楊振國(guó)：全印制電子產(chǎn)品投資趨熱

　　新興的印制電子不僅對(duì)PCB制造業(yè)產(chǎn)生了重大影響，而且對(duì)硅基微電子制造業(yè)也產(chǎn)生了很大影響，成為當(dāng)今材料界、電子界、制造界共同關(guān)注的技術(shù)熱點(diǎn)。  

    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(shù)，已引起歐盟、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的極大關(guān)注。它不僅對(duì)PCB制造業(yè)產(chǎn)生了重大影響，而且對(duì)硅基微電子制造業(yè)也產(chǎn)生了很大影響，成為當(dāng)今材料界、電子界、制造界共同關(guān)注的技術(shù)熱點(diǎn)。  

    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(dǎo)電聚合物、納米金屬墨水或納米無機(jī)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(shù)或印刷電子。這個(gè)嶄新的技術(shù)術(shù)語(yǔ)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(shù)語(yǔ)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(jī)、有機(jī)半導(dǎo)體等。從這些詞語(yǔ)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(jī)材料，即聚合物塑料或高分子材料，同時(shí)也包括一些納米級(jí)金屬顆?；驘o機(jī)顆粒，以及納米尺度的金屬薄膜或無機(jī)薄膜。  

    印制電子技術(shù)是指以最低的生產(chǎn)成本和最快的印制速度相結(jié)合的加工方法，在各種基質(zhì)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(chǎn)品。其主要特征是把印制工藝和電子技術(shù)有機(jī)地融合在一起，大面積、高效率地快速印制出各類電子產(chǎn)品。可以說，印制電子技術(shù)主要用于一次性使用的電子產(chǎn)品和人們生活中常見的各種中低端電子產(chǎn)品的開發(fā)，諸如電子標(biāo)簽、智能標(biāo)牌、OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)、顯示屏、存儲(chǔ)器、晶體管、傳感器、FPC(柔性印制電路)、電子封裝、電池和太陽(yáng)能電池等等。因而，它的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，前景看好。  

    目前，采用印制方法生產(chǎn)的印制電子產(chǎn)品已嶄露頭角，其中最有影響的是由德國(guó)PolyIC公司生產(chǎn)的第一個(gè)由印制有機(jī)晶體管制成的電子標(biāo)簽(RFID)。PolyIC專門研制聚合物電子標(biāo)簽。它于2007年9月在德國(guó)法蘭克福舉行的“第五屆有機(jī)電子會(huì)議”上，向每位參會(huì)代表發(fā)放了一枚印制的有機(jī)電子標(biāo)簽門票作為入場(chǎng)券。該電子標(biāo)簽的使用頻率是歐洲常用的13.65MHz，內(nèi)存為4個(gè)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(rèn)可，這是印制電子作為一種實(shí)用技術(shù)成功應(yīng)用具有里程碑意義的重大事件。該公司在2007年還進(jìn)一步開發(fā)出32位和64位內(nèi)存字節(jié)的有機(jī)電子標(biāo)簽。  

    根據(jù)IDTechEx、Nanomarkets等著名咨詢公司的預(yù)測(cè)：到2016年，僅用印制方法生產(chǎn)的有機(jī)RFID產(chǎn)品，其市場(chǎng)額將超過100億美元。到2025年，各種印制電子產(chǎn)品的年銷售額將達(dá)到3000億美元。其中，2500億美元銷售額來自有機(jī)材料，500億美元銷售額來自無機(jī)材料。因而有專家認(rèn)為，未來的微電子市場(chǎng)價(jià)值鏈將從硅基電子轉(zhuǎn)向有機(jī)電子，印制電子在許多中低端電子產(chǎn)品中將直接取代硅基微電子產(chǎn)品，市場(chǎng)非常龐大，用途更為廣泛。  

    印制電子產(chǎn)品投資成為熱點(diǎn)  

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

　　世界上第一個(gè)用印制方法生產(chǎn)的光電探測(cè)器半導(dǎo)體工廠，已由奧地利Nanoident公司于2007年底在澳大利亞籌建；英國(guó)PlasticLogic公司集資1億美元，在籌建世界上第一個(gè)用印制有機(jī)晶體管背板來制作顯示器的工廠；德國(guó)PolyIC公司于2007年已售出世界上第一個(gè)印制聚合物晶體管的電子標(biāo)簽(RFID)產(chǎn)品。世界很多著名公司，都紛紛傾注大量的財(cái)力、人力，開展印制電子產(chǎn)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(dǎo)電線路圖形和標(biāo)牌辨識(shí)字符等打印設(shè)備，已被日本MircoCraft、美國(guó)MicroFab等公司研制出來，并進(jìn)入商業(yè)化試生產(chǎn)階段。  

    這些進(jìn)展動(dòng)態(tài)表明，印制電子技術(shù)開發(fā)的各類印制電子產(chǎn)品將在不久的將來全面進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用。世界零售商巨頭美國(guó)沃爾瑪、可口可樂等公司均表示，若有機(jī)電子標(biāo)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(jī)電子標(biāo)簽?？梢灶A(yù)期，未來僅非硅基有機(jī)電子標(biāo)簽的需求量就將極其巨大。  

    為了跟上國(guó)際印制電子研究的發(fā)展步伐，提供與國(guó)外同行進(jìn)行學(xué)術(shù)交流的平臺(tái)，中國(guó)印制電路協(xié)會(huì)(CPCA)于2008年3月17日在上海率先成立了二級(jí)協(xié)會(huì)全印制電子分會(huì)。這是一個(gè)值得贊賞的前瞻性舉措，必將對(duì)我國(guó)印制電子的研發(fā)起重要的推動(dòng)作用，同時(shí)對(duì)印制電子產(chǎn)品的推廣也有積極的促進(jìn)作用。然而，印制電子畢竟是一門多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科，許多前沿性技術(shù)有待挖掘，我國(guó)目前尚屬空白，僅靠CPCA是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要多方參與和研究。尤其是我國(guó)科技行政管理部門更應(yīng)重視，盡快規(guī)劃布局，從長(zhǎng)計(jì)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(tái)相關(guān)的政策予以扶持，從而促進(jìn)我國(guó)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(rèn)識(shí)，我國(guó)印制電子的研究可從以下幾個(gè)方面開展一些應(yīng)用基礎(chǔ)研究：可溶性導(dǎo)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(jī)顆粒油墨的制備；各種印制設(shè)備及其加工工藝的研發(fā)；三維和大尺寸噴墨打印機(jī)的開發(fā)等。  

    總之，印制電子及其印制電子產(chǎn)品作為一種新興的高科技產(chǎn)業(yè)，無論是印制技術(shù)和加工工藝的開發(fā)，還是油墨材料和成型設(shè)備的研發(fā)，其技術(shù)成熟度還處于初創(chuàng)階段，故需要我國(guó)各界同仁攜手合作，產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，在國(guó)際非硅基印制電子產(chǎn)品的研發(fā)和競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地。  

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　　噴墨印制PCB加成法：生產(chǎn)工序大為減少  

　　PCB制造的關(guān)鍵部分主要涉及導(dǎo)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(zhuǎn)移等。  

　　傳統(tǒng)的PCB制造法是通過蝕刻減成法制備的。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)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(yù)制的不同掩膜來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電圖形的轉(zhuǎn)移，隨后還要?jiǎng)冸x光阻材料。就多層和積層PCB而言，重復(fù)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(fèi)大、污染重、成本高。  

　　而采用噴墨印制加成法制造PCB時(shí)，其生產(chǎn)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(diǎn)相當(dāng)明顯。主要優(yōu)點(diǎn)是：1.工序少：生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品耗能??；2.無蝕刻：環(huán)境友好，不產(chǎn)生污染；3.無掩模：可靈活應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)的PCB；4.多功能：能實(shí)現(xiàn)電子元器件在基質(zhì)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(guó)當(dāng)今倡導(dǎo)的“節(jié)能、減排、降耗、增效”的產(chǎn)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(duì)卷印制、絲網(wǎng)印制等開發(fā)出來，可賦予PCB更多的市場(chǎng)價(jià)值鏈，實(shí)現(xiàn)印制PCB的產(chǎn)品多功能化和下游配套產(chǎn)品的一體化制造。