人們用傳統(tǒng)方式制造電路板已經(jīng)持續(xù)了半個(gè)世紀(jì)，不過就目前看來(lái)，這一產(chǎn)業(yè)貌似已經(jīng)走到技術(shù)的結(jié)尾，想要再創(chuàng)造摩爾定律的輝煌怕是很難。而且傳統(tǒng)電路板對(duì)于環(huán)境的污染也在無(wú)時(shí)無(wú)刻不侵蝕著我們，每年產(chǎn)生的電子廢料，一直是一個(gè)不容忽視的環(huán)境問題。然而現(xiàn)在，一種新興的技術(shù)似乎能夠完美解決以上所有的問題——印刷電子技術(shù)，正從昔日的“賦能技術(shù)”轉(zhuǎn)變?yōu)榻袢赵S多終端市場(chǎng)正在應(yīng)用的技術(shù)。
未來(lái)技術(shù)，何為印刷電子
印刷電子產(chǎn)業(yè)，是目前在全球發(fā)展迅速的新興產(chǎn)業(yè)之一。與傳統(tǒng)微電子技術(shù)相比，印刷電子技術(shù)具有用材少、成本低、無(wú)污染、柔性化等優(yōu)勢(shì)，是一種綠色制造技術(shù)。印刷電子技術(shù)是指采用快速、高效和靈活的數(shù)字噴墨打印技術(shù)在基板(無(wú)銅箔)上形成導(dǎo)電線路和圖形，或形成整個(gè)印制電路板的過程。
通俗來(lái)講，印刷電子就是在塑料薄膜上印刷電路，這無(wú)疑要比傳統(tǒng)手法經(jīng)濟(jì)、干凈得多。借助在印刷行業(yè)已經(jīng)成熟的絲網(wǎng)印刷或者滾筒印刷技術(shù)，只需找到合適的基板和可以導(dǎo)電的“墨水”，工程師就可以大批量地印刷出電路板來(lái)。而且由于印刷電子先天性的優(yōu)勢(shì)，其具有可降解并隨意廢棄設(shè)備的優(yōu)越性，通過降低生產(chǎn)成本并開辟新的環(huán)保產(chǎn)品市場(chǎng)，將幫助人們逐漸擺脫電子廢料的困擾。
為什么說印刷電子是大勢(shì)所趨
隨著電子產(chǎn)品呈現(xiàn)小型化，輕薄型的特點(diǎn)，對(duì)于電路板就提出了更加嚴(yán)苛的要求。而目前電子設(shè)備必定有相關(guān)元器件和零件組成，通常是由印制板(PCB)承擔(dān)了元器件的支撐和連接作用。與傳統(tǒng)PCB板相比，印制電子的基材本身就包含有線路又有元件，都由印制完成，成為真真正正的電子電路，這種完整一體性是PCB板無(wú)法比擬的。同時(shí)，由于印刷電子本身就是有印刷而來(lái)，其基材以有機(jī)薄膜為主，它將表現(xiàn)出良好的彎曲性和超薄屬性，自身良好的可塑性將為電子產(chǎn)品節(jié)省更多空間，且可以在外觀上帶來(lái)前所未有的突破。
除了以上兩大優(yōu)勢(shì)，從成本上來(lái)看。由于印制電子用有機(jī)薄膜和各種油墨材料印刷而成，加工過程簡(jiǎn)單，印制電子用生產(chǎn)設(shè)備投資也沒有PCB和PCBA復(fù)雜；因此印制電子適合低成本要求。同時(shí)印制電子生產(chǎn)廢棄物極少，不需化學(xué)蝕刻和電鍍工序，幾何沒有廢水，是一項(xiàng)真正意義上的清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)。
印刷電子的應(yīng)用前景
隨著智能產(chǎn)品市場(chǎng)日趨成熟，我們發(fā)現(xiàn)消費(fèi)者對(duì)于有創(chuàng)造力的產(chǎn)品設(shè)計(jì)元素越來(lái)越看重。而作為可塑性極強(qiáng)的印刷電子，無(wú)疑將在其中扮演極為重要的角色。目前印刷電子的主要用途即是制造柔性電子器件。2014年印刷電子的市場(chǎng)規(guī)模為11.5億美元，到2019年預(yù)計(jì)將達(dá)167億美元，復(fù)合年均增長(zhǎng)率約為58%，未來(lái)印刷電子將在更多領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。
可穿戴設(shè)備，彎曲屏幕成為可能。
首當(dāng)其沖的熱門領(lǐng)域，必然是來(lái)自于可穿戴設(shè)備。根據(jù)IMS報(bào)告研究，智能穿戴設(shè)備的市場(chǎng)有望在2016年達(dá)到1.71億的出貨量，而2011年出貨量?jī)H為0.14億?？纱┐髟O(shè)備正在成為人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵?。而?dāng)印刷電子 可穿戴設(shè)備，將會(huì)使目前千篇一律的可穿戴設(shè)備外觀出現(xiàn)百花齊放的情景。由于印刷電子良好的彎曲性，決定了它將促進(jìn)柔性顯示屏的普及。柔性顯示屏是由柔軟的材料制成、使用了PHOLED磷光性O(shè)LED技術(shù)的可變型可彎曲的顯示裝置。因?yàn)樗窦堃粯颖?，即使切掉電源?nèi)容也不會(huì)消失，因此也被叫做“電子紙”。正如前文所言，使用印刷電子技術(shù)的柔性屏幕，將打破目前顯示屏平整的外觀，彎曲的形狀將幫助智能設(shè)備生產(chǎn)商發(fā)揮出更多全新產(chǎn)品，比如更加貼合手腕的智能手環(huán)，比如外觀更加時(shí)尚的智能手機(jī)。同時(shí)，印刷電子天生輕薄的屬性，也將大大減小可穿戴設(shè)備的屏幕厚度和重量，對(duì)于微型化的可穿戴設(shè)備來(lái)說，將給人們的佩戴帶來(lái)更加輕便的體驗(yàn)。
物聯(lián)網(wǎng)需求，柔性傳感器潛力無(wú)限
據(jù)通訊巨頭思科公司估計(jì)，到2020年，全世界約有150億至500億的連接設(shè)備。而英特爾公司則更加樂觀，認(rèn)為至少有2萬(wàn)億的智能設(shè)備將接入互聯(lián)網(wǎng)。國(guó)際著名研機(jī)機(jī)構(gòu)IDC認(rèn)為，傳感器及功能模塊等設(shè)備的產(chǎn)值將達(dá)到整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的32%。這將促使專門的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、軟件及云服務(wù)等成熟。
當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)印刷電子技術(shù)，將幫助我們進(jìn)一步豐富傳感器的類型和應(yīng)用范疇。2011年，一種可以像人類皮膚一樣感知外部壓力和傳導(dǎo)觸覺信號(hào)的電子皮膚在美國(guó)問世。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，這種電子皮膚幾乎可以和人體皮膚一樣感知不同的外部壓力，以相同速度傳導(dǎo)觸覺信號(hào)，毫無(wú)疑問這都得益于印刷電子技術(shù)的功勞。由于印刷電子豐富的材料選擇和良好的彎曲性，目前各大傳感器廠商及科學(xué)機(jī)構(gòu)都在加大投入研發(fā)，正在全面拓展柔性傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域。我們不妨大膽設(shè)想一下，在未來(lái)柔性傳感器將可以當(dāng)做服裝首飾材料、作為建筑材料的一部分甚至于融入人體。這將大大提高物體與物體，物體與人體之間的互聯(lián)互通，物聯(lián)網(wǎng)將因此產(chǎn)生更多全新的應(yīng)用方向，極大幫助智能城市的構(gòu)建。
綠色能源，印刷電池是減輕污染的一劑良藥
目前我們大多數(shù)筆記本電腦和智能手機(jī)使用的電池都包含金屬鋰，由于其高度反應(yīng)性，必須通過增加尺寸和體積的方法來(lái)進(jìn)行保護(hù)。同時(shí)由于電池難以降解，對(duì)于廢棄電池的處理一直是各國(guó)政府及環(huán)保機(jī)構(gòu)頭疼的事情。而現(xiàn)在印刷電子技術(shù)在電池上的應(yīng)用，也許將給電池領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)革命。根據(jù)MarketsandMarkets發(fā)布的關(guān)于2020年全球柔性電池市場(chǎng)預(yù)測(cè)研究報(bào)告顯示，到2020年，全球柔性電池市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)6.17億美元。2015到2020年期間，將以53.68%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。
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