（Printed Circuit Board）的簡稱。按照預定設計在絕緣材料上制成印制線路、印制元件或者組合而成的導電圖形稱為印制電路，在絕緣基材上提供元器件之間電氣連接的導電圖形稱為印制線路，印制電路或印制線路的成品板稱為印制線路板。網(wǎng)版印刷在PCB制作中主要應用在抗蝕膜、阻焊圖形和字符標記圖形三個方面。

PCB抗蝕膜：印刷即將設計好的電路圖形在層壓板上形成抗蝕膜，具體方法是在覆銅板上預先網(wǎng)印抗蝕膜，然后用化學方法將未被抗蝕劑覆蓋的部分腐蝕掉，最后脫去抗蝕膜即得到需要的導電圖形。

阻焊圖形：是一種保護層，涂覆在印制板不需要焊接的線路和基材上。目的是防焊接時線路橋搭，提供長時間的電氣環(huán)境和抗化學保護，形成印制板漂亮的“外衣”。

字符標記圖形：提供黃、白或黑色標記，為元件安裝和以后維修印制板提供信息。

RFID天線

RFID是射頻識別（Radio Frequency Identification）的簡稱，俗稱電子標簽。它是一種無線通信技術，可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或者光學接觸。RFID天線是能產(chǎn)生射頻信號的回形電路，其生產(chǎn)方法可以采用直接印刷法。

直接印刷法：該方法用銀漿導電油墨直接印刷在紙質(zhì)或塑料薄膜卷材上。根據(jù)天線的類型和頻率確定墨層厚度，通過調(diào)節(jié)模版參數(shù)來變換墨層厚度。在銀漿導電油墨干燥后，銀粒子生成電路從而形成天線。

電池

印刷電池是以纖維紙作為載體的電池，由納米電子漿料涂在紙上制成的。漿料緊緊的吸附在紙張上，形成了一種新的超級電池。目前國外少數(shù)國家已經(jīng)開發(fā)出印刷電池。

德國科學家通過利用納米技術將普通鋰電池縮小并封閉到一張纖維素紙張上，采用電子網(wǎng)版印刷技術生產(chǎn)電池，這種電池具有薄、小、輕、柔等優(yōu)點，應用前景廣闊。但目前由于技術水平有限，這種電池生產(chǎn)成本偏高、未批量化生產(chǎn)，進入商業(yè)化階段還需要一段時間。相信在科研人員的努力下，在不遠的將來印刷電池會普及。

除上述幾種電子產(chǎn)品外，電子網(wǎng)版印刷在微電子業(yè)界、信息產(chǎn)業(yè)界、電子元器件、組裝件、各種開關等都有廣泛應用。隨著新技術的出現(xiàn)，電子網(wǎng)版印刷產(chǎn)品可無限多樣化，將會創(chuàng)造出我們今天無法想象的新產(chǎn)品。

總結

電子網(wǎng)版印刷的市場還處于迅速發(fā)展的階段，傳統(tǒng)的網(wǎng)版印刷企業(yè)完全步入印刷電子行業(yè)還需要一段時間。在電子網(wǎng)版印刷技術的應用中，技術、材料、工藝和設備都需要科研人員的進一步探索，只有電子技術研發(fā)人員、電子技術企業(yè)和傳統(tǒng)印刷企業(yè)相互協(xié)作、共同努力，電子網(wǎng)版印刷技術才能得到更好、更快的發(fā)展。隨著國家科技發(fā)展計劃資金的注入與政策導向，電子網(wǎng)版印刷在中國會受到越來越多人的關注，中國的電子網(wǎng)版印刷技術的研究及其產(chǎn)業(yè)化轉化在未來數(shù)年中會結出豐碩成果。預期在不遠的將來，中國的電子網(wǎng)版印刷會進一步改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鞣绞?，為我們提供更多便捷服務?/p>

（作者單位 河北交通職業(yè)技術學院）