龔永林

高級(jí)工程師

中國(guó)印制電路行業(yè)協(xié)會(huì) 副秘書(shū)長(zhǎng)

印制電路產(chǎn)品商業(yè)化至今已有近七十年，印制電路近“古稀”之年卻仍然蓬勃發(fā)展，得益于電子信息產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，得益于印制電路不斷創(chuàng)新，在創(chuàng)新中前進(jìn)?，F(xiàn)在印制電路在繼續(xù)創(chuàng)新、前進(jìn)，有關(guān)印制電子及電子電路乃印制電路創(chuàng)新發(fā)展之新路。

近兩年來(lái)，印制電子已露頭角并走向商業(yè)化，顯露印制電路、印制電子與電子電路趨于一體化之勢(shì)。身處此行業(yè)之業(yè)者有必需認(rèn)識(shí)這些名稱(chēng)之關(guān)系和趨勢(shì)，把握行業(yè)之發(fā)展。此文僅以本人之認(rèn)識(shí)談?wù)撍鼈冎P(guān)系，供同仁們參考。

1 印制電路、印制電子及電子電路之概念

1.1 印制電路

印制電路（Printed Circuit），指在絕緣基材上，按預(yù)定設(shè)計(jì)形成的印制元件、印制線路或兩者結(jié)合的導(dǎo)電圖形 (引自IEC 60194 )。 其所體現(xiàn)產(chǎn)品為印制電路板（PCB）。

印制線路（Printed Wire），指在絕緣基材上，按預(yù)定設(shè)計(jì)形成點(diǎn)間連接線路但沒(méi)有印制元件的導(dǎo)電圖形（引自IEC 60194）。 其所體現(xiàn)產(chǎn)品為印制線路板（PWB）。

印制板（PB）是指完全加工的印制電路或印制線路成品板，也即PCB和PWB的簡(jiǎn)稱(chēng)。

目前所謂的印制電路板中嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，大多數(shù)應(yīng)稱(chēng)印制線路板，如常規(guī)單面、雙面、多層印制板僅有導(dǎo)線連通作用，不含印制元件?，F(xiàn)在數(shù)字電路的多層板和HDI板都含有傳輸線及屏蔽、電感等電路，這類(lèi)就是印制電路板了。若是內(nèi)層含有無(wú)源元件和/或有源元件的埋置元件印制板，更是印制電路板了。

1.2 印制電子

印制電子 （Printed Electronics）是指利用各種印制技術(shù)，形成電子元件和線路結(jié)合的電子電路，也稱(chēng)“印制電子電路”（Printed Electronics Circuit）。

印制電子特點(diǎn)是把印制技術(shù)作為制造工藝，形成連接線路與元器件集合在一起電子電路產(chǎn)品；產(chǎn)品輕薄小型，連接可靠；加工簡(jiǎn)化，省料省工，減少成本；綠色生產(chǎn)，有利環(huán)境保護(hù)。因此深受歡迎，前景無(wú)限。

現(xiàn)在印制電子應(yīng)用涉及范圍和特點(diǎn)如圖1。圖2為有機(jī)薄膜晶體管（OTFT）。

圖1 印制電子應(yīng)用例表

圖2 印制電子產(chǎn)品 - 有機(jī)薄膜晶體管（OTFT）

印制電子是近年來(lái)新興技術(shù)，目前還未見(jiàn)有統(tǒng)一的、權(quán)威的定義。因此又有許多從不同角度命名的稱(chēng)呼。如：

可印制電子（Printable Electronics），全印制電子（All Printed Electronics），這是從加工工藝角度；

有機(jī)電子（Organic Electronics）、塑料電子（Plastic Electronics）、薄膜電子（Film Electronics），這是從產(chǎn)品材料角度，所用基材是有機(jī)材料、塑料類(lèi)、薄膜形式；

撓性電子或柔性電子（Flexible Electronics）、可穿戴電子（Wearable Electronics）， 這是從產(chǎn)品狀態(tài)角度，可穿戴電子是成為織物服飾或鞋帽穿戴于身體上。

這些不同稱(chēng)呼，是有區(qū)別的。但大同小異，產(chǎn)品加工都用印制技術(shù)，應(yīng)該都屬印制電子范疇，如圖3。

圖3 印制電子及其相關(guān)稱(chēng)呼

1.3 電子電路

電子電路本來(lái)就與印制電路密切關(guān)聯(lián)，而近幾年在印制電路行業(yè)頻繁用到“電子電路”此詞，大有替代“印制電路”之勢(shì)，其起因在國(guó)際同行們。

世界電子電路理事會(huì)（WECC：World Electronic Circuits Council），是1998年在德國(guó)成立的行業(yè)組織，有中國(guó)CPCA、美國(guó)IPC、日本JPCA、歐洲EIPC、印度IPCA及中國(guó)臺(tái)灣TPCA、中國(guó)香港HKPCA等印制電路行業(yè)協(xié)會(huì)參與組成。組織涉及PCB、CCL和原輔材料、專(zhuān)用設(shè)備、電子裝連和SMT、EMS等產(chǎn)業(yè)。這樣就把原本是印制電路行業(yè)組織引向了電子電路，它是包含了SMT、EMS等范圍。

美國(guó)IPC，建立于1957年時(shí)稱(chēng)美國(guó)印制電路學(xué)會(huì)（Institute of Printed Circuits，IPC ）。現(xiàn)更改為Association Connecting Electronics Industries（國(guó)際電子連接工業(yè)協(xié)會(huì)）。IPC組織涉及領(lǐng)域從PCB設(shè)計(jì)與制造到電子裝配、EMS和OEM等，認(rèn)為是電子互連行業(yè)的代表。

日本JPCA ，建立于1962年時(shí)稱(chēng)日本印刷回路工業(yè)會(huì)（Japan Printed Circuits Association，JPCA）。現(xiàn)改名為“日本電子回路工業(yè)會(huì)” （Japan Electronics Packaging and Circuits Association）。JPCA組織涉及領(lǐng)域從電路板制造到電路板裝配，其電子回路（電子電路）概念是電子電路基板和安裝元件的電子電路基板總稱(chēng)。

“電子電路（Electrical Circuit）”的學(xué)術(shù)解釋?zhuān)?/p>

電子電路：或稱(chēng)電子回路，是由電氣設(shè)備和元器件，按一定方式聯(lián)接起來(lái)，為電荷流通提供了路徑的總體，也叫電子線路或稱(chēng)電氣回路，簡(jiǎn)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)或電路、回路。如電阻、電容、電感、二極管、三極管和開(kāi)關(guān)等，構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。（百度百科網(wǎng)）

電子電路：將各式各樣的電子元件，形成一回路電路，進(jìn)行電信號(hào)的運(yùn)算，電子元件形成電路為電子電路。（維基百科網(wǎng)）

電子電路：用來(lái)完成所需功能，如開(kāi)關(guān)、放大、濾波或數(shù)據(jù)變換，包含電子元器件構(gòu)成的互相連接。（《電子學(xué)詞典》科學(xué)出版社）

雖然未見(jiàn)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定義，而顯然“電子電路”是包含了電子元器件與使之連接的導(dǎo)通線路，形成了接收、運(yùn)算、放大、轉(zhuǎn)換、發(fā)送等設(shè)定的電子功能。例圖4是一款LED燈的電子電路圖。

圖4 LED燈的實(shí)用電路圖 (引自www.taiyang-led.cn)

2 印制電路、印制電子及電子電路之技術(shù)

2.1 印制電路技術(shù)

印制電路技術(shù)的起源可追溯到二十世紀(jì)初。在1903年時(shí)就有英國(guó)專(zhuān)利提出在絕緣基板上直接電沉積金屬粉末形成導(dǎo)線。

到1947年在美國(guó)舉辦了世界首次印制電路技術(shù)研討會(huì)?？偨Y(jié)了前期的印制電路制造方法，主要有涂料印刷法：把含金屬粉末的導(dǎo)電涂料印刷在絕緣基板上，制得線路圖形；模壓法：利用刻有導(dǎo)電圖形的模具把金屬箔熱壓在塑料基板上，粘嵌的金屬箔構(gòu)成了導(dǎo)電圖形；粉末燒結(jié)法：按圖樣將粘合劑涂在絕緣基板上，再撒一層金屬粉末并燒結(jié)固化，形成導(dǎo)電圖形?；瘜W(xué)沉積法：利用銀鏡反應(yīng)把銀沉積在絕緣基板上，然后電鍍銅形成導(dǎo)電圖形。

在20世紀(jì)40年代中后期應(yīng)用覆銅箔層壓板與絲網(wǎng)印刷、化學(xué)蝕刻技術(shù)形成PCB，從此以后銅箔蝕刻法成為PCB制造技術(shù)主流。其技術(shù)主體是印刷或光致成像轉(zhuǎn)移圖形、化學(xué)鍍與電鍍導(dǎo)通孔、化學(xué)蝕刻得到線路，這些工藝成熟使PCB進(jìn)入大批量生產(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用。至今，PCB制造技術(shù)仍是銅箔蝕刻法（減成法）為主流，另有半加成法、全加成法也是主要用相似的化學(xué)沉積與化學(xué)蝕刻工藝。

2.2 印制電子技術(shù)

印制電子是用印制技術(shù)制造電子電路，即在基材上直接印制形成電子電路。此“印制”的含義不僅包括印刷，也包含噴印、壓印、光致成像等工藝。

印刷和噴墨打印等“印制”技術(shù)都是從其它產(chǎn)業(yè)移植到電子制造業(yè)的，而在電子制造業(yè)得到發(fā)展和提升。就我們所熟悉的網(wǎng)版印刷而言，電子線路印刷精密度遠(yuǎn)比紙張與織物圖形精度高。目前PCB制造中網(wǎng)版印刷工藝能達(dá)到的線寬/線距在0.10 mm幾乎是極限了，而PEC中已報(bào)道網(wǎng)版印刷工藝達(dá)到0.05 mm線寬/線距，并在試制0.03 mm線寬/線距電路圖形。

最初人們把重點(diǎn)放在了數(shù)碼噴墨打印技術(shù)的應(yīng)用上，但現(xiàn)在人們把越來(lái)越多的注意力轉(zhuǎn)移到了傳統(tǒng)的印刷工藝上，像凹版印刷、凸版印刷、平面膠版印刷和網(wǎng)版印刷等工藝，因?yàn)樗鼈兏m合大批量、低成本的生產(chǎn)。

2.3 電子電路之技術(shù)

電子電路包含了電子元器件和連接線路，典型的產(chǎn)品是集成電路，其有半導(dǎo)體芯片（成千上萬(wàn)千個(gè)晶體管）以及輸入輸出連接線與端子。集成電路制造業(yè)包括電路設(shè)計(jì)、芯片加工和封裝。芯片加工技術(shù)主流光刻工藝，與印制板的光致成像、蝕刻類(lèi)似。

還有電子電路產(chǎn)品是印制板（裸板）上安裝電子元器件，構(gòu)成功能性組件（部件）。如主機(jī)板、功放板、內(nèi)存條等。

電子電路技術(shù)首先是電路設(shè)計(jì)；再是電子電路載體(電路板、集成電路載板和功能元器件)制造；然而是安裝連接，如封裝和表面安裝技術(shù)(SMT)等。

3 印制電路、印制電子及電子電路之關(guān)系

3.1 產(chǎn)品關(guān)系

印制電路和印制電子（PCB和PEC）應(yīng)是電子電路的一部分或一類(lèi)，只是這類(lèi)電子電路名詞前加了限制性定語(yǔ)“印制”，表明是采用印制技術(shù)形成的“電子電路”。

PCB中如含有傳輸線的多層PCB，埋置薄膜電阻和或薄膜電容的多層PCB，它們是電子電路產(chǎn)品。而它們是采用印制圖形和蝕刻、電鍍等工藝完成的。

PEC中如有機(jī)薄膜晶體管、RFID卡、薄膜太陽(yáng)能電池等，它們也是電子電路產(chǎn)品。而它們是全部采用印刷工藝完成的。

目前，有部分PCB在被PEC替代。如撓性薄膜開(kāi)關(guān)板是全印刷制成，已從PCB范圍劃入PEC范圍。如遙控器用PCB由CCL蝕刻線路和印刷碳鍵盤(pán)，發(fā)展到絕緣板上全印刷線路和鍵盤(pán)，成PEC。

如RFID標(biāo)簽的制作，早期是用FPCB(薄膜基板上線圈圖形)再安裝上芯片和封裝而成，現(xiàn)在是直接由PEC形成(薄膜基板上印制線圈、芯片和覆蓋層),PEC取代了傳統(tǒng)的FPCB。

再如大屏幕廣告顯示牌目前多數(shù)是用PCB上安裝LCD顯示屏，而新的OLED廣告牌直接采用PEC，薄膜上包含光電元器件和電路成為一體，不再需要PCB。

3.2 技術(shù)關(guān)系

電子電路制造技術(shù)范圍極廣，有各個(gè)分立元器件（電阻、電容、電感、濾波器、變壓器、晶體管、集成電路…）的不同制作工藝，之后又有多種封裝和裝配連接工藝。在處僅述印制電路、印制電子電路工藝技術(shù)。

印制電路、印制電子兩兄弟，都姓“印制”，技術(shù)是相通的?；玖鞒倘鐖D5。

圖5 PCB與PEC基本流程

顯然，印制電子技術(shù)優(yōu)于印制電路。現(xiàn)在PEC的工藝路線完全可以制作PCB，隨著PEC關(guān)鍵材料與設(shè)備技術(shù)逐步解決，就可能PEC替代PCB。

如圖6為全印制技術(shù)制作單雙面PCB。圖7為全印制技術(shù)制作多層PCB（HDI板）、R-FPCB。由印刷絕緣介質(zhì)層，并留有孔穴，再印刷導(dǎo)電線路和填充孔穴使上下面導(dǎo)通。此兩圖中的PCB＝PEC。

圖6 全印制技術(shù)制作單雙面PCB流程

圖7 全印制技術(shù)制作多層PCB 、R-FPCB流程

印制電子技術(shù)關(guān)鍵目前主要是材料，包括基板材料和電子功能材料，即聚合物薄膜基材和功能性圖形油墨。

薄膜基材要求輕薄、撓曲，耐熱性、耐化學(xué)性、尺寸穩(wěn)定性和電氣特性?，F(xiàn)有PET、PEN和PI等，基本與FPCB相同。功能性油墨有導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體等不同種類(lèi)，共性涉及印刷性、固化性、穩(wěn)定性等。

設(shè)備主要是印刷器械、噴墨打印、R2R系統(tǒng)。R2R系統(tǒng)是大批量、低成本生產(chǎn)關(guān)鍵。

3.3 三者關(guān)系綜合

電子電路是大集合，是母體；印制電路、印制電子電路是包含其內(nèi)的小集合，是子體。如圖8所示，三者相互關(guān)聯(lián)，但不能劃等號(hào)；三者有區(qū)別，但屬同一家族。

圖8 電子電路、印制電路、印制電子電路相關(guān)性

印制電路與印制電子電路兩者為“同胞兄弟”。它們的技術(shù)相通的，同樣為“印制”，只是PEC比PCB應(yīng)用印制技術(shù)更純粹。它們的產(chǎn)品相連的，同樣歸結(jié)為電子電路，只是PEC比PCB更直接。

“同胞兄弟”也有差異，PEC與PCB相比， PEC優(yōu)于PCB，如圖9。

圖9 PEC與PCB比較表

3.4 行業(yè)發(fā)展大趨勢(shì)

PCB制造技術(shù)向高密度化，多功能化、綠色化、低成本化發(fā)展，這需要融合PEC技術(shù)，走向全印制化是個(gè)極佳方案。因此PEC取代PCB是個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于PCB發(fā)展而言是“革命”，在目前看至少有一大部分PCB會(huì)被PEC替代。當(dāng)然，PEC取代PCB是有條件的，需要一個(gè)較長(zhǎng)過(guò)程，在材料、設(shè)備、設(shè)計(jì)、成本多方面體現(xiàn)出PEC優(yōu)勢(shì)時(shí)就會(huì)水到渠成。

PCB是電子設(shè)備的重要配件，具有不可缺少的地位，并且會(huì)繼續(xù)發(fā)展和廣泛應(yīng)用。在開(kāi)發(fā)PEC同時(shí)，仍需發(fā)展PCB技術(shù)，如改進(jìn)減成法工藝實(shí)現(xiàn)高精密度和綠色生產(chǎn)，PCB內(nèi)埋置元器件提高電路功能等?，F(xiàn)階段PCB技術(shù)改進(jìn)是有助于向PEC技術(shù)革命發(fā)展的。

印制電路，印制電子和電子電路是有區(qū)別的。把印制電路和電子電路并列相稱(chēng)，如“電子電路（印制電路）”，或電子電路替代印制電路，顯然是不妥的。而印制電子電路替代印制電路是可取的，這是趨勢(shì)。印制電路、印制電子都是電子電路一部分，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提升產(chǎn)業(yè)潛力就需要向電子電路靠攏！