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可印刷电子、丝网印刷及喷墨印刷等技术将在不同领域各显其能


作者:日经BP网 来源:RFID世界网 2009-03-16 09:13:44 填写您的邮件地址,订阅我们的精彩内容:

摘要:日前,本站记者就其背景、目前存在的课题以及应用领域等,采访了Cabot Specialty Chemicals Ink新事业本部技术负责人野口弘道。野口曾在大日本油墨化学工业(现DIC)及佳能等公司长期从事喷墨技术的开发工作,目前从事油墨开发等,对可印刷电子技术十分熟悉。

关键词:印刷电子[26篇]  智能卡[778篇]  RFID[3746篇]  IC标签[5篇]  天线[60篇]  

  将印刷技术用于电子产品制造的可印刷电子(Printable Electronics)开始受到关注。日前,本站记者就其背景、目前存在的课题以及应用领域等,采访了Cabot Specialty Chemicals Ink新事业本部技术负责人野口弘道。野口曾在大日本油墨化学工业(现DIC)及佳能等公司长期从事喷墨技术的开发工作,目前从事油墨开发等,对可印刷电子技术十分熟悉。(采访人:安保 秀雄)  

――为什么目前可印刷电子备受关注?  

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野口弘道  

野口:其背景是,半导体及平板显示器(FPD)的制造设备越来越大,电子设备在生活及产业等各个领域日益普及,而且价格越来越低,另外还因为有机类电子材料的发展。贵金属含量较多并置于真空中制造的成膜工艺技术及光刻(Lithography)技术的开发成本和设备成本非常高,投资回收十分困难。因此,可在常压下以非光刻技术实现低成本制造的可印刷电子技术逐渐受到人们的关注。  

――可印刷电子技术能应用于哪些领域?  

野口:可应用于LCD(Liquid Crystal Display)、TFT(Thin Film Transistor)、有机EL(Electro Luminescence)面板、照明装置、太阳能电池、电磁波屏蔽设备、智能卡、印刷布线板、内存及RFID(IC标签)的天线等方面。  

  目前许多技术处于样品制作阶段,虽然受经济形势低迷的影响,开发出现放缓迹象,但估计09年内量产设备的开发会取得较大进展。  

  量产方面,同样也会受经济形势左右,但2010年可能会达到实用水平。今后提高了油墨转移性的传统印刷、丝网印刷、喷墨印刷及喷射印刷等技术将会共存。  

喷墨技术将首先应用于纳米粒子信号布线  

――喷墨技术是最容易实现细微化的技术之一,其应用前景如何?  

野口:为了满足细微化需求,现在正在开发可生成并喷射毫微微升(Femtoliter)液滴的新设备。目前打印头厂商能够量产的元件,除了FPD彩色滤光片之外,还能用来为部件打上标记。包括部件打标及扩散透镜制造等在内,不直接通电的印刷技术被许多领域采用。  

  通电产品的喷墨技术将首先从采用导电性纳米粒子的布线开始。理由是目前已十分清楚纳米粒子技术的性质及特性,从分辨率的角度来看,布线是比较容易实现的作业。不过,为了获得电流量,需要增加导体的膜厚,所以制造工序会延长,从而导致成本增加。目前,除电流量外,还存在耐压等课题,因此虽说是布线,但并不是指供电线路,而是指信号的布线会首先采用该技术。  

――目前存在的一大课题是“电子部件制作与图像印刷不同,要求错误率非常低,每个点都不容忽视,而且要求每个点的精度非常高”,图像印刷和电子部件制作有何不同?  

野口:采用喷墨技术的图像印刷的质量是以人的感觉和视觉作出最终判断的,与各个网点的准确性相比,色彩性、色彩表现范围及半色调(Halftone)的平滑度等方面更为重要。所以,最小网点尺寸为1微微升(Picoliter)左右就足够了。  

  但是,1微微升的液滴在纸上会变成35μm左右的点,远远大于7μm左右的胶版印刷的最小网点及1μm左右的银盐像素。目前,喷墨设备能在工业水平上将1微微升的液滴放在基材所要求的位置上,但使用该设备并不能形成半导体光刻一直采用的以μm为单位的图案。  

  所以,因照片及印刷而为人熟知的图像印刷方法,无法以μm为单位应用于线条准确性要求较高的可印刷电子领域。这是因为可靠性方面的目标要求大不相同。  

围绕打印头和油墨开发的争论呈现白热化  

  即使所需的有机电子材料能够制成低粘度溶液,最终能否采用喷墨技术仍然不清楚。在不散落Aatellite(本文注:从主液滴飞散的物质)的情况下,要实现从多喷嘴打印头中高速喷出、能长期稳定地工作、基本不发生不喷射等故障、而且还具有工业上要求的速度的实用化技术,必须准确地匹配喷墨的特性与打印头的工作特性,所以开发现场的争论呈现白热化。因为需要充分掌握各个打印头的工作原理和出现问题的原因。  

  采用喷墨技术并取得成功的领域包括:LCD彩色滤光片(RGB颜料)、配向膜涂布以及扩散板制作等,显示器最终是由人来观看,因此要求的像素密度本身并不太高,现有的喷墨打印头即可充分满足形成图案的要求。不过,在应用领域中,也有要求更高分辨率的产品,但即使分辨率能够满足要求,大多数产品也只能对形成图案的均匀性和涂布稳定性进行超高水平控制后才能生产。  

――喷墨技术在可印刷电子领域中发挥什么作用?与丝网印刷等会形成什么格局?  

野口:我个人认为,采用纳米液体工艺的喷墨技术可在高纯度状态下将功能材料分配给基材,能按自己的需要控制固化工艺以及形成固体时的层结构。与其他印刷方法相比,可在高纯度状态下完成油墨处理。不过,固体含量较低,因此难以增加膜厚。  

  批量生产可通过电信号的相对较单纯的功能膜时,可利用原来的印刷技术生产。喷墨技术的作用是,可代替上文提到的光刻技术生产电子产品。要想准确地绘制线条,预处理十分重要,不过,将其用于制造直线线条间隙小于50μm、膜厚小于1μm的薄膜的印刷工艺,也是喷墨技术的一个独具意义的应用领域。目前,多喷嘴打印头技术正在不断进步,已经能够实现批量生产。  

  当然,因为是无版印刷,因此还适合生产产量少、需要频繁更改设计的部件。喷墨技术将首先应用于布线等的生产,然后扩大至有机TFT、有机EL、有机太阳能电池等半导体元件的制造。  

丝网印刷及柔性版印刷也会进一步发展  

  丝网印刷及柔性版印刷等接触印刷既能提高分辨率,也能增加膜厚。目前存在的一大课题是,将油墨转移至基材时,转移量不均匀。油墨转移的不稳定性是现有印刷技术的永恒课题,如何使已实现微细化的印刷版长期保持稳定性是目前亟待解决的问题。印刷基材既有比较刚硬的材料,也有底面存在凹凸的材料,因此硅胶转印方法的开发倍受关注。在这种情况下,需要开发将其调整为适于转印法的油墨的技术,还需要清理印刷版。  

  不过,油墨转移现象正在不断改善,因此只要能够调整油墨性质,就能使用接触印刷批量生产相同的图案,所以这些技术也会广泛普及。当然,届时仍能保持有版厚膜工艺的量产性及膜厚等特点。



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