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柔性印刷电子技术是基于印刷原理的电子制造技术。 硅基半导体微电子技术长时间占据着电子技术的绝对主导地位。 但是,由于硅基集成电路的制造技术越来越多、越来越复杂,所需投资巨大,硅基集成电路的制造被全世界几大企业所垄断。 因此,近十年来,溶解有机和无机半导体的材料的开发,促进了用传统印刷技术制造各种电子器件的探索和研究。
调查数据表明,印刷电子技术和领域广泛,包括形成可印刷电路和电子部件的有机、无机、合成材料、晶体管、显示器、传感器、光电池、电池、照明设备、导体、半导体等设备,以及用于互联电路的工艺和产品 印刷加工本身从来没有传递出微纳加工那样高的分辨率和集成度,但其大面积、灵活性、低价位等特点,足以使印刷电子在许多新的应用行业发挥作用。
时隔十年
关于印刷市场,英国市场的研究企业从10年前就开始跟踪。 企业每年都会发表印刷电子领域的快速发展报告,包括市场的判断和预测。 图表157是企业对2008年印刷电子快速发展前景的评价。 当时我很看好印刷电子的快速发展前景,瞄准了未来20年印刷电子的快速发展和当时硅半导体微电子的快速发展。
自那年预测以来,十年过去了。 回顾年印刷电子的迅速发展,这个市场还没有迅速发展到当年的预测水平。 年,三星galaxy总裁在韩国柔性印刷电子大会上对印刷电子市场的实际快速发展水平和不同市场研究企业进行了早期预测(图158 )。 。 显然,实际市场表现与前期预测差距较大。 如果对公开的市场数据进行更详细的分析,就会发现大部分看起来实际上来自以前流传下来的成熟产品和市场。
图表159是年公布的印刷电子产品的市场份额。 市场总量为242亿美元,不仅有印刷电子产品,还有有机电子和柔性电子产品。 两种产品并不一定都是印刷制造的。
例如160亿美元的oled显示器市场不是印刷电子类,仍然使用真空蒸发制造工艺。 价值65亿美元的传感器市场由血糖试验纸制品组成,这些产品于2008年成熟。 3亿美元的导电性油墨市场不是新的低温烧结纳米导电性油墨市场,而是印刷结晶硅太阳能电池电极和触摸屏边缘电极的导电性油墨市场。
在过去的十年中,稍早的知名印刷电子专业企业经历了巨大的起伏。 例如,2008年,美国企业推出了印刷纳米硅油墨制造薄膜晶体管和射频识别的产品,并开始印刷无机纳米材料,成为第一个产品。 当时,业界期待着能够代替主流硅集成电路芯片rfid的全印刷型rfid。
美国企业成立于2001年,2008年宣布建设1gw印刷型有机太阳能电池生产线,成为当时印刷电子产业化的明星公司。 但是,这两家企业因产品难以打开市场,相继消失。 德国等其他企业也在全球较早发售印刷有机电子标签和金属网格的透明导电膜,但由于产品无法打开市场,正在转向其他技术的开发。
在透明导电膜行业,除了印刷电子技术以外,采用镀膜nan的公司很多
印刷的概念很有吸引力。 说到印刷,我想到了印刷报纸杂志,想到了以大量低价制造电子产品的特点。 但是,要像印刷报纸一样实现印刷电子,在技术、产业化、市场化方面仍然面临着许多课题。 首先,印刷电子技术本身有局限性:
(1)印刷加工的图案分辨率远远低于传统的微纳加工。 目前,通过印刷可以实现的极细线约为1微米,但集成电路能够解决的图案尺寸达到了10纳米。
(2)电子印刷的前提是需要能够印刷的电子油墨材料,但是现在这种材料的种类有限,性能一般比对应的固体材料低。 印刷电子器件的性能也比以前流传的微纳加工制造的器件低。
(3)电子器件一般需要多层结构。 印刷多层结构受重叠印刷精度的限制。 印刷套管的精度一般远远低于微纳加工的多层定位精度。
(4)印刷的电子墨水为了恢复原来的材料性能,必须经过硬化和烧结的过程。 某些材料的烧结温度很高,基材的选择范围可能会受到限制。 另外,烧结或固化后难以恢复固体材料的性质,例如导电性。
(5)由于印刷电子元器件和以前流传下来的微电子元器件的不同,现有的微电子设计方法和设计软件不能直接应用于印刷电子设计。
一直以来流传的印刷公司认为可以直接转换为印刷电子,或者电路板可以用印刷的方法直接制造(注:一直以来流传的印刷电路板pcb不是用印刷制造的)。 这是一直以来流传的领域中对印刷电子的误解。 电子印刷所需的印刷技术比报纸印刷多得多,包括电子油墨的印刷适应性和多层电子油墨印刷的套印精度。 目前,印刷导电油墨的电导率和精度不能满足以前传来的pcb的要求。
印刷电子最吸引人的应用,即印刷晶体管,离实用还很远。 目前,一点产品使用有机或无机半导体墨水制造晶体管,但大多通过光刻等传统工艺实现晶体管结构的图案化,这并不是真正意义上的全打印晶体管。 印刷太阳能电池产品稳定
印刷电子只是革命性的前所未有的产品,或者说创造高性价比的产品,在市场竞争中是有特点的。 成功的例子之一是南昌欧菲光批量生产的混合印刷纳米银金属网透明导电膜。 由这种新型透明导电膜制造的触摸面板比ito透明导电膜的导电性和触摸灵敏度高,制造成本低,因此能够迅速打开市场。 但是,这也不过是大型触摸屏的市场。 在手机触摸屏行业,由于屏幕尺寸小,ito高阻抗的缺点不明显。 另外,ito供应商面对非ito材料的竞争,采取了大幅降价战略,使得金属网透明导电膜很难进入手机触摸屏行业。 必须指出,印刷电子低价金的优势只能通过大量生产来体现。 大量制造的印刷电子产品并不便宜。 因此,如果不能批量,市场竞争就不一定有特征。
标题:“产业快速发展综述 产业快速发展年终综述”
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