復旦研發電路板制造新工藝 電子產品“能伸能屈”

是否可以把電腦顯示屏做成一支筆的模樣，不用時把屏幕卷好塞進口袋，要用了再平整展開？據了解，復旦大學材料科學系的楊振國教授正致力于柔性印制電路的新工藝研發，旨在降低成本、減少污染，使之更好地適應產業化發展的需求，而這正是制造和大規模推廣可彎卷屏幕的前提。

在即將舉辦的中國國際工業博覽會上，楊教授的團隊將展示其新近研發的一種制造雙面柔性印制電路板的“印刷-吸附-催化加成法”，這種新工藝將為綠色、低成本、大規模、卷對卷制造柔性印制電路提供新途徑，實現產業化后將打破該領域高端技術和柔性電子產品大多被外國公司壟斷的局面。

現有的制造工藝存在哪些缺陷？

印制電子，顧名思義，就是像印刷報紙那樣大批量地印制各種電子元器件和電子線路。這樣做的好處是使電子產品的制造成本大幅下降，從而實現電子產品的柔性化、薄膜化、環保化和多功能化。

印制電路板是所有電子元器件二級封裝用的載板，實現了電子元器件之間的電氣互連。目前，中國是世界上印制電路板的第一生產大國。2013年，中國的印制電路板產值超過1800億元人民幣，占世界總產值的39%左右。

但是，工業上制造印制電路板的導電線路，最常用的是光刻腐蝕法，也叫減成法，就是利用化學腐蝕方法減去不需要的銅箔。這種工藝存在材料消耗高、生產工序多、廢液排放大、環保壓力重等問題，不能適應當今制造業節能減排、增效降耗的發展要求。

另一方面，用以替代減成法的絲網印刷導電漿料、噴墨/凹版印刷納米銀顆粒導電油墨等方法普遍存在著成本高、電性能不穩定的缺陷；噴墨/凹版/絲網印刷納米催化油墨工藝，又存在界面粘附力的不足。

因此，在印制電路板——尤其是可彎折的柔性印制電路板和多功能剛柔結合印制電路板——用量大、增長速度快的背景下，由減成法轉向加成法、改進印制電路板的制造工藝顯得刻不容緩。

綠色新工藝，生產低成本

據了解，早在2007年，楊振國教授就看到了柔性印制電路巨大的發展潛力。自那時起，他就投入了大量時間、精力和財力進行這方面的研究。楊教授于2008年3月與中國印制電路行業協會（CPCA）合作，率先成立了我國第一個研究印制電子的專業機構——中國印制電路行業協會全印制電子分會，并出任副會長。

2011年，楊教授的團隊就已發布了“卷對卷加成法”工藝印制的柔性電子標簽（RFID），是我國第一個具有自主知識產權、且可真正使用的柔性電子標簽，但當時產品中的印制電路板是單面印刷的。

此后，楊教授和他的團隊再接再厲，于今年共同研發出了可直接制造雙面甚至多層柔性印制電路板的“印刷-吸附-催化加成法”新工藝，解決了多層柔性電路板通孔互連的核心問題，用更環保、低成本的方法實現了雙面電路板的柔性印制，并將最終實現多層柔性電路板的卷對卷制造。

這種新工藝的核心是自主開發了專有的離子吸附油墨。作為樹脂基板與導電鍍銅之間的連接層，這種離子吸附油墨可催化化學鍍反應，其中的胺基、羧基、羥基等特殊基團可以顯著提高電路板基材和鍍層間的界面粘附力。無需燒結，其鍍層的導電性就可與銅箔的導電性相當，還可解決互連多層柔性電路的通孔金屬化問題。此外，這種特殊的離子吸附油墨可適用于不同基材的表面處理，如塑料、陶瓷、金屬、復合材料等，使柔性電子產品基材的選擇范圍更廣泛。

與之前的工藝相比，這種新工藝具有無浪費、低污染，線路電性能好、粘附力強，能直接制造雙面柔性電路板等優點。此外，由于該工藝流程簡化，且可使用聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET，普通礦泉水瓶就使用這種材料）等不耐熱的普通塑料基材，因而使電路板的制造成本至少降低了30%。

“印刷-吸附-催化加成法”在工藝流程、基質材料、印制設備、加工參數等方面的完善與發展，使得在市場上大規模推廣加成法制造工藝以替代高污染的光刻腐蝕法成為可能。

應用于各類電子產品，前景廣闊

據楊振國教授介紹，柔性印制電路板有多方面的應用。其一是射頻識別（RFID），即人們俗稱的電子標簽，如使用高速公路上的不停車電子收費系統（ETC）所需的感應卡就是一種電子標簽。未來，電子標簽能實現幾米甚至幾十米以外的遠距離識別，將在物流管理、商品防偽、公共空間內的貴重物品管理、圖書借閱和產品租賃等方面，為人們帶來諸多便利和服務質量的提升。

另一方面，柔性印制電路板應用于有機發光二極管（OLED），將使得采用可隨意折疊、彎卷的柔性屏幕來制造智能手機、筆記本電腦等移動電子設備成為可能。此外，柔性印制電路板在電子器件的多功能化、有機光伏特電池、有機傳感器、可穿戴電子、柔性存儲器、醫療保健、智能物品、智能紡織物等領域也有非常廣闊的應用前景。

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