關于印刷型電子產品的討論與研究

王興泰 李琦諾 顧國強 李 陽

（1.國網遼寧省電力有限公司大連供電公司財務部，遼寧 大連 116000；2.國網遼寧省電力有限公司大連供電公司甘井子分公司，營業業務技術，遼寧 大連 116003；3.國網遼寧省電力有限公司大連供電公司甘井子分公司，營銷管理，遼寧 大連 116003；4.國網遼寧省電力有限公司鞍山供電公司信息通訊分公司，信息運檢，遼寧 鞍山 114000）

1 引言

印刷型電子產品是使用一些印刷技術用在各種底板上生產的電子產品。使用有機和無機材料做原材料。印刷電子產品的最大優點是能大體積制造。現已能制出數十平方米的顯示屏和太陽能電池。

2 概述

近些年來，一個相對較新的領域正在興起，那就是印刷型電子產品。印刷型電子產品是將普通印刷技術使用在各種底板上生產的電子產品。與導電電子墨水結合起來，使用有機和無機材料做原材料，使用大量生產極薄、靈活和廉價的電子電路。印刷電子產品的最大優點是成本低和能大體積制造。該技術現已能制出數十平方米的顯示屏和太陽能電池。已經在柔性電子紙顯示器、智能標簽(如RFID標簽)、動畫海報和活動服裝等領域取得突破。隨著該技術的迅速普及，以及對未來用途的研究不斷增長，令該行業的發展備受鼓舞。

3 印刷型電子產品的應用

越來越多的新工廠設計生產印刷電子產品，如顯示器，背板，RFID標簽，傳感器和光伏電池，再加上該領域不斷升級的研發活動，越來越多的產品使用印刷型電子產品。現階段主要的應用如下：

消費電子行業：柔性屏及各種智能可穿戴電子已經成了消費電子行業的趨勢之一。未來的電子產品將配備柔軟、可彎曲、可拉伸的顯示屏，這樣我們就能把手機彎曲成手環一樣，扣在手上。還可以開發更適合人們生活習慣的智能服飾，能夠滿足人們對智能服飾各種特殊需求的同時不影響正常的穿戴，能夠像正常的衣物一樣抗壓、抗拉、抗折、抗揉洗等等。

健康醫療行業：隨著柔性可穿戴電子的快速發展，醫療行業中如體征檢測貼片，能夠準確快速響應身體健康信號變化的便攜式傳感器具有廣闊的應用前景。體征檢測貼片能接觸皮膚，可實時監測人的身體生理健康狀況并將數據傳輸到便攜式手持終端或者PC終端，不會干擾人的日常生活，能夠為用戶提供身體健康狀態的詳盡信息，密切地跟蹤健康狀態。

物聯網、智能包裝：該包裝中的元件(片基、天線和層壓覆蓋層)都時基于柔性射頻電路。柔性射頻電路是薄而且柔性的，使它能夠更好更廣泛的應用于物聯網與智能包裝領域。

柔性電路：柔性電路板是一種具有高度可靠性，絕佳的可撓性印刷電路板。具有配線密度高、重量輕、厚度薄、彎折性好的特點，完美地契合了輕薄化、小型化的發展主旋律。柔性電路適用表面安裝技術，而且當進行彎曲、折疊時不會影響正常工作。

電子皮膚：電子皮膚可模仿人體皮膚對外界環境（包括對壓力、溫度及化學等刺激）的感知，因而可廣泛應用于人工智能和醫學診斷等領域，包括智能假肢設備、可穿戴健康監視器和虛擬現實。可以巧妙地將壓力傳感陣列、溫度傳感陣列、流場/物質傳感陣列等結構集成在單片柔性基底上，實現集觸感、溫感、風感、附著物感等功能為一體的多維感知柔性電子皮膚，模擬出人體皮膚上的多模感知傳感器，并且具有成本低、集成度高、易大面積制備的特點。

柔性傳感器：柔性傳感器是指采用柔性材料制成的傳感器，具有良好的柔韌性、延展性、甚至可自由彎曲甚至折疊，而且結構形式靈活多樣，可根據測量條件的要求任意布置，能夠非常方便地對復雜的被測量單位進行檢測。新型柔性傳感器在電子皮膚、醫療保健、電子、電工、運動器材、紡織品、航天航空、環境監測。

4 印刷型電子產品的發展

Molex公司GIG工業部高級銷售工程師Linda Shan認為，智能制造領域當前的一個主要趨勢就是印刷型電子產品，該產品在微型化醫療設備的設計方面可以帶來巨大的優勢，對于可穿戴診斷設備尤其明顯。根據弗吉尼亞州一家產業分析公司NanoMarkets2的一份報告，在過去的2013年一年期間，僅僅一年中，用于印刷電子應用的打印機共出貨了15000臺，實現歷史性突破。

可穿戴電子產品以及物聯網明顯是兩個相對較新的市場，這兩個市場正在通過柔性混合電子學(FHE)推動著智能制造的發展。FHE技術可以帶來各種設備，整合起無線連接、傳感器陣列通信、觸摸界面和語音界面，以及使用創新性封裝技術、在尺寸更小的柔性基板上實現組件部署的低功率操作。

在這種智能制造當中，電池自身也成了印刷型產品。比如說，Enfucell就是在印刷型電池設計領域的先驅。

隨著PE從“厚膜”技術轉向“薄膜”技術，傳統上用于印刷電子產品的絲網印刷技術將失去市場份額。到2013年，屏幕打印機將只占電子打印機出貨量的18%，而現在是30%。新打印機的增加，PE行業的安裝基地將提高其生產能力，從今天的微不足道的數量到2013年底約4億平方米，足以生產近400億美元的印刷電子產品。

5 阻礙增長的因素

印刷型電子產品的市場前景是非常可觀的，盡管速度不及許多人預測的那樣快。增長的障礙似乎是因為供應商無法降低成本，從而可以采用大規模生產和產生需求。這是顛覆性技術的經典經濟困境，因為存在高度競爭的傳統替代品，它們繼續以類似的速度創新，因此很難被取代。

在不久的將來，有關RFID和OLED顯示器的印刷應用將會出現，使用OTFT(有機薄膜晶體管)技術制造。這些技術正在滲透到許多產品中，但其速度和影響都不足以取代傳統技術。隨著成本的下降和性能的提高，客戶將有理由轉換，在許多情況下，將創建全新的設計解決方案。例如，光伏薄膜開始與電池存儲技術一起出現，很快就會以更低的成本超過競爭技術的電力效率。然而，這些解決方案常常涉及權衡，比如用更大的面積來生產相同的每瓦成本，因此不是普遍存在的。

在未來10年里，印刷電子產品將直接影響RFID市場，嵌入代碼和生物特征數據的低成本印刷標簽可以通過集成無線技術在有源設備中取代傳統的條形碼產品。其意義深遠，包括將身份信息嵌入護照、智能卡、運輸和貨運、醫療保健、制造業、監獄和農業跟蹤設備。可打印OLED顯示器將在子顯示器、手機、攝像頭、視頻、汽車音頻和游戲等領域與傳統的TFT器件展開競爭，這些領域的配置、形狀因素和功耗是決定性的問題。最后，印刷的光伏薄膜將逐漸取代傳統的多晶硅技術，后者主宰了今天的太陽能電池板市場。

6 結語

我們生活在一個創新不斷發展的時代。雖然預測顛覆性技術的增長曲線總是很困難，但印刷電子產品將引領電子行業走向一個新的方向。對于那些走在前沿的公司來說，還有什么比現在更好的時機來讓他們的價值主張變得新鮮和引人注目呢?我們期待著監測這些新的創新，并衡量它們在未來幾年的交叉影響。