【CPP114】訊：新一代的印制電子電路是包含了電子連接線路和元件的組件，會替代傳統(tǒng)的印制電路板再安裝元器件的功能。噴墨打印技術(shù)和噴印材料將成為印制電子技術(shù)的基礎(chǔ)課題。

　　清潔生產(chǎn)是印制電路版（PCB）行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。為應(yīng)對環(huán)保與成本乃至效率的多重壓力，印制電子技術(shù)作為一種高效、低耗、節(jié)能、環(huán)保的工藝技術(shù)成為業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點。

　　印制電子技術(shù)讓PCB“綠”起來

　　目前PCB行業(yè)的環(huán)境和資源問題以及可持續(xù)發(fā)展問題被擺到了前所未有的戰(zhàn)略高度。中國PCB工業(yè)的發(fā)展必須加強治理，使之走上清潔生產(chǎn)的循環(huán)經(jīng)濟軌道，PCB行業(yè)才能成為資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的行業(yè)。因此，PCB企業(yè)必須積極面對這個形勢，加速對傳統(tǒng)PCB生產(chǎn)進行技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)革命，真正實現(xiàn)節(jié)能減排，甚至無污染生產(chǎn)。中國印制電路行業(yè)協(xié)會（CPCA）顧問林金堵表示，印制電子（數(shù)字噴墨打印）技術(shù)將引領(lǐng)PCB工業(yè)走上“綠色生產(chǎn)”的康莊大道。目前，世界上一些發(fā)達的國家已經(jīng)投入巨資來研究和開發(fā)這項技術(shù)。

　　上海美維科技有限公司高級工程師龔永林對印制電子做了進一步解釋，他介紹說，印制電路板常規(guī)制造工藝是銅箔蝕刻法，也稱減成法。它是用覆銅箔層壓板為基板，經(jīng)網(wǎng)版印刷或光致成像形成抗蝕線路圖形，由化學蝕刻得到電路；若是雙面或多層PCB還要進行孔金屬化與電鍍，實現(xiàn)層間電路互連。因此，PCB制造過程復(fù)雜、工序多，勢必耗用大量的水與電，也會耗用許多銅與化學品材料，產(chǎn)生大量的廢水和污染物。電子設(shè)備的發(fā)展趨勢是多功能、小型化、環(huán)保型和低成本，這就相應(yīng)要求為其配套的PCB高密度、輕薄化、環(huán)保型和低成本，傳統(tǒng)的PCB工藝和產(chǎn)品顯然難以達到新一代要求。目前歐美、日本、韓國以及我國臺灣等地正在興起一項PCB技術(shù)革命——印制電子（PrintedElec-tronic）或印制電子電路（PEC：PrintedElectronicCircuit），也稱為加成法。此項革命性的新技術(shù)是采用功能性油墨直接在絕緣基材上印制出電子電路，如在撓性有機薄膜上印刷導(dǎo)電油墨得到導(dǎo)電線路，印刷半導(dǎo)體油墨得到晶體管或存儲器元件等。這種新一代的印制電子電路是包含了電子連接線路和元件的組件，會替代傳統(tǒng)的印制電路板再安裝元器件的功能。

　　不能再跟在別人后面

　　中國印制電路行業(yè)協(xié)會秘書長王龍基表示，自從印制電路板誕生之日起，半個多世紀以來，大家夢寐以求的就是能夠把工藝制造中的減成法，用加成法取代。目前該技術(shù)在工藝、材料和設(shè)備方面都取得了進展。面對這一情況，我們是坐等歐美、日、韓做出成果以后再引進，還是自己加緊研發(fā)、迎頭趕上？這是一個原則問題。他表示，國內(nèi)很多企業(yè)都期盼著能夠早日采取加成法工藝，尤其是撓性印制電路板的企業(yè)，他們希望用噴墨打印的技術(shù)來替代字符印刷及阻焊印刷，然后再進行線路形成。這不僅可以大大減少用硬板工藝對撓性板加工中產(chǎn)生的廢料，而且可以極大地減少工序，縮短生產(chǎn)周期。“加成法工藝的實現(xiàn)，將是我們行業(yè)的一場工藝大革命。”王龍基表示。

　　目前，中國的PCB企業(yè)從規(guī)模和資金等各方面來看與國際大的集團公司相比還有一定的差距，不可能由一個企業(yè)單獨承擔起加成法工藝中的漿料、設(shè)備和試制的全部工作。

　　因此，采用強強聯(lián)手、分工合作、共同研制是一種好的方法和形式。王龍基告訴記者，中國印制電路行業(yè)協(xié)會最近在珠海召開了“印制電子研討會”，成立了“印制電子產(chǎn)學研聯(lián)盟”，并分成設(shè)備組、材料組、工藝組、信息組和規(guī)劃組等幾個小組。這個聯(lián)盟首要的目標是攻克噴墨打印技術(shù)，將噴墨打印技術(shù)首先應(yīng)用在撓性板的字符和阻焊上。“中國PCB行業(yè)絕對不能再依賴引進設(shè)備、材料、工藝以及技術(shù)求發(fā)展，絕對不能總跟在別人后面，用高價購買別人的成果，這樣我們將永遠落后、永遠被動、永遠軟弱。我們必須大力開展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的研發(fā)、試制、創(chuàng)新，迎頭趕上日本、歐美。”王龍基說，“我們應(yīng)該動員更多的大專院校和企業(yè)，組成更多的‘產(chǎn)學研’聯(lián)盟，提升中國PCB行業(yè)的技術(shù)水平，擁有更多自己的專利、自己的技術(shù)、自己研制的材料和設(shè)備。使中國的PCB工業(yè)盡快躋身世界最先進行列。”

　　對設(shè)備和材料提出新要求

　　印制電子技術(shù)的取向是多元化的，目前這種技術(shù)還主要是對噴印技術(shù)和可以噴印的納米材料的研究。按照產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展軌跡看，噴墨打印技術(shù)將成為印制電子的核心工藝技術(shù)，因此噴墨打印技術(shù)和噴印材料將成為印制電子技術(shù)的基礎(chǔ)課題。

　　天津普林研發(fā)中心陳永生介紹說，目前噴墨打印技術(shù)可以支持的分辨率已經(jīng)由之前的200dpi-300dpi發(fā)展到1000dpi。這樣的能力就可以實現(xiàn)10um的導(dǎo)電通道，這種能力如應(yīng)用于HDI（高密度線路板）產(chǎn)品，其可搭載的線路將不到0.1um，也就是說傳統(tǒng)的印制電子技術(shù)與集成電路的要求已經(jīng)有上百倍的技術(shù)需求差異。那么噴印技術(shù)所面臨的首要問題就是如何提高其分辨率，達到與集成電路相近的解析度。另外，與三維電路技術(shù)相比較，目前的噴印還只是二維的平面，要想擴大噴印技術(shù)的應(yīng)用范圍，三維噴印解決方案也必不可少。所以，印制電子技術(shù)的突破首先是噴墨打印技術(shù)的突破，是設(shè)備功能的突破。

　　印制電子技術(shù)的材料也是一個幾近全新的領(lǐng)域，不管是導(dǎo)體材料、絕緣材料還是半導(dǎo)體材料，最基本的要求就是可以用噴印的方式形成一定物理特性的導(dǎo)體或絕緣及半導(dǎo)體層。據(jù)了解，噴印材料整體上必須具備以下幾個特性：UV固化和低溫燒結(jié)，低體積收縮，高附著力，高可高性，低電阻率和低Dk、Df，環(huán)保、低成本。所有這些要求對傳統(tǒng)的電子材料制造商是機遇也是很大的挑戰(zhàn)。

　　非導(dǎo)電的絕緣和半導(dǎo)體材料是屬于UV固化的，能夠在操作環(huán)境中保持其穩(wěn)定性（主要是黏度和表面張力以及觸變性）來保證精確的噴印效果。陳永生介紹說，目前以環(huán)氧樹脂為基礎(chǔ)主要材料的研究取得了一些成果，但在產(chǎn)業(yè)化的路上還沒有很成功的案例。作為電阻、電容、電感的石墨、BaTiO3及Fe3O4等半導(dǎo)體材料的噴印能夠取代無源元件的埋嵌，可以在很大程度上降低可埋元件的技術(shù)成本和生產(chǎn)投入。噴印的導(dǎo)電材料必須具備納米級的金屬顆粒、不在噴印前沉積和低溫燒結(jié)的特性。現(xiàn)有的噴印技術(shù)可形成10um左右厚度的銀導(dǎo)電層，其他的導(dǎo)電金屬材料納米化噴印油墨的研究成果披露還比較少。


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