將印刷技術(shù)用于電子產(chǎn)品制造的可印刷電子(Printable Electronics)開始受到關(guān)注。日前,本站記者就其背景、目前存在的課題以及應(yīng)用領(lǐng)域等,采訪了Cabot Specialty Chemicals Ink新事業(yè)本部技術(shù)負(fù)責(zé)人野口弘道。野口曾在大日本油墨化學(xué)工業(yè)(現(xiàn)DIC)及佳能等公司長期從事噴墨技術(shù)的開發(fā)工作,目前從事油墨開發(fā)等,對可印刷電子技術(shù)十分熟悉。(采訪人:安保 秀雄)
??為什么目前可印刷電子備受關(guān)注?
野口弘道。
野口:其背景是,半導(dǎo)體及平板顯示器(FPD)的制造設(shè)備越來越大,電子設(shè)備在生活及產(chǎn)業(yè)等各個領(lǐng)域日益普及,而且價格越來越低,另外還因為有機(jī)類電子材料的發(fā)展。貴金屬含量較多并置于真空中制造的成膜工藝技術(shù)及光刻(Lithography)技術(shù)的開發(fā)成本和設(shè)備成本非常高,投資回收十分困難。因此,可在常壓下以非光刻技術(shù)實現(xiàn)低成本制造的可印刷電子技術(shù)逐漸受到人們的關(guān)注。
??可印刷電子技術(shù)能應(yīng)用于哪些領(lǐng)域?
野口:可應(yīng)用于LCD(Liquid Crystal Display)、TFT(Thin Film Transistor)、有機(jī)EL(Electro Luminescence)面板、照明裝置、太陽能電池、電磁波屏蔽設(shè)備、智能卡、印刷布線板、內(nèi)存及RFID(IC標(biāo)簽)的天線等方面。
目前許多技術(shù)處于樣品制作階段,雖然受經(jīng)濟(jì)形勢低迷的影響,開發(fā)出現(xiàn)放緩跡象,但估計09年內(nèi)量產(chǎn)設(shè)備的開發(fā)會取得較大進(jìn)展。
量產(chǎn)方面,同樣也會受經(jīng)濟(jì)形勢左右,但2010年可能會達(dá)到實用水平。今后提高了油墨轉(zhuǎn)移性的傳統(tǒng)印刷、絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷及噴射印刷等技術(shù)將會共存。
噴墨技術(shù)將首先應(yīng)用于納米粒子信號布線
??噴墨技術(shù)是最容易實現(xiàn)細(xì)微化的技術(shù)之一,其應(yīng)用前景如何?
野口:為了滿足細(xì)微化需求,現(xiàn)在正在開發(fā)可生成并噴射毫微微升(Femtoliter)液滴的新設(shè)備。目前打印頭廠商能夠量產(chǎn)的元件,除了FPD彩色濾光片之外,還能用來為部件打上標(biāo)記。包括部件打標(biāo)及擴(kuò)散透鏡制造等在內(nèi),不直接通電的印刷技術(shù)被許多領(lǐng)域采用。
通電產(chǎn)品的噴墨技術(shù)將首先從采用導(dǎo)電性納米粒子的布線開始。理由是目前已十分清楚納米粒子技術(shù)的性質(zhì)及特性,從分辨率的角度來看,布線是比較容易實現(xiàn)的作業(yè)。不過,為了獲得電流量,需要增加導(dǎo)體的膜厚,所以制造工序會延長,從而導(dǎo)致成本增加。目前,除電流量外,還存在耐壓等課題,因此雖說是布線,但并不是指供電線路,而是指信號的布線會首先采用該技術(shù)。
??目前存在的一大課題是“電子部件制作與圖像印刷不同,要求錯誤率非常低,每個點都不容忽視,而且要求每個點的精度非常高”,圖像印刷和電子部件制作有何不同?
野口:采用噴墨技術(shù)的圖像印刷的質(zhì)量是以人的感覺和視覺作出最終判斷的,與各個網(wǎng)點的準(zhǔn)確性相比,色彩性、色彩表現(xiàn)范圍及半色調(diào)(Halftone)的平滑度等方面更為重要。所以,最小網(wǎng)點尺寸為1微微升(Picoliter)左右就足夠了。
但是,1微微升的液滴在紙上會變成35μm左右的點,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于7μm左右的膠版印刷的最小網(wǎng)點及1μm左右的銀鹽像素。目前,噴墨設(shè)備能在工業(yè)水平上將1微微升的液滴放在基材所要求的位置上,但使用該設(shè)備并不能形成半導(dǎo)體光刻一直采用的以μm為單位的圖案。
所以,因照片及印刷而為人熟知的圖像印刷方法,無法以μm為單位應(yīng)用于線條準(zhǔn)確性要求較高的可印刷電子領(lǐng)域。這是因為可靠性方面的目標(biāo)要求大不相同。
圍繞打印頭和油墨開發(fā)的爭論呈現(xiàn)白熱化
即使所需的有機(jī)電子材料能夠制成低粘度溶液,最終能否采用噴墨技術(shù)仍然不清楚。在不散落Aatellite(本文注:從主液滴飛散的物質(zhì))的情況下,要實現(xiàn)從多噴嘴打印頭中高速噴出、能長期穩(wěn)定地工作、基本不發(fā)生不噴射等故障、而且還具有工業(yè)上要求的速度的實用化技術(shù),必須準(zhǔn)確地匹配噴墨的特性與打印頭的工作特性,所以開發(fā)現(xiàn)場的爭論呈現(xiàn)白熱化。因為需要充分掌握各個打印頭的工作原理和出現(xiàn)問題的原因。
采用噴墨技術(shù)并取得成功的領(lǐng)域包括:LCD彩色濾光片(RGB顏料)、配向膜涂布以及擴(kuò)散板制作等,顯示器最終是由人來觀看,因此要求的像素密度本身并不太高,現(xiàn)有的噴墨打印頭即可充分滿足形成圖案的要求。不過,在應(yīng)用領(lǐng)域中,也有要求更高分辨率的產(chǎn)品,但即使分辨率能夠滿足要求,大多數(shù)產(chǎn)品也只能對形成圖案的均勻性和涂布穩(wěn)定性進(jìn)行超高水平控制后才能生產(chǎn)。
??噴墨技術(shù)在可印刷電子領(lǐng)域中發(fā)揮什么作用?與絲網(wǎng)印刷等會形成什么格局?
野口:我個人認(rèn)為,采用納米液體工藝的噴墨技術(shù)可在高純度狀態(tài)下將功能材料分配給基材,能按自己的需要控制固化工藝以及形成固體時的層結(jié)構(gòu)。與其他印刷方法相比,可在高純度狀態(tài)下完成油墨處理。不過,固體含量較低,因此難以增加膜厚。
批量生產(chǎn)可通過電信號的相對較單純的功能膜時,可利用原來的印刷技術(shù)生產(chǎn)。噴墨技術(shù)的作用是,可代替上文提到的光刻技術(shù)生產(chǎn)電子產(chǎn)品。要想準(zhǔn)確地繪制線條,預(yù)處理十分重要,不過,將其用于制造直線線條間隙小