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傳統印刷帶來新一輪電子產業(yè)變革

2012-06-29 10:34 來源：科技日報責編：王岑

摘要：: 印刷電子技術（printed electronics）是采用印刷工藝制造電子產品的技術，即將電子材料配成流動性的“油墨”，并采用印刷的方式制備成電子器件與系統。

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小C專訪｜正博總經理范

小C專訪·煒岡股份董事

　　【CPP114】訊：印刷電子技術（printed electronics）是采用印刷工藝制造電子產品的技術，即將電子材料配成流動性的“油墨”，并采用印刷的方式制備成電子器件與系統。它與傳統印刷技術、電子印刷以及傳統的印刷電路板都不同：傳統印刷是可視圖文的印刷；電子印刷是在傳統平面媒體印刷中更多地應用了電子排版等手段；傳統的印刷電路板也不是印刷制造的，而是通過光刻、腐蝕等工藝制作。
　　
　　相比較于傳統的硅基半導體微電子加工技術，印刷電子技術省去了涂膠、光刻、刻蝕、濺射、真空沉積等高成本的工序，大幅簡化了生產過程，具有節(jié)約原料、降低成本、綠色環(huán)保等優(yōu)勢。盡管性能目前無法與硅基微電子技術相比，但憑借批量化能力與低成本特點，以及大面積、柔性化等優(yōu)勢，印刷電子技術已經成為一個獨立于傳統硅基微電子技術的新興領域，蘊含著巨大發(fā)展機遇。英國一家市場調查公司預測，到2020年各類非硅基電子產品的市場規(guī)模將達到近570億美元，其中83%的產品將基于印刷制造技術。為此，世界許多國家和地區(qū)紛紛制定發(fā)展戰(zhàn)略與科技計劃，建立研究中心與技術聯盟，以推動印刷電子研發(fā)及產業(yè)化。
　　
　　政府資助是推動印刷電子發(fā)展的主力
　　
　　2010年2月，歐盟委員會宣布在第七框架計劃下資助BIOEGOFET（Electrolyte-Gated Organic Field-Effect Biosensors）項目，重點發(fā)展便捷診斷傳感器，通過有機晶體管提供電轉換，并采用印刷技術在柔性塑料或紙基底上進行制備。同年6月，在第七框架計劃下發(fā)起CLIP（Conductive Low-Cost Ink Project）項目，主要目標是發(fā)展一系列低成本油墨，以確保中小規(guī)模企業(yè)滿足印刷電子產業(yè)發(fā)展的需求。為加強歐盟各成員國不同行業(yè)間的交流和協作，歐盟撥專款成立了4個合作平臺，其中之一是聚合物和印刷電子制造生產設備與系統，資助經費達75萬歐元。
　　
　　2008年3月，由德國PolyIC、巴斯夫、贏創(chuàng)工業(yè)、西門子、ELANTASBeck等企業(yè)以及德國聯邦教育研究部共同投資的科技項目MaDriX正式啟動，用以開發(fā)下一代可印刷的無線射頻識別標簽。其中企業(yè)投資150萬歐元，聯邦教育研究部投資80萬歐元。通過MaDriX項目形成的企業(yè)聯盟，將得到德國政府在可印刷電子技術方面的支持。
　　
　　日本新能源和工業(yè)技術發(fā)展組織的項目“超柔性顯示器元件材料技術開發(fā)項目”中的“基于卷到卷方式的高生產—連續(xù)—高精度層疊技術與相關材料技術的開發(fā)”的分項目，投入約43億日元。眾多企業(yè)參與該項目的研究，包括：可樂麗、柯尼卡美能達、住友化學、住友電木、大日本油墨化學工業(yè)、大日本印刷、東亞化成、東麗、凸版印刷、日本電氣、日立化成工業(yè)、夏普和日立顯示器等。
　　
　　2005年，臺灣地區(qū)將柔性電子產業(yè)定為未來三大重點發(fā)展的便利新科技之一，主要方向為印刷式無線標簽和柔性顯示器。2009年，在臺灣經濟部的科專計劃支持下，制定了一個為期三年的研究計劃“柔性電子設備及模組技術開發(fā)三年計劃”。該計劃把發(fā)展柔性電子顯示器作為開發(fā)重點，開發(fā)方式是以卷到卷的制造設備為基礎。
　　
　　研究中心是促進技術進步的中堅力量
　　
　　韓國以電子技術研究所為支撐，于2006年成立了韓國印刷電子中心，目標是提供過程制造、設備和分析服務，建立印刷電子領域研究開發(fā)計劃以及下一代顯示器的合作計劃，同時推動工業(yè)界與學術界的合作研究與開發(fā)。該研究中心積極舉辦各種各樣的商業(yè)活動，致力于把韓國建設為印刷電子的世界中心，目前已投資740億韓元用于前沿核心設備和基礎設施的建設。
　　
　　英國成立印刷電子科技中心以推動研究成果商業(yè)化，希望通過概念驗證性的設備和大規(guī)模的試點生產，把研究領域的創(chuàng)新者與商業(yè)活動結合起來，幫助客戶確定把產品迅速推向市場所需要的材料、工業(yè)步驟和投資。該中心獲得來自區(qū)域發(fā)展委員會、中央政府和歐盟的2300萬英鎊，以及英國商業(yè)創(chuàng)新與技能部、新加坡國際基金會和歐洲地區(qū)發(fā)展基金會的2000萬英鎊的資金支持。印刷電子技術中心麾下的杰出專家來自多個行業(yè)和研發(fā)領域，包括印刷電子的設計、開發(fā)和樣機研究等各個方面。
　　
　　2011年5月，日本高級印刷電子技術研究協會宣布成立并召開首次會議。該協會以位于茨城縣筑波市的產業(yè)技術綜合研究所為依托，以探索加快薄膜、柔性印刷電子設備制造技術的早期商業(yè)化模式為主要目的。這些設備主要是指制造低能耗、低成本的顯示器、傳感器、電池等柔性設備和印刷設備。在新能源和工業(yè)技術發(fā)展組織的委托下，高級印刷電子技術研究協會展開了名稱為“下一代印刷電子材料和制造過程的基礎工藝開發(fā)”五年計劃，計劃的執(zhí)行時間是2011年至2015年。
　　
　　芬蘭的奧盧區(qū)域具備印刷產品原型化的充分設備，位于奧盧的PrintoCent中心是印刷電子領域的商業(yè)發(fā)展中心，具備世界級的卷對卷和雜交生產、光學測量、多元應用的生產環(huán)境。PrintoCent與同位于奧盧區(qū)域的芬蘭VTT中心保持著密切的聯系。VTT中心為印刷電子提供了獨特的卷對卷試生產服務。有了這種獨特的試運行環(huán)境，VTT中心及其合作伙伴能夠以第一產業(yè)的規(guī)模開發(fā)和制造出原創(chuàng)產品。
　　
　　技術聯盟是加強合作、助推發(fā)展的重要力量
　　
　　2008年7月，美國顯示器聯盟宣布更名為柔性技術聯盟，主要致力于推動北美柔性印刷電子和顯示器行業(yè)發(fā)展。柔性技術聯盟充分利用美國顯示器協會在促進顯示器技術發(fā)展方面的悠久歷史，與工業(yè)界、學術機構和研究組織開展廣泛的雙邊或多邊合作，推動顯示器、柔性顯示器和印刷電子產品從研發(fā)到商品化的進程。該聯盟與行業(yè)、學術界、投資銀行、風險資本公司以及聯邦機構建立強大合作關系。其中，包括美國海軍研究實驗室和國家標準與技術研究所在內的聯邦機構，為聯邦政府早期設立的印刷電子發(fā)展計劃籌集資金。同時，柔性技術聯盟也與亞利桑那州立大學柔性顯示器中心，以及由亞利桑那州立大學和賓漢姆頓大學（紐約）領導的高級微電子制造中心在印刷電子領域展開緊密合作。
　　
　　2007年，澳大利亞成立維多利亞有機太陽能電池聯盟。該聯盟由科學家和業(yè)內人士團隊構成，協作開展一個世界領先的綜合研究項目，目標是開發(fā)出可以用印刷工藝制造的低成本高效率的柔性聚合物太陽能電池。這一項目也是澳大利亞聯邦科學與工業(yè)研究組織“未來制造旗艦計劃”的一部分。該聯盟在國際頂級競爭中占有一席之地，獲得了為期3年1200萬澳元的投資，其中50%是來自維多利亞州政府的能源技術創(chuàng)新戰(zhàn)略的可持續(xù)能源研發(fā)資金。維多利亞有機太陽能電池聯盟的參與單位有墨爾本大學、澳大利亞聯邦科學與工業(yè)研究組織、莫納什大學、博思格鋼鐵公司、Securency國際公司、英諾薄膜公司等。
　　
　　我國在印刷電子領域起步相對較晚。2010年，中科院蘇州納米所的“印刷電子技術研究中心”成立，這是國內首個致力于印刷電子技術研究的中心。該中心由中組部“千人計劃”崔錚研究員領銜組建，致力于在柔性塑料基體材料上的大面積印刷電子技術及其產業(yè)化應用研究。2011年，北京印刷學院與天津大學共建的“印刷電子研究中心”正式成立，中心隸屬于北京綠色印刷包裝產業(yè)技術研究院，聘請?zhí)旖虼髮W的中國國家工程院院士鄒競為研究中心主任。南北兩個中心成為推動中國印刷電子技術發(fā)展的中堅力量。同年，在蘇州成立了“印刷電子產業(yè)技術創(chuàng)新聯盟”。
　　
　　未來幾年，全球印刷電子產業(yè)將有可能進入高速成長期。這將是我國突破硅基微電子產業(yè)的“低端鎖定”，走向電子強國的難得機會。作為全球最大的電子產品的生產國與消費國，我國也極有可能成為未來全球印刷電子產品最大的市場。我們不能坐等國外將技術開發(fā)成熟后大舉占領我國市場，而應當積極行動起來，提前布局，全面推動我國印刷電子技術與產業(yè)的發(fā)展。
　　
　　

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