印刷电子(Printed Electronics),泛指基于具有导电、介电或半导体电学特征的各种电子油墨,采用各类印刷工艺技术,包括丝网印刷、数字喷墨印刷、柔版印刷、凹版印刷以及纳米压印等,根据电子器件的设计,通过层层印刷的方式完成电子油墨在不同承印基材表面的图形化转移,进而实现印刷制造电子电路以及元器件产品的科学与技术。印刷电子技术充分体现了印刷技术和电子产业的紧密结合,其技术特征更适合于大面积、低成本、柔性化、轻薄化、高效率、绿色环保的电子电路及元器件的生产制造,可用于制造可弯曲、可卷曲、可折叠及可穿戴的柔性电子产品。
印刷电子一词首次采用始于20世纪早期,最初该技术用于制备柔性导体,以简化复杂电路内的相互连接,1950年用于制备印刷线路板。印刷电子起步于有机电子,1997年贝尔实验室首次采用丝印有机半导体材料聚(3-己基噻吩)[poly(3-hexylthiophene)]的方式,做出了世界上首个印刷晶体管。1998年加州大学洛杉矶分校研究人员通过喷墨打印方法,利用聚合物发光二极管器件制备了该校的标识。当时印刷电子器件的性能处于初级阶段,无法与硅电子竞争。印刷技术作为电子制造技术真正受到关注,得益于无机纳米材料的发展。由于纳米尺度的无机固体材料(纳米粒子、纳米线、纳米管)可以溶液或者浆料形式,用传统印刷方式制成图案,纳米材料赋予这些图案电荷传输性能、介电性能、光电性能,并作为半导体器件、光电器件、光伏器件应用。
相对于传统蚀刻的减法制造工艺技术,印刷电子是一种加法制造工艺,只在需要的地方沉积材料,然后经烧结后处理即可获得导线,如图2-1所示。印刷电子技术大大减少了电子产品的工艺步骤,可提高材料利用率、降低设备设施投入成本、缩短生产运行周期、消除废液排放的污染问题,符合绿色、节能、环保的要求,而且适用于“个性化定制”或“按需生产”,将对现有信息电子产品的制造技术带来革命性影响。同时,通过采用具有良好降解性的有机功能材料与基材,可以解决日益严重的电子产品垃圾带来的环境污染问题。采用印刷电子技术可用于制备有机场效应晶体管、存储器、传感器、柔性显示器件、射频识别标签、印制电路板、逻辑电路等。(www.xing528.com)
但印刷电子产品确实还存在问题需要解决,包括部分产品精度比不上传统刻蚀工艺制造的产品、印刷的电子器件表面平整度达不到要求、大批量生产稳定性较差、部分材料的性能相对较低等,所以印刷电子还需要在材料和印刷手段上进一步提高和改进。
图2-1 传统蚀刻工艺与印刷电子工艺过程对比
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