印刷電子技術發展簡介

 

刊登日期:2016/6/5
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近年來,印刷電子技術蓬勃發展,隨著 RFID天線、薄膜開關、觸控面板以及太陽電池等產業的需求與日俱增,帶來高價值的產業效益。而穿戴式電子產品陸續問世,也顯示著下世代電子產品將以輕、薄、可撓曲為主要目標。印刷電子本身也具備可製作大面積可撓曲線路元件的製程能力,除了持續優化各種印刷技術之外,其對應各種印刷電子技術之導電油墨開發更是各產業投入研發的目標。本文將介紹各種主要印刷電子技術發展以及導電油墨現況。

印刷技術製程介紹
1. 噴墨印刷
噴墨印刷是一種無接觸、無壓力、無印版的印刷方式,由系統控制器、噴墨控制器、噴頭、承印物驅動機構等組成,油墨在噴墨控制器的控制下,從噴頭的噴嘴噴印在承印物上。其基本原理是以先產生之小水滴為油墨,再將其導引至設定的位置上,主要分為連續式與控制液滴式。



圖四 (a)壓電式與(b)熱氣泡式噴墨示意圖

2. 網版印刷
網版印刷為目前發展最成熟的印刷電子製程,其線路解析度的極限大約為 30微米,少部分廠商提出可到 20微米,但基板主要是陶瓷基板,然而在軟板上是否可量產仍有疑慮。大致來說,市面上 50微米以上線路其卷對卷大量生產印刷製程已趨於成熟。

3. 凹版印刷
隨著軟性電子的崛起,目前凹版印刷最受矚目的為凹版轉印印刷。主要是將待塗漿料填充至已圖案化之凹陷滾輪,印刷至轉印布上,此轉印布再將已圖案化之圖像,二次轉印到最終目標基板上,如圖八。

4. 凸版印刷
隨著數位印版技術的進步,柔版印刷設備加工精度持續提高,速度也越來越快。許多國際企業如 Dupont、Acheson/Henkel Co.或日本 Sagawa Printing Group Ltd. 等,均已開始開發,甚至量產印刷細線路或 RFID天線等製程技術建立,由 RFID Tag 的發展可以窺出,高效率柔版印刷技術將逐漸取代目前所使用之網印製程或鋁膜蝕刻製程。

導電油墨現況
先前已提到印刷電子市場規模最大包含 OLED顯示器與各式感測器,其次就是導電油墨,經由前面各種印刷製程的介紹,我們可以明顯的發現到,各種不同的印刷製程都有可能會運用到導電油墨,尤其現在各種電子產品琳瑯滿目,各種目標特性規格除了需要印刷技術精進與製程參數調整外,尋找適合的導電油墨也是重要的課題之一。

除了基本的導電特性規格外,油墨本身的黏彈性與搖變性都是需要配合設計的。由圖十三可看到,2014年導電油墨的市場已達 21 億美元,即便如此,2015年仍然成長了將近 10%,來到 23億美元。IDTechEX 預估 2025年市場會成長至 32億美元左右,10年間平均年成長率仍有 3.26%。

目前市場上常見的導電油墨主要有金屬材料(銀和銅)、碳材料(石墨與奈米碳管)以及新興的金屬奈米顆粒材料,其中金屬銀材料最常見,主因除了導電性佳之外,其氧化物同樣能導電,然而……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。


圖十四、工研院材化所建立之導電銀油墨分散技術平台

作者: 蕭暐翰 / 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」354期,更多資料請見下方附檔。


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