印刷电子学

印刷电子学是一组用于在各种基板上创建电子设备的印刷方法。 印刷通常使用适用于在材料上定义图案的普通印刷设备，例如丝网印刷、柔版印刷、凹版印刷、平版印刷和喷墨印刷。 按照电子行业标准，这些都是低成本工艺。 具有电功能的电子或光学墨水沉积在基板上，形成有源或无源器件，例如薄膜晶体管； 电容器； 线圈; 电阻器。 一些研究人员期望印刷电子产品能够促进广泛的、成本极低、性能低的电子产品用于柔性显示器、智能标签、装饰和动画海报以及不需要高性能的运动服装等应用。

术语印刷电子通常与有机电子或塑料电子相关，其中一种或多种油墨由碳基化合物组成。 这些其他术语指的是可以通过基于溶液、基于真空或其他工艺沉积的墨水材料。 相比之下，印刷电子学指定了过程，并且根据所选印刷过程的具体要求，可以使用任何基于溶液的材料。 这包括有机半导体、无机半导体、金属导体、纳米粒子和纳米管。

几乎所有的工业印刷方法都用于印刷电子产品的制备。 与传统印刷类似，印刷电子产品将油墨层一层一层地施加在另一层之上。 因此，印刷方法和油墨材料的协调发展是该领域的基本任务。

印刷最重要的好处是低成本的批量制造。 较低的成本可用于更多应用。 一个例子是 RFID 系统，它可以在贸易和运输中实现非接触式识别。 在某些领域，例如发光二极管印刷不会影响性能。 在柔性基板上印刷可以让电子产品放置在曲面上，例如：在车顶上印刷太阳能电池。 更典型的是，传统半导体通过提供更高的性能来证明其更高的成本是合理的。

传统印刷结构所需的xxx分辨率由人眼决定。 小于约 20 µm 的特征尺寸无法被人眼区分，因此超出了传统印刷工艺的能力。 相比之下，更高分辨率和更小的结构在许多电子印刷中是必需的，因为它们直接影响电路密度和功能（尤其是晶体管）。 类似的要求适用于各层打印在彼此之上的精度（层到层配准）。

控制厚度、孔洞和材料相容性（润湿性、粘附性、溶解性）是必不可少的，但只有在肉眼可以检测到它们的情况下，在传统印刷中才是重要的。 相反，视觉印象与印刷电子产品无关。

与传统电子产品相比，印刷技术对电子产品制造的吸引力主要来自于以更简单且更具成本效益的方式制备微结构层堆叠（以及薄膜器件）的可能性。 此外，实现新功能或改进功能（例如机械灵活性）的能力也很重要。 所用印刷方法的选择取决于对印刷层的要求、印刷材料的特性以及最终印刷产品的经济和技术考虑。

印刷技术分为基于纸张的方法和基于卷对卷的方法。 基于纸张的喷墨和丝网印刷最适合小批量、高精度的工作。 凹版、胶版和柔版印刷更常见于大批量生产，例如太阳能电池，每小时可达到 10.000 平方米 (m2/h)。 胶版印刷和柔版印刷主要用于无机和有机导体（后者也用于电介质），而凹版印刷由于层质量高，特别适用于有机半导体和晶体管中的半导体/电介质界面等质量敏感层。

如果需要高分辨率，凹版印刷也适用于无机和有机导体。 有机场效应晶体管和集成电路完全可以通过大批量印刷的方法制备。

喷墨打印机灵活多变，设置起来相对容易。 然而，喷墨打印机的吞吐量较低，约为 100 平方米/小时，分辨率较低（约 50 微米）。 它非常适合低粘度、可溶性材料，如有机半导体。 对于高粘度材料（如有机电介质）和分散颗粒（如无机金属油墨），喷嘴堵塞会导致困难。