近年来,印刷电子技术已发展成为一个重要的创新领域。未来,欧洲对此的需求预计还将进一步增长。希望进军该领域的印刷企业需要注意哪些方面?
“印刷电子”这个词听起来颇具高科技感,也让人联想到未来——毕竟,《财富》商业洞察(Fortune Business Insights)的分析师预测,到2032年,该领域的全球销售额将增长至695亿美元,年增长率将超过22%。
印刷电子技术的应用领域
丝网印刷和柔版印刷等工艺,以及工业喷墨印刷,主要用于生产
- 传感器(温度、压力、光学)
- 小型移动设备的显示屏
- 太阳能电池
- RFID标签
- 电源
- 加热元件
得到应用。这些通常是相对简单的电路,通过将导电浆料涂覆在柔性薄膜上或直接涂覆在刚性表面上实现。 其典型应用领域包括汽车和国防、医疗保健、可穿戴设备、能源生产和气候技术,以及过程控制、监控和物联网(IoT)。也就是说,这些都是未来预计将保持显著增长的业务领域。
INO公司生产的印刷电子用丝网印刷设备。照片:Sonja Angerer
工业中的丝网印刷
在工业流程中应用印刷技术并非新鲜事。早在20世纪50年代,欧洲就主要借助丝网印刷技术对玻璃进行涂层和装饰、印刷测量仪器的刻度以及在零部件上进行标记。 有时,此类应用是在与图形印刷行业共用的丝网印刷线上完成的。
有时甚至会有一些丝网印刷厂同时从事平面丝网印刷和工业丝网印刷。毕竟,丝网的制作过程并无区别,而且对于印刷工艺而言,无论是涂布油墨、功能性涂料还是导电浆料,在很大程度上都无关紧要。
不过,近年来,市场上越来越多地出现了专为印刷电子产品生产而优化的、小型且灵活的丝网印刷设备,例如斯洛文尼亚制造商INO的产品。这些设备通常结构相当紧凑,可与自动化和后续加工模块(如堆垛机、卸垛机或干燥单元)相结合。
在印刷电子领域,丝网印刷主要应用于大批量、低成本的元器件生产,同时也适用于需要层厚较大且特别坚固的电路的场合。
在生产小批量或原型印刷电子产品时,专用喷墨打印机也越来越受欢迎。由于无需制版,这类设备具有极高的灵活性和速度。主要开发商包括法国的Kelenn Technology公司和奥地利的Profactor公司等。

印制在薄膜上的电路。照片:索尼娅·安格勒
专注于印刷电子技术
尽管同时开展图形丝网印刷和工业丝网印刷完全可行,但如今大多数采用丝网印刷工艺生产电子产品的供应商都仅专注于后者。
这有几个原因:
- 洁净度:根据具体应用的不同,印刷电子产品的制造需要基本无尘的环境,有时甚至需要洁净室。
- 安全性:印刷电子技术常被应用于金融或国防等敏感领域。
- 认证:许多客户不仅要求印刷电子产品供应商提供常见的ISO认证,还要求其符合其他制造商标准。
- 研发:对于印刷电子技术而言,往往需要重新建立一个复杂的工艺流程。
- 后续加工:为了将印刷件转化为电子元器件,需要安装触点和连接器。因此,还必须购置自动装配机,例如Föhrenbach公司的产品。
- 质量保证:与图形丝网印刷不同,印刷的电路不仅需要对外观进行粗略检查,还需对其技术功能进行检验。在此过程中,可能需要对每个元件进行自动测试以确保质量。
一家丝网印刷厂经验丰富的员工通常只需经过简短的培训,就能制作出用于印刷电子产品的印刷模板。印刷工艺本身也相对容易掌握,特别是在处理较简单的电路时。 不过,除此之外,还需要具备电子学或材料科学等专业知识的人才。而这类人才通常在平面印刷厂中难以找到。因此,市场上出现了像纽伦堡的MSWtech欧洲测试中心这样的专业咨询机构,该中心还为柔性印刷电子产品提供了测试环境。

用于印刷电路板插接连接的自动装配机。照片:索尼娅·安格勒
丝网印刷在印刷电子制造中的未来前景
毫无疑问,印刷电子是丝网印刷未来仍将发挥重要作用的一个应用领域。此外,材料科学和印刷技术领域的进步将进一步提升印刷电子的性能和应用范围。
这也使得该领域对目前主要从事图形丝网印刷的企业颇具吸引力。因为在某些情况下,甚至可以利用现有设备生产较简单的电路。 特别是如果已经拥有行业人脉——例如通过现有的大规模印刷订单——那么即使对于中型丝网印刷企业而言,将业务领域扩展至印刷电子领域也是值得的。 不过,前提是企业必须愿意在专业人才和设备上进行投资,并愿意投入精力熟悉这一全新的领域。