關(guān)于印刷型電子產(chǎn)品的討論與研究

王興泰 李琦諾 顧國(guó)強(qiáng) 李 陽(yáng)

（1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司大連供電公司財(cái)務(wù)部，遼寧 大連 116000；2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司大連供電公司甘井子分公司，營(yíng)業(yè)業(yè)務(wù)技術(shù)，遼寧 大連 116003；3.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司大連供電公司甘井子分公司，營(yíng)銷(xiāo)管理，遼寧 大連 116003；4.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司鞍山供電公司信息通訊分公司，信息運(yùn)檢，遼寧 鞍山 114000）

1 引言

印刷型電子產(chǎn)品是使用一些印刷技術(shù)用在各種底板上生產(chǎn)的電子產(chǎn)品。使用有機(jī)和無(wú)機(jī)材料做原材料。印刷電子產(chǎn)品的最大優(yōu)點(diǎn)是能大體積制造?，F(xiàn)已能制出數(shù)十平方米的顯示屏和太陽(yáng)能電池。

2 概述

近些年來(lái)，一個(gè)相對(duì)較新的領(lǐng)域正在興起，那就是印刷型電子產(chǎn)品。印刷型電子產(chǎn)品是將普通印刷技術(shù)使用在各種底板上生產(chǎn)的電子產(chǎn)品。與導(dǎo)電電子墨水結(jié)合起來(lái)，使用有機(jī)和無(wú)機(jī)材料做原材料，使用大量生產(chǎn)極薄、靈活和廉價(jià)的電子電路。印刷電子產(chǎn)品的最大優(yōu)點(diǎn)是成本低和能大體積制造。該技術(shù)現(xiàn)已能制出數(shù)十平方米的顯示屏和太陽(yáng)能電池。已經(jīng)在柔性電子紙顯示器、智能標(biāo)簽(如RFID標(biāo)簽)、動(dòng)畫(huà)海報(bào)和活動(dòng)服裝等領(lǐng)域取得突破。隨著該技術(shù)的迅速普及，以及對(duì)未來(lái)用途的研究不斷增長(zhǎng)，令該行業(yè)的發(fā)展備受鼓舞。

3 印刷型電子產(chǎn)品的應(yīng)用

越來(lái)越多的新工廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)印刷電子產(chǎn)品，如顯示器，背板，RFID標(biāo)簽，傳感器和光伏電池，再加上該領(lǐng)域不斷升級(jí)的研發(fā)活動(dòng)，越來(lái)越多的產(chǎn)品使用印刷型電子產(chǎn)品?，F(xiàn)階段主要的應(yīng)用如下：

消費(fèi)電子行業(yè)：柔性屏及各種智能可穿戴電子已經(jīng)成了消費(fèi)電子行業(yè)的趨勢(shì)之一。未來(lái)的電子產(chǎn)品將配備柔軟、可彎曲、可拉伸的顯示屏，這樣我們就能把手機(jī)彎曲成手環(huán)一樣，扣在手上。還可以開(kāi)發(fā)更適合人們生活習(xí)慣的智能服飾，能夠滿足人們對(duì)智能服飾各種特殊需求的同時(shí)不影響正常的穿戴，能夠像正常的衣物一樣抗壓、抗拉、抗折、抗揉洗等等。

健康醫(yī)療行業(yè)：隨著柔性可穿戴電子的快速發(fā)展，醫(yī)療行業(yè)中如體征檢測(cè)貼片，能夠準(zhǔn)確快速響應(yīng)身體健康信號(hào)變化的便攜式傳感器具有廣闊的應(yīng)用前景。體征檢測(cè)貼片能接觸皮膚，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人的身體生理健康狀況并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖銛y式手持終端或者PC終端，不會(huì)干擾人的日常生活，能夠?yàn)橛脩籼峁┥眢w健康狀態(tài)的詳盡信息，密切地跟蹤健康狀態(tài)。

物聯(lián)網(wǎng)、智能包裝：該包裝中的元件(片基、天線和層壓覆蓋層)都時(shí)基于柔性射頻電路。柔性射頻電路是薄而且柔性的，使它能夠更好更廣泛的應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)與智能包裝領(lǐng)域。

柔性電路：柔性電路板是一種具有高度可靠性，絕佳的可撓性印刷電路板。具有配線密度高、重量輕、厚度薄、彎折性好的特點(diǎn)，完美地契合了輕薄化、小型化的發(fā)展主旋律。柔性電路適用表面安裝技術(shù)，而且當(dāng)進(jìn)行彎曲、折疊時(shí)不會(huì)影響正常工作。

電子皮膚：電子皮膚可模仿人體皮膚對(duì)外界環(huán)境（包括對(duì)壓力、溫度及化學(xué)等刺激）的感知，因而可廣泛應(yīng)用于人工智能和醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域，包括智能假肢設(shè)備、可穿戴健康監(jiān)視器和虛擬現(xiàn)實(shí)?？梢郧擅畹貙毫鞲嘘嚵?、溫度傳感陣列、流場(chǎng)/物質(zhì)傳感陣列等結(jié)構(gòu)集成在單片柔性基底上，實(shí)現(xiàn)集觸感、溫感、風(fēng)感、附著物感等功能為一體的多維感知柔性電子皮膚，模擬出人體皮膚上的多模感知傳感器，并且具有成本低、集成度高、易大面積制備的特點(diǎn)。

柔性傳感器：柔性傳感器是指采用柔性材料制成的傳感器，具有良好的柔韌性、延展性、甚至可自由彎曲甚至折疊，而且結(jié)構(gòu)形式靈活多樣，可根據(jù)測(cè)量條件的要求任意布置，能夠非常方便地對(duì)復(fù)雜的被測(cè)量單位進(jìn)行檢測(cè)。新型柔性傳感器在電子皮膚、醫(yī)療保健、電子、電工、運(yùn)動(dòng)器材、紡織品、航天航空、環(huán)境監(jiān)測(cè)。

4 印刷型電子產(chǎn)品的發(fā)展

Molex公司GIG工業(yè)部高級(jí)銷(xiāo)售工程師Linda Shan認(rèn)為，智能制造領(lǐng)域當(dāng)前的一個(gè)主要趨勢(shì)就是印刷型電子產(chǎn)品，該產(chǎn)品在微型化醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計(jì)方面可以帶來(lái)巨大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于可穿戴診斷設(shè)備尤其明顯。根據(jù)弗吉尼亞州一家產(chǎn)業(yè)分析公司NanoMarkets2的一份報(bào)告，在過(guò)去的2013年一年期間，僅僅一年中，用于印刷電子應(yīng)用的打印機(jī)共出貨了15000臺(tái)，實(shí)現(xiàn)歷史性突破。

可穿戴電子產(chǎn)品以及物聯(lián)網(wǎng)明顯是兩個(gè)相對(duì)較新的市場(chǎng)，這兩個(gè)市場(chǎng)正在通過(guò)柔性混合電子學(xué)(FHE)推動(dòng)著智能制造的發(fā)展。FHE技術(shù)可以帶來(lái)各種設(shè)備，整合起無(wú)線連接、傳感器陣列通信、觸摸界面和語(yǔ)音界面，以及使用創(chuàng)新性封裝技術(shù)、在尺寸更小的柔性基板上實(shí)現(xiàn)組件部署的低功率操作。

在這種智能制造當(dāng)中，電池自身也成了印刷型產(chǎn)品。比如說(shuō)，Enfucell就是在印刷型電池設(shè)計(jì)領(lǐng)域的先驅(qū)。

隨著PE從“厚膜”技術(shù)轉(zhuǎn)向“薄膜”技術(shù)，傳統(tǒng)上用于印刷電子產(chǎn)品的絲網(wǎng)印刷技術(shù)將失去市場(chǎng)份額。到2013年，屏幕打印機(jī)將只占電子打印機(jī)出貨量的18%，而現(xiàn)在是30%。新打印機(jī)的增加，PE行業(yè)的安裝基地將提高其生產(chǎn)能力，從今天的微不足道的數(shù)量到2013年底約4億平方米，足以生產(chǎn)近400億美元的印刷電子產(chǎn)品。

5 阻礙增長(zhǎng)的因素

印刷型電子產(chǎn)品的市場(chǎng)前景是非?？捎^的，盡管速度不及許多人預(yù)測(cè)的那樣快。增長(zhǎng)的障礙似乎是因?yàn)楣?yīng)商無(wú)法降低成本，從而可以采用大規(guī)模生產(chǎn)和產(chǎn)生需求。這是顛覆性技術(shù)的經(jīng)典經(jīng)濟(jì)困境，因?yàn)榇嬖诟叨雀?jìng)爭(zhēng)的傳統(tǒng)替代品，它們繼續(xù)以類(lèi)似的速度創(chuàng)新，因此很難被取代。

在不久的將來(lái)，有關(guān)RFID和OLED顯示器的印刷應(yīng)用將會(huì)出現(xiàn)，使用OTFT(有機(jī)薄膜晶體管)技術(shù)制造。這些技術(shù)正在滲透到許多產(chǎn)品中，但其速度和影響都不足以取代傳統(tǒng)技術(shù)。隨著成本的下降和性能的提高，客戶將有理由轉(zhuǎn)換，在許多情況下，將創(chuàng)建全新的設(shè)計(jì)解決方案。例如，光伏薄膜開(kāi)始與電池存儲(chǔ)技術(shù)一起出現(xiàn)，很快就會(huì)以更低的成本超過(guò)競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)的電力效率。然而，這些解決方案常常涉及權(quán)衡，比如用更大的面積來(lái)生產(chǎn)相同的每瓦成本，因此不是普遍存在的。

在未來(lái)10年里，印刷電子產(chǎn)品將直接影響RFID市場(chǎng)，嵌入代碼和生物特征數(shù)據(jù)的低成本印刷標(biāo)簽可以通過(guò)集成無(wú)線技術(shù)在有源設(shè)備中取代傳統(tǒng)的條形碼產(chǎn)品。其意義深遠(yuǎn)，包括將身份信息嵌入護(hù)照、智能卡、運(yùn)輸和貨運(yùn)、醫(yī)療保健、制造業(yè)、監(jiān)獄和農(nóng)業(yè)跟蹤設(shè)備。可打印OLED顯示器將在子顯示器、手機(jī)、攝像頭、視頻、汽車(chē)音頻和游戲等領(lǐng)域與傳統(tǒng)的TFT器件展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)，這些領(lǐng)域的配置、形狀因素和功耗是決定性的問(wèn)題。最后，印刷的光伏薄膜將逐漸取代傳統(tǒng)的多晶硅技術(shù)，后者主宰了今天的太陽(yáng)能電池板市場(chǎng)。

6 結(jié)語(yǔ)

我們生活在一個(gè)創(chuàng)新不斷發(fā)展的時(shí)代。雖然預(yù)測(cè)顛覆性技術(shù)的增長(zhǎng)曲線總是很困難，但印刷電子產(chǎn)品將引領(lǐng)電子行業(yè)走向一個(gè)新的方向。對(duì)于那些走在前沿的公司來(lái)說(shuō)，還有什么比現(xiàn)在更好的時(shí)機(jī)來(lái)讓他們的價(jià)值主張變得新鮮和引人注目呢?我們期待著監(jiān)測(cè)這些新的創(chuàng)新，并衡量它們?cè)谖磥?lái)幾年的交叉影響。