印刷電子的含義,你了解嗎?
時間:2020-10-09 來源:中國包裝材料網
一、定義
印刷電子學(Printed electronics),顧名思義,是基于印刷原理的電子學。更具體一些,是利用傳統的印刷技術制造電子器件與系統的科學與技術。印刷電子制造技術中使用的“油墨”是具有導電、介電或半導體性質的材料。—《印刷電子學》
二、特點
1.印制技術的導入簡化電子產品制造工藝
任何電子設備必定有相關元器件和零件組成,通常是由印制板(PCB)承擔了元器件的支撐和連接作用。印制電子產品兼有PCB作用,可代替PCB。印制電子制造是采用直接印制圖形的方法,與PCB及PCBA(裝配)制造相比基本流程如圖,顯然印制電子比前者工序簡化約一半。
2.把電子電路與元器件集合在一起,連接可靠
通常的PCB僅是PWB(印制線路板), 成為電路功能的元件是后裝上去的,即由PCBA完成。而印制電子是在基材上既有線路又有元件,都由印制完成,成為真正的電子電路。而且印制電子產品的元件與線路是完整一體,連接可靠性高。
3.產品輕薄、可撓曲,減少體積與重量,適合各種形狀要求
印制電子產品基材以有機薄膜為主, 具有可撓曲、輕薄的特點,其印制形成的元件是厚膜型的,相比PCB上安裝的元件要輕薄。因此印制電子具有撓性印制板(FPC)的優點,又勝過FPC。
4.省料省工,減少成本
印制電子用有機薄膜和各種油墨材料的成本,低于PCB用覆銅箔板和各種化工材料;印制電子加工過程也少于PCB和PCBA,而且印制電子又可以成卷加工(R2R);由于加工過程簡單,印制電子用生產設備投資也沒有PCB和PCBA復雜;因此印制電子適合低成本要求。
5.綠色生產,有利環境保護
印制電子生產廢棄物極少,不需化學蝕刻和電鍍工序,幾何沒有廢水,是項清潔生產工藝技術。
三、應用領域
印刷電子技術是基于印刷原理的電子制造技術。在過去的50年中,硅基半導體微電子技術占據了電子技術的絕對主導地位。但由于硅基集成電路制造技術的日益復雜和所需要的巨大投資,硅基集成電路的制造完全壟斷在全世界少數幾家大公司手中。因此,在過去10多年中對溶液化有機與無機半導體材料的研究開發,催生了用傳統印刷技術制造各種電子器件的探索研究。溶液化有機與無機半導體材料的最大特點是它們不依賴于基底材料的導體或半導體性質,可以以薄膜形態沉積到任何材料上。沉積的手段可以是蒸發、旋涂或印刷方式。
由此而產生了不同于硅基微電子學的一些新的電子學領域,例如有機電子學 (Organic electronics),因為有機半導體材料是最早開發出來的溶液化半導體材料,當然有機半導體材料還包括非溶液化的小分子材料等;塑料電子學或紙電子學 (Plastic electronics,Paper electronics),因為溶液化半導體材料可以制作在塑料薄膜或紙張上;柔性電子學 (Flexible electronics),因為基底材料的柔軟性不影響這類電子器件的工作;透明電子學(Transparent electronics),因為許多有機或無機電子材料是透明或半透明的,做在玻璃或透明塑料基底材料上可以使整個電子學器件或顯示屏透明化;印刷電子學 (Printed electronics),因為大面積或打陣列電子器件可以像傳統報紙印刷那樣大批量制作。而印刷電子學則可以涵蓋其他這些特殊電子學領域。例如,印刷電子既可以印刷無機電子材料,也可以印刷有機電子材料(包含了有機電子學);既可以在硅、玻璃、不銹鋼襯底上印刷,也可以在塑料或紙襯底上印刷(包含了塑料電子學、紙電子學或透明電子學);即可以在剛性襯底上印刷,也可以在柔性襯底上印刷(包含了柔性電子學)。
印刷電子產品的最大特點與優勢是大面積、柔性化與低成本,與硅基微電子產品形成強烈對比。印刷制作電子器件所需設備投資極低,而且印刷電子器件可以制作在任何襯底材料上。盡管印刷制作的電子器件性能不如硅基微電子器件,但成本上的優勢和大面積與柔性化特點使印刷電子技術仍有硅基微電子器件所不能勝任的大量應用領域。有關印刷電子學的詳細介紹,參見《印刷電子學:材料、技術及其應用》(高教出版社,2012年3月出版)。
印刷電子(PE)與印制電路板(PCB)
目前的印制板多數是在電子設備中僅起電子元器件的支撐與連接作用,名符其實是印制線路板。而印制板的發展是包含電子元件,如多層板內埋置電阻、電容,以及埋置IC器件,這是名符其實的印制電路板?;迳虾须娮釉瓦B接線路,即為電子電路。為了適應電子設備小型化、便攜帶,印制板的發展方向,就是高密度互連的埋置元件印制板、集成印制板與光電印制板。
產品應用領域 |
印制電子產品 |
產品特點 |
半導體器件 |
薄膜晶體管(TFT) RFID系統 邏輯電路、存儲器 |
比硅基IC重量輕、體積小, 適于撓曲和低溫裝配, 比硅基半導體成本低。 |
顯示 |
有機光電顯示管(OLED) 有機光電廣告屏 電子紙 電泳顯示、電致變色顯示、 場致發光顯示、熱顯示等等 |
改善平板顯示器強度, 可設計成卷曲的新產品, 適于成卷高效生產。 |
照明 |
有機發光二極管(OLED) |
消耗電量少節能, 可分散、卷曲排列燈光, 成本低 適于成卷生產。 |
電源 |
薄膜太陽能電池 光伏 |
新穎環保、低成本電源, 重量輕、體積小,可卷曲。 |
傳感 |
接觸壓力感應器 光電感應器 溫度感應器等 |
用于不同結構的信號檢測, 重量輕、體積小、成本低, 能用于生物產品中, 能撓曲與纖維織物結合。 |
其它 |
薄膜開關 |
重量輕、體積小、成本低 |