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传统印刷带来新一轮电子产业变革

2012-06-29 10:34 来源：科技日报责编：王岑

摘要：: 印刷电子技术（printed electronics）是采用印刷工艺制造电子产品的技术，即将电子材料配成流动性的“油墨”，并采用印刷的方式制备成电子器件与系统。

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　　【CPP114】讯：印刷电子技术（printed electronics）是采用印刷工艺制造电子产品的技术，即将电子材料配成流动性的“油墨”，并采用印刷的方式制备成电子器件与系统。它与传统印刷技术、电子印刷以及传统的印刷电路板都不同：传统印刷是可视图文的印刷；电子印刷是在传统平面媒体印刷中更多地应用了电子排版等手段；传统的印刷电路板也不是印刷制造的，而是通过光刻、腐蚀等工艺制作。
　　
　　相比较于传统的硅基半导体微电子加工技术，印刷电子技术省去了涂胶、光刻、刻蚀、溅射、真空沉积等高成本的工序，大幅简化了生产过程，具有节约原料、降低成本、绿色环保等优势。尽管性能目前无法与硅基微电子技术相比，但凭借批量化能力与低成本特点，以及大面积、柔性化等优势，印刷电子技术已经成为一个独立于传统硅基微电子技术的新兴领域，蕴含着巨大发展机遇。英国一家市场调查公司预测，到2020年各类非硅基电子产品的市场规模将达到近570亿美元，其中83%的产品将基于印刷制造技术。为此，世界许多国家和地区纷纷制定发展战略与科技计划，建立研究中心与技术联盟，以推动印刷电子研发及产业化。
　　
　　政府资助是推动印刷电子发展的主力
　　
　　2010年2月，欧盟委员会宣布在第七框架计划下资助BIOEGOFET（Electrolyte-Gated Organic Field-Effect Biosensors）项目，重点发展便捷诊断传感器，通过有机晶体管提供电转换，并采用印刷技术在柔性塑料或纸基底上进行制备。同年6月，在第七框架计划下发起CLIP（Conductive Low-Cost Ink Project）项目，主要目标是发展一系列低成本油墨，以确保中小规模企业满足印刷电子产业发展的需求。为加强欧盟各成员国不同行业间的交流和协作，欧盟拨专款成立了4个合作平台，其中之一是聚合物和印刷电子制造生产设备与系统，资助经费达75万欧元。
　　
　　2008年3月，由德国PolyIC、巴斯夫、赢创工业、西门子、ELANTASBeck等企业以及德国联邦教育研究部共同投资的科技项目MaDriX正式启动，用以开发下一代可印刷的无线射频识别标签。其中企业投资150万欧元，联邦教育研究部投资80万欧元。通过MaDriX项目形成的企业联盟，将得到德国政府在可印刷电子技术方面的支持。
　　
　　日本新能源和工业技术发展组织的项目“超柔性显示器元件材料技术开发项目”中的“基于卷到卷方式的高生产—连续—高精度层叠技术与相关材料技术的开发”的分项目，投入约43亿日元。众多企业参与该项目的研究，包括：可乐丽、柯尼卡美能达、住友化学、住友电木、大日本油墨化学工业、大日本印刷、东亚化成、东丽、凸版印刷、日本电气、日立化成工业、夏普和日立显示器等。
　　
　　2005年，台湾地区将柔性电子产业定为未来三大重点发展的便利新科技之一，主要方向为印刷式无线标签和柔性显示器。2009年，在台湾经济部的科专计划支持下，制定了一个为期三年的研究计划“柔性电子设备及模组技术开发三年计划”。该计划把发展柔性电子显示器作为开发重点，开发方式是以卷到卷的制造设备为基础。
　　
　　研究中心是促进技术进步的中坚力量
　　
　　韩国以电子技术研究所为支撑，于2006年成立了韩国印刷电子中心，目标是提供过程制造、设备和分析服务，建立印刷电子领域研究开发计划以及下一代显示器的合作计划，同时推动工业界与学术界的合作研究与开发。该研究中心积极举办各种各样的商业活动，致力于把韩国建设为印刷电子的世界中心，目前已投资740亿韩元用于前沿核心设备和基础设施的建设。
　　
　　英国成立印刷电子科技中心以推动研究成果商业化，希望通过概念验证性的设备和大规模的试点生产，把研究领域的创新者与商业活动结合起来，帮助客户确定把产品迅速推向市场所需要的材料、工业步骤和投资。该中心获得来自区域发展委员会、中央政府和欧盟的2300万英镑，以及英国商业创新与技能部、新加坡国际基金会和欧洲地区发展基金会的2000万英镑的资金支持。印刷电子技术中心麾下的杰出专家来自多个行业和研发领域，包括印刷电子的设计、开发和样机研究等各个方面。
　　
　　2011年5月，日本高级印刷电子技术研究协会宣布成立并召开首次会议。该协会以位于茨城县筑波市的产业技术综合研究所为依托，以探索加快薄膜、柔性印刷电子设备制造技术的早期商业化模式为主要目的。这些设备主要是指制造低能耗、低成本的显示器、传感器、电池等柔性设备和印刷设备。在新能源和工业技术发展组织的委托下，高级印刷电子技术研究协会展开了名称为“下一代印刷电子材料和制造过程的基础工艺开发”五年计划，计划的执行时间是2011年至2015年。
　　
　　芬兰的奥卢区域具备印刷产品原型化的充分设备，位于奥卢的PrintoCent中心是印刷电子领域的商业发展中心，具备世界级的卷对卷和杂交生产、光学测量、多元应用的生产环境。PrintoCent与同位于奥卢区域的芬兰VTT中心保持着密切的联系。VTT中心为印刷电子提供了独特的卷对卷试生产服务。有了这种独特的试运行环境，VTT中心及其合作伙伴能够以第一产业的规�？⒑椭圃斐鲈床�。
　　
　　技术联盟是加强合作、助推发展的重要力量
　　
　　2008年7月，美国显示器联盟宣布更名为柔性技术联盟，主要致力于推动北美柔性印刷电子和显示器行业发展。柔性技术联盟充分利用美国显示器协会在促进显示器技术发展方面的悠久历史，与工业界、学术机构和研究组织开展广泛的双边或多边合作，推动显示器、柔性显示器和印刷电子产品从研发到商品化的进程。该联盟与行业、学术界、投资银行、风险资本公司以及联邦机构建立强大合作关系。其中，包括美国海军研究实验室和国家标准与技术研究所在内的联邦机构，为联邦政府早期设立的印刷电子发展计划筹集资金。同时，柔性技术联盟也与亚利桑那州立大学柔性显示器中心，以及由亚利桑那州立大学和宾汉姆顿大学（纽约）领导的高级微电子制造中心在印刷电子领域展开紧密合作。
　　
　　2007年，澳大利亚成立维多利亚有机太阳能电池联盟。该联盟由科学家和业内人士团队构成，协作开展一个世界领先的综合研究项目，目标是开发出可以用印刷工艺制造的低成本高效率的柔性聚合物太阳能电池。这一项目也是澳大利亚联邦科学与工业研究组织“未来制造旗舰计划”的一部分。该联盟在国际顶级竞争中占有一席之地，获得了为期3年1200万澳元的投资，其中50%是来自维多利亚州政府的能源技术创新战略的可持续能源研发资金。维多利亚有机太阳能电池联盟的参与单位有墨尔本大学、澳大利亚联邦科学与工业研究组织、莫纳什大学、博思格钢铁公司、Securency国际公司、英诺薄膜公司等。
　　
　　我国在印刷电子领域起步相对较晚。2010年，中科院苏州纳米所的“印刷电子技术研究中心”成立，这是国内首个致力于印刷电子技术研究的中心。该中心由中组部“千人计划”崔铮研究员领衔组建，致力于在柔性塑料基体材料上的大面积印刷电子技术及其产业化应用研究。2011年，北京印刷学院与天津大学共建的“印刷电子研究中心”正式成立，中心隶属于北京绿色印刷包装产业技术研究院，聘请天津大学的中国国家工程院院士邹竞为研究中心主任。南北两个中心成为推动中国印刷电子技术发展的中坚力量。同年，在苏州成立了“印刷电子产业技术创新联盟”。
　　
　　未来几年，全球印刷电子产业将有可能进入高速成长期。这将是我国突破硅基微电子产业的“低端锁定”，走向电子强国的难得机会。作为全球最大的电子产品的生产国与消费国，我国也极有可能成为未来全球印刷电子产品最大的市场。我们不能坐等国外将技术开发成熟后大举占领我国市场，而应当积极行动起来，提前布局，全面推动我国印刷电子技术与产业的发展。
　　
　　

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