未來的筆記本電腦什么樣？能不能把電腦顯示屏做成一支筆的模樣，不用時把屏幕卷好塞進(jìn)口袋，要用了再平整展開？復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系楊振國教授告訴記者，這個展望完全有可能！

        楊振國教授正致力于柔性印制電路的新工藝研發(fā)，旨在降低成本、減少污染，使之更好地適應(yīng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需求，而這正是制造和大規(guī)模推廣可彎卷屏幕的前提。在本屆中國國際工業(yè)博覽會上，楊教授的團(tuán)隊將展示其新近研發(fā)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(guī)模、卷對卷制造柔性印制電路提供新途徑，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后將打破該領(lǐng)域高端技術(shù)和柔性電子產(chǎn)品大多被外國公司壟斷的局面。

現(xiàn)有制造工藝亟待改進(jìn)

        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(chǎn)品的制造成本大幅下降，從而實現(xiàn)電子產(chǎn)品的柔性化、薄膜化、環(huán)?；投喙δ芑?。

        印制電路板是所有電子元器件二級封裝用的載板，實現(xiàn)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(chǎn)大國。2013年，中國的印制電路板產(chǎn)值超過1800億元人民幣，占世界總產(chǎn)值的39%左右。

        但是，工業(yè)上制造印制電路板的導(dǎo)電線路，最常用的是光刻腐蝕法，也叫減成法，就是利用化學(xué)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(chǎn)工序多、廢液排放大、環(huán)保壓力重等問題，不能適應(yīng)當(dāng)今制造業(yè)節(jié)能減排、增效降耗的發(fā)展要求。

        另一方面，用以替代減成法的絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電漿料、噴墨/凹版印刷納米銀顆粒導(dǎo)電油墨等方法普遍存在著成本高、電性能不穩(wěn)定的缺陷；噴墨/凹版/絲網(wǎng)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?cè)峤Y(jié)合印制電路板——用量大、增長速度快的背景下，由減成法轉(zhuǎn)向加成法、改進(jìn)印制電路板的制造工藝顯得刻不容緩。

        “印刷-吸附-催化加成法”新工藝綠色低成本

        早在2007年，楊振國教授就看到了柔性印制電路巨大的發(fā)展?jié)摿?。自那時起，他就投入了大量時間、精力和財力進(jìn)行這方面的研究。楊教授于2008年3月與中國印制電路行業(yè)協(xié)會（CPCA）合作，率先成立了我國第一個研究印制電子的專業(yè)機(jī)構(gòu)——中國印制電路行業(yè)協(xié)會全印制電子分會，并出任副會長。

2011年，楊教授的團(tuán)隊就已發(fā)布了“卷對卷加成法”工藝印制的柔性電子標(biāo)簽（RFID），是我國第一個具有自主知識  產(chǎn)權(quán)、且可真正使用的柔性電子標(biāo)簽，但當(dāng)時產(chǎn)品中的印制電路板是單面印刷的。

        此后，楊教授和他的團(tuán)隊再接再厲，于今年共同研發(fā)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(huán)保、低成本的方法實現(xiàn)了雙面電路板的柔性印制，并將最終實現(xiàn)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(fā)了專有的離子吸附油墨。作為樹脂基板與導(dǎo)電鍍銅之間的連接層，這種離子吸附油墨可催化化學(xué)鍍反應(yīng)，其中的胺基、羧基、羥基等特殊基團(tuán)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(jié)，其鍍層的導(dǎo)電性就可與銅箔的導(dǎo)電性相當(dāng)，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(fù)合材料等，使柔性電子產(chǎn)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(qiáng)，能直接制造雙面柔性電路板等優(yōu)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(zhì)材料、印制設(shè)備、加工參數(shù)等方面的完善與發(fā)展，使得在市場上大規(guī)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。

        柔性印制電路應(yīng)用前景廣闊

        據(jù)楊振國教授介紹，柔性印制電路板有多方面的應(yīng)用。其一是射頻識別（RFID），即人們俗稱的電子標(biāo)簽，如使用高速公路上的不停車電子收費系統(tǒng)（ETC）所需的感應(yīng)卡就是一種電子標(biāo)簽。未來，電子標(biāo)簽?zāi)軐崿F(xiàn)幾米甚至幾十米以外的遠(yuǎn)距離識別，將在物流管理、商品防偽、公共空間內(nèi)的貴重物品管理、圖書借閱和產(chǎn)品租賃等方面，為人們帶來諸多便利和服務(wù)質(zhì)量的提升。

        另一方面，柔性印制電路板應(yīng)用于有機(jī)發(fā)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(jī)、筆記本電腦等移動電子設(shè)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(jī)光伏特電池、有機(jī)傳感器、柔性存儲器、醫(yī)療保健、智能物品、智能紡織物等領(lǐng)域也有非常廣闊的應(yīng)用前景。

        正因為此，楊教授對于柔性印制電路的研究和探索仍在不斷深入。“今后，我們要嘗試用有機(jī)材料來做芯片，進(jìn)一步降低成本、減少污染，最終實現(xiàn)全加成、全印制的柔性電子產(chǎn)品的制造。”楊教授說。