刘兰兰，徐亮
一、印刷电子概况
2010年土耳其世锦赛印刷电子是将传统的印刷工艺应用于制造电子元器件和产品的新兴工艺技术。印刷电子技术集传统印刷技术与电子技术于一体，印刷电子产品的最大特点与优势是大面积、柔性化与低成本，与硅基微电子产品形成强烈对比[1,2]。印刷制作电子器件所需设备投资极低，而且印刷电子器件可以制作在任何衬底材料上。印刷电子技术也不是完美无缺。首先其不具备传统硅基微电子制造技术的高精度与高密度，而且可印刷的电子材料的性能也要比传统硅基微电子所依赖的晶体材料差。另外，就性能而言，印刷电子不如硅基微电子，但印刷电子器件与产品的大面积、柔性化与低成本是硅基微电子所不具备的[3-5]。
2013年，市面上相继出现了可弯曲手机、透明手机与电视、大尺寸弧形屏电视、柔软如纸的显示屏、半透明薄膜太阳能电池、全印刷的电子标签、谷歌眼镜与智能手表等[6-8]，这些都表明新一代柔性化与个性化电子时代已经到来。在国外的一些电子行业领域，印刷也已经部分取代或全部取代这些行业领域中传统需要光刻与刻蚀制造的加工技术。但印刷电子技术与传统制造技术不是互相取代，而是互相补充。 图1 印刷电子技术与传统电子技术的比较
新兴的印刷电子技术作为一种灵活、快捷、环保的制造方法，已成为当今材料、电子、制造界共同关注的技术热点[9,10]，预期将在电子、信息、印刷、化工、
有机半导体、塑料、发光材料、包装物流、医药、服装等领域有广泛应用，可开拓新视野、产生新产品和新应用，带来新的产业革命。
二、印刷电子的国内外发展概况
印刷电子最早可以追溯到20世纪70年代的薄膜开关[11]，因为其应用范围的不断拓宽，技术难关不断被攻克，得到欧美、日本等发达地区的关注。为了研发电子功能印刷技术及产品，专门成立了研发、制造联合体，并得到了政府的资助。例如，英国就建有印刷电子技术中心(PETEC: Printable Eleetronics Technology Centre)，专门从事电子功能印刷产品的开发和商业化。其他一些先进国家将印刷电子的产业化作为提高国家和企业竞争力的主要方向。
图2 2008年Esquire发布的纪念该杂志创刊75周年的电子封面杂志英国时尚杂志Esquire在2008年庆祝其75周年时做了一个新颖的设计，其在杂志的封面上附上了一个小小的由一个线路板控制的电子油墨显示屏[12]。这些部件由6个电池驱动，电池卡在两页纸中间，外封面上装饰了一个主题为“21世纪从现在开始”的拼贴，其背面是一个广告。虽然杂志上粘附的这个显示屏功能有限，不过这种方式却使得人们对这一杂志留下了深刻的印象。杂志当期卖出10万册，这充分说明了印刷电子轻、薄、柔的特点，也让人们开始关注印刷电子。中国政党
美国Plastic Logic在2010年初上市的电子书终端“QUE”就是一个典型的印刷电子案例[13]。QUE中配备的美国E Ink公司生产的电子纸，虽然尺寸达13.9英寸左右，不过终端厚度还不到1/3英寸。看上去就像是一张信纸大小的厚纸。沈晗耀
梼杌闲评QUE的重量比一本杂志还轻，而且不容易断裂，因此非常适合于繁忙的商务人士将其放入皮包中随身携带。
国外对有机、柔性与印刷电子技术的发展一直非常关注，主要工业发达国家在政府层面已经推行了多项研究计划，包括建立国家层面的研发中心。英国在2009年投资两千万英镑建立国家印刷电子中心并启动国家印刷电子发展计划[14]，相继建立6个与印刷电子塑料电子相关的研究中心与多家企业；德国涉及有机与印刷电子的科研单位与企业超过90余家[15]，2004年就已经成立有机电子协会；日本在20
401k计划11年成立先进印刷电子技术研发联盟[16]，以印刷与薄膜技术企业主导印刷电子产业。尤其值得一提的是韩国。韩国知识经济部于2011年提出了一个发展印刷电子技术的6年计划[17]，从2012年到2018年，韩国政府将与工业界共同投资1725亿韩元（约合10亿元人民币），研究开发印刷电子的全面解决方案。韩国政府认为，在过去的20年中已经在移动通信与平板显示领域取得了世界瞩目的成绩，平板显示全球老大，移动通信全球第二。他们看到印刷电子是一个新的机会，可能会带动一大批新的产业，因此政府出面主导大力推动。同时，韩国有三星、LG这样的电子信息产业巨头，这些大型企业都对印刷电子极为关注，都已有内部研究计划。2013年由韩国主办的国际柔性与印刷电子大会（ICFPE），会议主席就是三星显示公司的CEO。LG则已在其显示面板生产线上开始采用喷墨打印工艺。据国际知名的产业咨询公司ID Tech Ex提供的市场调查报告，2013年，印刷、柔性和有机电子市场规模为160亿美元，至2023年将达到768亿美元，其中导电油墨和OLED占重要的市场份额。
与国外相比，国内印刷电子技术的研发与产业化相对落后。5年前，印刷电子在中国还是一个相当陌生的名词，特别是印刷电子技术。中国工业界从2009年以来已经开始关注印刷电子。中国印刷电路行业协会（CPCA）于2009年11月成立了印刷电子分会。在科技界，中科院苏州纳米所与2009年10月开始筹建印刷电子技术研究中心，这是国内第一个完全致力于印刷电子科研开发的团队。2010年7月，国内首届印刷电子技术研讨会在苏州举行。2010年以来，印刷电子开始在中国成为一个迅速发展的新兴技术领域。2012年，北京中科纳通电子技术有限公司成立，主要致力于印刷电子用银浆等产品的研发。2013年9月，常州高新区在国内率先成立了印刷电子产业研究院，重点开发印刷电子产业化技
术，并大力支持印刷电子初创企业。2014年，第五届国际柔性与印刷电子大会在北京召开，此次大会收到来自全球20个国家的237份摘要，其中有138份来自中国。这说明越来越多的人开始了解印刷电子，越来越多的人开始进入这一领域。在注册参会的351人中，有209人来自中国。在会议期间到处可以看到中国参会人员与国际同行的积极交流。这说明我国对印刷电子的重视不断加强，越来越多的科研人员投入到这个领域，国家更加重视，使得我国印刷电子取得了极大的进展。
三、印刷电子对印刷行业的影响
印刷电子可以大大降低制造业的成本，而且是一项加法技术，属于环境友好型技术，对制造业有深远的影响，但是对于印刷业来说影响也是不容小觑的。对比分析国内外发展现状和历程，通过对印刷电子的优劣势进行分析，我们可以得出印刷企业在参与竞争时的优势和劣势，从而得出应对策略。
相对于传统印刷的低回报率，印刷电子是一个高回报的行业。相对于现在传统印刷行业中的订单数量不断减少，淡旺季明显等问题，印刷电子则不存在这些问题。由于科学技术以及自动化技术的发展，人们对移动设备和制造业的要求越来越高，需求越来越大。而且，由于是新兴行业，市场前景广阔，还会形成新的经济拉动力量，成为国家重点扶植的行业。当前，印刷电子的一些技术已达到实用化水平，整个产业将迎来大规模生产模式。未来3到5年，全球印刷电子将进入高速发展期。
但是我们在看到优势的同时也必须看到劣势，就是印刷电子的行业准入门槛较高，需要一定资金和技
术支持。因为印刷电子并不只是印刷行业自身技术的研究，甚至还要涉及到新型材料和计算机等。同时，对设备和人员素质亦都有较高的要求。因此，对印刷业来说，印刷电子是一个新的机会。印刷的电子产品可以使各类电子元器件的制造变得更便宜，与电子工业的新生产工艺有关，但印刷业要想渗透进该领域却不是件容易的事情。如果计算机的显示器、电路板都通过印刷来制作，一定需要专有技术，印刷业的成员也必须首先开发相应的工艺和设备。毫无疑问，经验丰富的印刷者更具优势，更容易进入新领域。因为他们在印前、印刷以及印后等方面的发展比较均衡。据预测，伴随着印刷业服务领域向印刷电子、功能材料印刷领域的扩展，印刷将作为一种新型制造手段服务于现代新型制
造业[18-21]。
目前全球的印刷企业都在寻新的商机，电子功能印刷作为一个新的市场，或许是印刷企业的赢利点之一。作者认为，印刷企业不应只局限于技术工艺趋同、竞争日益惨烈的传统图文印刷，企业或者可以结合自身实际情况，努力将自己定位于采用印刷技术装配和制造功能元件的生产者，在印刷电子领域努力扩大自己的优势。
四、中科纳通在印刷电子领域的实践成果
中科纳通成立于2012年，致力于印刷电子行业电子材料的开发。我们首先实现了纳米银材料的批量可控制备，解决了困扰业界多年的纳米银粉量产问题。而后我们以纳米银为核心导电填料，陆续开发出
不同类型的导电油墨，如应用于喷墨工艺的导电墨水和应用于丝网印刷的导电银浆。
图3 中科纳通纳米银和导电油墨
中科纳通电子油墨主要应用为射频识别（RFID）和触控（TP）领域。在RFID 领域主要是用印刷天线技术来替代目前主流的蚀刻天线和绕线天线技术。从而达到低成本，低能耗和低污染的目的，同时在柔性基材上的应用也有得天独厚的优势。我们已经拥有一套全自动的卷对卷标签票卡生产线，产品已经批量应用于地铁票和防伪标签。同时，中科纳通还为去年在怀柔举办的APEC会议制作了主题展馆的门禁卡。
加工工艺图4 印刷RFID天线及APEC门禁卡
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