變革方向：印刷與電子的結(jié)合
發(fā)布時(shí)間：2024-10-18 點(diǎn)擊：126
設(shè)想一下，一張輕薄柔軟、摸起來(lái)就像一張紙的觸摸屏，用起來(lái)是什么奇妙感受？家中某處電路斷了，不求電工，自己用筆“畫”一下，就能完成接駁……這些聽著比較科幻的應(yīng)用目前幾近走進(jìn)現(xiàn)實(shí)，而且它們都與印刷電子技術(shù)息息相關(guān)。
印刷電子技術(shù)非常新、非常熱——與其有關(guān)的論文2005年后才開始出現(xiàn)，并在過去幾年內(nèi)迅速增加，國(guó)際有機(jī)與印刷電子協(xié)會(huì)組織還在去年發(fā)布了最新版“路線圖”。印刷電子技術(shù)預(yù)示著變革性發(fā)展，包括傳統(tǒng)印刷、印制電路版、光伏、顯示、物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)，將隨著此技術(shù)的開發(fā)駛?cè)朕D(zhuǎn)型升級(jí)的快車道。
前不久，國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的頂尖專家齊聚“西苑沙龍”，在這場(chǎng)高端討論中記者得知，我國(guó)的研究并不過分落后于國(guó)外，我們有著自己的未來(lái)。
印刷與電子的結(jié)合？
“印刷制造本質(zhì)上與3d打印一樣，是一種增材制造。”中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所專家說(shuō)，印刷電子就是將印刷制造方法應(yīng)用于電子器件的制造，是繼硅基集成電路微電子技術(shù)之后電子學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)新的發(fā)展方向。
“印刷電子可以簡(jiǎn)單理解為印刷與電子的結(jié)合。”中科院蘇州納米所專家介紹，將印刷方法成功應(yīng)用于電子制造涉及5個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域：基底材料、可印刷電子材料、印刷方法、印前與印后處理工藝、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中可印刷電子材料是整個(gè)印刷電子技術(shù)賴以存在的基礎(chǔ)。
由于低能耗、低材料消耗、無(wú)腐蝕工藝，印刷制造技術(shù)的特征就是綠色環(huán)保。與硅基微電子器件不同的是，印刷加工的電子學(xué)器件與基底材料無(wú)關(guān)，可以在各種基材上制備電子器件，包括各種柔性基底材料，而且印刷電子制造投資低，因?yàn)樗枰脑O(shè)備與傳統(tǒng)印刷設(shè)備基本相同，大大低于硅基微電子器件加工所需要的設(shè)備，另外，與傳統(tǒng)印刷有相同特征的是，印刷電子制造可以實(shí)現(xiàn)大面積批量化制造，尤其是卷對(duì)卷連續(xù)生產(chǎn)制造，可以大大降低制造成本。
但印刷電子技術(shù)也不是完美無(wú)缺。首先其不具備傳統(tǒng)硅基微電子制造技術(shù)的高精度與高密度，而且可印刷的電子材料的性能也要比傳統(tǒng)硅基微電子所依賴的晶體材料差。另外，就性能而言，印刷電子不如硅基微電子，但印刷電子器件與產(chǎn)品的大面積、柔性化與低成本是硅基微電子所不具備的。
2013年，市面上相繼出現(xiàn)了可彎曲手機(jī)、透明手機(jī)與電視、大尺寸弧形屏電視、柔軟如紙的顯示屏、半透明薄膜太陽(yáng)能電池、全印刷的電子標(biāo)簽、谷歌眼鏡與智能手表等，這些都表明新一代柔性化與個(gè)性化電子時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。在國(guó)外的一些電子行業(yè)領(lǐng)域，印刷也已經(jīng)部分取代或全部取代這些行業(yè)領(lǐng)域中傳統(tǒng)需要光刻與刻蝕制造的加工技術(shù)。但印刷電子技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)不是互相取代，而是互相補(bǔ)充。
世界產(chǎn)業(yè)的焦點(diǎn)
“國(guó)外最近幾年在印刷電子領(lǐng)域呈爆發(fā)增長(zhǎng)之勢(shì)，在去年11月召開的printed electronics usa會(huì)議上有2200多人出席會(huì)議，參展公司有160余家，這正說(shuō)明國(guó)際上看好印刷電子的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)與市場(chǎng)潛力。”有關(guān)專家說(shuō)。但將印刷作為一種電子制造技術(shù)只是在最近10年中開始受到關(guān)注并蓬勃發(fā)展。
盡管有機(jī)電子從上世紀(jì)80年代開始研究，但與印刷電子有關(guān)的研究論文從2005年以后才開始出現(xiàn)，并在過去幾年迅速增加。其中一個(gè)重要原因是無(wú)機(jī)納米材料開始應(yīng)用于印刷電子——這種材料具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于有機(jī)電子材料的電荷遷移率。
無(wú)機(jī)納米材料的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是環(huán)境穩(wěn)定，不受空氣中水氧的影響，電子器件可以在自然環(huán)境下印刷制備。只要將無(wú)機(jī)納米材料（納米粒子、納米線、納米管等）制成墨水或油墨，就可以用傳統(tǒng)印刷方式制成各種結(jié)構(gòu)。納米材料本身的性質(zhì)賦予了這些結(jié)構(gòu)以電荷傳輸、光電轉(zhuǎn)換，傳感、發(fā)光與顯示等特性，從而形成各種新型半導(dǎo)體器件、光電與光伏器件、顯示器件與傳感器件，大大增強(qiáng)了印刷制備電子器件的實(shí)用性，拉近了印刷電子與市場(chǎng)的距離。
國(guó)外對(duì)有機(jī)、柔性與印刷電子技術(shù)的發(fā)展一直非常關(guān)注，主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在政府層面已經(jīng)推行了多項(xiàng)研究計(jì)劃，包括建立國(guó)家層面的研發(fā)中心。
英國(guó)在2009年投資2千萬(wàn)英鎊建立國(guó)家印刷電子中心并啟動(dòng)國(guó)家印刷電子發(fā)展計(jì)劃，相繼建立6個(gè)與印刷電子塑料電子相關(guān)的研究中心與多家企業(yè)；德國(guó)涉及有機(jī)與印刷電子的科研單位與企業(yè)超過90余家，2004年就已經(jīng)成立有機(jī)電子協(xié)會(huì)；日本在2011年成立先進(jìn)印刷電子技術(shù)研發(fā)聯(lián)盟，以印刷與薄膜技術(shù)企業(yè)主導(dǎo)印刷電子產(chǎn)業(yè)。
尤其值得一提的是韓國(guó)。韓國(guó)知識(shí)經(jīng)濟(jì)部于2011年提出了一個(gè)發(fā)展印刷電子技術(shù)的6年計(jì)劃，從2012年到2018年，韓國(guó)政府將與工業(yè)界共同投資1725億韓元（約合10億元人民幣），研究開發(fā)印刷電子的全面解決方案。韓國(guó)政府認(rèn)為，在過去的20年中已經(jīng)在移動(dòng)通信與平板顯示領(lǐng)域取得了世界矚目的成績(jī)，平板顯示全球老大，移動(dòng)通信全球第二。他們看到印刷電子是一個(gè)新的機(jī)會(huì)，可能會(huì)帶動(dòng)一大批新的產(chǎn)業(yè)，因此政府出面主導(dǎo)大力推動(dòng)。同時(shí)，韓國(guó)有三星、lg這樣的電子信息產(chǎn)業(yè)巨頭，這些大型企業(yè)都對(duì)印刷電子極為關(guān)注，都已有內(nèi)部研究計(jì)劃。去年由韓國(guó)主辦的國(guó)際柔性與印刷電子大會(huì)（icfpe），會(huì)議主席就是三星顯示公司的ceo。lg則已在其顯示面板生產(chǎn)線上開始采用噴墨打印工藝。
我國(guó)的創(chuàng)新機(jī)遇
“在無(wú)機(jī)納米材料應(yīng)用于印刷電子技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化方面，中國(guó)與國(guó)外基本處于同一起跑線上。”之所以如此，有關(guān)專家認(rèn)為是因?yàn)閲?guó)外也是在近幾年才開始這方面的研究，產(chǎn)業(yè)化也剛剛開始，“應(yīng)該說(shuō)，中國(guó)抓住了這一機(jī)遇。”
實(shí)際上，中國(guó)工業(yè)界從2009年以來(lái)已經(jīng)開始關(guān)注印刷電子。中國(guó)印制電路行業(yè)協(xié)會(huì)（cpca）于2009年11月成立了印制電子分會(huì)。2010年4月，國(guó)內(nèi)柔性電路版企業(yè)安捷利公司與復(fù)旦大學(xué)成立了“復(fù)旦—安捷利全印制電子研發(fā)中心”。昆山海斯電子于2010年開發(fā)出了可用于噴墨打印的納米銀導(dǎo)電墨水。上海銳比利機(jī)電公司于2010年完成了第一代印刷電路板字符噴印機(jī)。
在科技界，中科院蘇州納米所于2009年10月開始籌建印刷電子技術(shù)研究中心，這是國(guó)內(nèi)第一個(gè)完全致力于印刷電子科研開發(fā)的團(tuán)隊(duì)。自2010年以來(lái)，印刷電子開始在中國(guó)成為一個(gè)迅速發(fā)展的新興技術(shù)領(lǐng)域。自中科院蘇州納米所的印刷電子中心之后，北京印刷學(xué)院、天津大學(xué)、華中科技大學(xué)等高校相繼建立印刷電子研究中心。北印中源、中科納通、蘇州納格，昆山恩幅賽等以印刷電子為主營(yíng)業(yè)務(wù)的公司也相繼成立。一些基于印刷電子技術(shù)的產(chǎn)品開始出現(xiàn)。例如，北印中源的納米銀漿，中科納通的印刷rfid標(biāo)簽與地鐵票，蘇州納格開發(fā)的用于觸摸屏的柔性透明導(dǎo)電膜，昆山恩福賽的印刷紙電池等。2011年10月，由北京印刷學(xué)院、中科院蘇州納米所與中科院化學(xué)所等單位發(fā)起了全國(guó)印刷電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟。
2010年7月，由中科院蘇州納米所印刷電子中心發(fā)起組織了首屆全國(guó)印刷電子研討會(huì)，該研討會(huì)至今已連續(xù)舉辦4屆，參加人數(shù)逐年增加。首屆研討會(huì)只有20余人到會(huì)，2013年舉辦的第4屆研討會(huì)上參會(huì)人數(shù)已達(dá)150余人。2012年5月，中國(guó)應(yīng)邀出席首屆國(guó)際印刷電子標(biāo)準(zhǔn)工作委員會(huì)。中國(guó)還爭(zhēng)取到了2014年國(guó)際柔性與印刷電子大會(huì)（icfpe）的主辦權(quán)，說(shuō)明中國(guó)印刷電子的發(fā)展已受到全球的關(guān)注，我國(guó)正面臨前所未有的極好機(jī)遇，發(fā)展印刷電子技術(shù)應(yīng)成為在今后5—10年科技規(guī)劃布局的重要方向與重要領(lǐng)域之一。
“印刷電子作為一個(gè)新興領(lǐng)域，仍然有巨大的創(chuàng)新空間，如果國(guó)家盡快開始對(duì)印刷電子新材料及應(yīng)用技術(shù)加以重視，加強(qiáng)政策引導(dǎo)，完全有可能搶占先機(jī)，走出一條自己的創(chuàng)新之路。”專家表示。
個(gè)性突出的電子油墨
印刷行業(yè)在寒冬中如何生存？
飲料包裝商需要考慮哪些因素
裝訂后書頁(yè)皺褶原因分析與解決
可口可樂通過包裝差異化引爆營(yíng)銷熱潮
如何使快印企業(yè)的電子商務(wù)水平更趨完善
電子商務(wù)企業(yè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷的巨大價(jià)值
新媒體時(shí)代，營(yíng)銷正在演化發(fā)展
印刷電子技術(shù)非常新、非常熱——與其有關(guān)的論文2005年后才開始出現(xiàn)，并在過去幾年內(nèi)迅速增加，國(guó)際有機(jī)與印刷電子協(xié)會(huì)組織還在去年發(fā)布了最新版“路線圖”。印刷電子技術(shù)預(yù)示著變革性發(fā)展，包括傳統(tǒng)印刷、印制電路版、光伏、顯示、物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)，將隨著此技術(shù)的開發(fā)駛?cè)朕D(zhuǎn)型升級(jí)的快車道。
前不久，國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的頂尖專家齊聚“西苑沙龍”，在這場(chǎng)高端討論中記者得知，我國(guó)的研究并不過分落后于國(guó)外，我們有著自己的未來(lái)。
印刷與電子的結(jié)合？
“印刷制造本質(zhì)上與3d打印一樣，是一種增材制造。”中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所專家說(shuō)，印刷電子就是將印刷制造方法應(yīng)用于電子器件的制造，是繼硅基集成電路微電子技術(shù)之后電子學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)新的發(fā)展方向。
“印刷電子可以簡(jiǎn)單理解為印刷與電子的結(jié)合。”中科院蘇州納米所專家介紹，將印刷方法成功應(yīng)用于電子制造涉及5個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域：基底材料、可印刷電子材料、印刷方法、印前與印后處理工藝、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中可印刷電子材料是整個(gè)印刷電子技術(shù)賴以存在的基礎(chǔ)。
由于低能耗、低材料消耗、無(wú)腐蝕工藝，印刷制造技術(shù)的特征就是綠色環(huán)保。與硅基微電子器件不同的是，印刷加工的電子學(xué)器件與基底材料無(wú)關(guān)，可以在各種基材上制備電子器件，包括各種柔性基底材料，而且印刷電子制造投資低，因?yàn)樗枰脑O(shè)備與傳統(tǒng)印刷設(shè)備基本相同，大大低于硅基微電子器件加工所需要的設(shè)備，另外，與傳統(tǒng)印刷有相同特征的是，印刷電子制造可以實(shí)現(xiàn)大面積批量化制造，尤其是卷對(duì)卷連續(xù)生產(chǎn)制造，可以大大降低制造成本。
但印刷電子技術(shù)也不是完美無(wú)缺。首先其不具備傳統(tǒng)硅基微電子制造技術(shù)的高精度與高密度，而且可印刷的電子材料的性能也要比傳統(tǒng)硅基微電子所依賴的晶體材料差。另外，就性能而言，印刷電子不如硅基微電子，但印刷電子器件與產(chǎn)品的大面積、柔性化與低成本是硅基微電子所不具備的。
2013年，市面上相繼出現(xiàn)了可彎曲手機(jī)、透明手機(jī)與電視、大尺寸弧形屏電視、柔軟如紙的顯示屏、半透明薄膜太陽(yáng)能電池、全印刷的電子標(biāo)簽、谷歌眼鏡與智能手表等，這些都表明新一代柔性化與個(gè)性化電子時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。在國(guó)外的一些電子行業(yè)領(lǐng)域，印刷也已經(jīng)部分取代或全部取代這些行業(yè)領(lǐng)域中傳統(tǒng)需要光刻與刻蝕制造的加工技術(shù)。但印刷電子技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)不是互相取代，而是互相補(bǔ)充。
世界產(chǎn)業(yè)的焦點(diǎn)
“國(guó)外最近幾年在印刷電子領(lǐng)域呈爆發(fā)增長(zhǎng)之勢(shì)，在去年11月召開的printed electronics usa會(huì)議上有2200多人出席會(huì)議，參展公司有160余家，這正說(shuō)明國(guó)際上看好印刷電子的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)與市場(chǎng)潛力。”有關(guān)專家說(shuō)。但將印刷作為一種電子制造技術(shù)只是在最近10年中開始受到關(guān)注并蓬勃發(fā)展。
盡管有機(jī)電子從上世紀(jì)80年代開始研究，但與印刷電子有關(guān)的研究論文從2005年以后才開始出現(xiàn)，并在過去幾年迅速增加。其中一個(gè)重要原因是無(wú)機(jī)納米材料開始應(yīng)用于印刷電子——這種材料具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于有機(jī)電子材料的電荷遷移率。
無(wú)機(jī)納米材料的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是環(huán)境穩(wěn)定，不受空氣中水氧的影響，電子器件可以在自然環(huán)境下印刷制備。只要將無(wú)機(jī)納米材料（納米粒子、納米線、納米管等）制成墨水或油墨，就可以用傳統(tǒng)印刷方式制成各種結(jié)構(gòu)。納米材料本身的性質(zhì)賦予了這些結(jié)構(gòu)以電荷傳輸、光電轉(zhuǎn)換，傳感、發(fā)光與顯示等特性，從而形成各種新型半導(dǎo)體器件、光電與光伏器件、顯示器件與傳感器件，大大增強(qiáng)了印刷制備電子器件的實(shí)用性，拉近了印刷電子與市場(chǎng)的距離。
國(guó)外對(duì)有機(jī)、柔性與印刷電子技術(shù)的發(fā)展一直非常關(guān)注，主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在政府層面已經(jīng)推行了多項(xiàng)研究計(jì)劃，包括建立國(guó)家層面的研發(fā)中心。
英國(guó)在2009年投資2千萬(wàn)英鎊建立國(guó)家印刷電子中心并啟動(dòng)國(guó)家印刷電子發(fā)展計(jì)劃，相繼建立6個(gè)與印刷電子塑料電子相關(guān)的研究中心與多家企業(yè)；德國(guó)涉及有機(jī)與印刷電子的科研單位與企業(yè)超過90余家，2004年就已經(jīng)成立有機(jī)電子協(xié)會(huì)；日本在2011年成立先進(jìn)印刷電子技術(shù)研發(fā)聯(lián)盟，以印刷與薄膜技術(shù)企業(yè)主導(dǎo)印刷電子產(chǎn)業(yè)。
尤其值得一提的是韓國(guó)。韓國(guó)知識(shí)經(jīng)濟(jì)部于2011年提出了一個(gè)發(fā)展印刷電子技術(shù)的6年計(jì)劃，從2012年到2018年，韓國(guó)政府將與工業(yè)界共同投資1725億韓元（約合10億元人民幣），研究開發(fā)印刷電子的全面解決方案。韓國(guó)政府認(rèn)為，在過去的20年中已經(jīng)在移動(dòng)通信與平板顯示領(lǐng)域取得了世界矚目的成績(jī)，平板顯示全球老大，移動(dòng)通信全球第二。他們看到印刷電子是一個(gè)新的機(jī)會(huì)，可能會(huì)帶動(dòng)一大批新的產(chǎn)業(yè)，因此政府出面主導(dǎo)大力推動(dòng)。同時(shí)，韓國(guó)有三星、lg這樣的電子信息產(chǎn)業(yè)巨頭，這些大型企業(yè)都對(duì)印刷電子極為關(guān)注，都已有內(nèi)部研究計(jì)劃。去年由韓國(guó)主辦的國(guó)際柔性與印刷電子大會(huì)（icfpe），會(huì)議主席就是三星顯示公司的ceo。lg則已在其顯示面板生產(chǎn)線上開始采用噴墨打印工藝。
我國(guó)的創(chuàng)新機(jī)遇
“在無(wú)機(jī)納米材料應(yīng)用于印刷電子技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化方面，中國(guó)與國(guó)外基本處于同一起跑線上。”之所以如此，有關(guān)專家認(rèn)為是因?yàn)閲?guó)外也是在近幾年才開始這方面的研究，產(chǎn)業(yè)化也剛剛開始，“應(yīng)該說(shuō)，中國(guó)抓住了這一機(jī)遇。”
實(shí)際上，中國(guó)工業(yè)界從2009年以來(lái)已經(jīng)開始關(guān)注印刷電子。中國(guó)印制電路行業(yè)協(xié)會(huì)（cpca）于2009年11月成立了印制電子分會(huì)。2010年4月，國(guó)內(nèi)柔性電路版企業(yè)安捷利公司與復(fù)旦大學(xué)成立了“復(fù)旦—安捷利全印制電子研發(fā)中心”。昆山海斯電子于2010年開發(fā)出了可用于噴墨打印的納米銀導(dǎo)電墨水。上海銳比利機(jī)電公司于2010年完成了第一代印刷電路板字符噴印機(jī)。
在科技界，中科院蘇州納米所于2009年10月開始籌建印刷電子技術(shù)研究中心，這是國(guó)內(nèi)第一個(gè)完全致力于印刷電子科研開發(fā)的團(tuán)隊(duì)。自2010年以來(lái)，印刷電子開始在中國(guó)成為一個(gè)迅速發(fā)展的新興技術(shù)領(lǐng)域。自中科院蘇州納米所的印刷電子中心之后，北京印刷學(xué)院、天津大學(xué)、華中科技大學(xué)等高校相繼建立印刷電子研究中心。北印中源、中科納通、蘇州納格，昆山恩幅賽等以印刷電子為主營(yíng)業(yè)務(wù)的公司也相繼成立。一些基于印刷電子技術(shù)的產(chǎn)品開始出現(xiàn)。例如，北印中源的納米銀漿，中科納通的印刷rfid標(biāo)簽與地鐵票，蘇州納格開發(fā)的用于觸摸屏的柔性透明導(dǎo)電膜，昆山恩福賽的印刷紙電池等。2011年10月，由北京印刷學(xué)院、中科院蘇州納米所與中科院化學(xué)所等單位發(fā)起了全國(guó)印刷電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟。
2010年7月，由中科院蘇州納米所印刷電子中心發(fā)起組織了首屆全國(guó)印刷電子研討會(huì)，該研討會(huì)至今已連續(xù)舉辦4屆，參加人數(shù)逐年增加。首屆研討會(huì)只有20余人到會(huì)，2013年舉辦的第4屆研討會(huì)上參會(huì)人數(shù)已達(dá)150余人。2012年5月，中國(guó)應(yīng)邀出席首屆國(guó)際印刷電子標(biāo)準(zhǔn)工作委員會(huì)。中國(guó)還爭(zhēng)取到了2014年國(guó)際柔性與印刷電子大會(huì)（icfpe）的主辦權(quán)，說(shuō)明中國(guó)印刷電子的發(fā)展已受到全球的關(guān)注，我國(guó)正面臨前所未有的極好機(jī)遇，發(fā)展印刷電子技術(shù)應(yīng)成為在今后5—10年科技規(guī)劃布局的重要方向與重要領(lǐng)域之一。
“印刷電子作為一個(gè)新興領(lǐng)域，仍然有巨大的創(chuàng)新空間，如果國(guó)家盡快開始對(duì)印刷電子新材料及應(yīng)用技術(shù)加以重視，加強(qiáng)政策引導(dǎo)，完全有可能搶占先機(jī)，走出一條自己的創(chuàng)新之路。”專家表示。
個(gè)性突出的電子油墨
印刷行業(yè)在寒冬中如何生存？
飲料包裝商需要考慮哪些因素
裝訂后書頁(yè)皺褶原因分析與解決
可口可樂通過包裝差異化引爆營(yíng)銷熱潮
如何使快印企業(yè)的電子商務(wù)水平更趨完善
電子商務(wù)企業(yè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷的巨大價(jià)值
新媒體時(shí)代，營(yíng)銷正在演化發(fā)展