发展中的导电油墨市场

作者：David Savastano    来源：Ink World 杂志

欢迎访问e展厅 展厅 18 新型电子材料展厅 导电膏, 导电胶, 导电胶带, 导电粉, 热电材料, ... 印刷电子在许多前沿领域呈持续增长态势。由于一些具体应用已从实验室转到中试放大和生产阶段，因此公司开始考虑柔性印刷电子能为其产品发挥何种作用。 美国的印刷电子制造技术的领先者NovaCentrix 公司称， 越来越多的客户正在与他们联系，因为印刷电子产品是他们的新关注点。由于该领域技术的持续发展，很多案例已经可以用现成的解决方案来解决，这也使得客户在完成产品开发方面的速度快于预期。 NANOGAP 公司表示，市场正在持续增长，他们正在为获得更多机遇而努力。 太阳化学电子材料部门认为，柔性印刷电子产品市场的增长机会是显而易见的。他们的战略重点就是电子包装或智能包装。自从与印刷电子专家T+ink 结盟成立T+sun 公司后， 太阳化学看到更多高级的材料，比如导电油墨的具体应用正在不断延伸。合作方T+ink 也认为，柔性印刷电子毫无疑问正在迅速增长，客户的征询和需求证实了这个领域的激增。对于需要使最终产品具有可弯曲或易折属性的行业来说，柔性导电性化合物和材料今后将成为一种常规产品。 此前，东洋油墨集团看到一个发展趋势，电子触摸屏的应用中需要通过丝网印刷形成100 um 或更小的电极，对此，东洋油墨开发了Rexalpha 系列导电性银胶产品，目前已得到广泛应用。 Creative Materials 公司是一家专门为各个行业定制导电配方油墨、涂料及粘合剂的企业。他们正在为特定客户开发导电性油墨，主要用于电磁屏蔽、医用电极、触摸屏的母线、安全和智能卡以及触摸屏等市场，此外他们还能提供柔性加热器的电阻油墨和用于丝网、柔版和凹版印刷的太阳能电网油墨和粘合剂。印刷内存也是公司业务增长的领域。 杜邦微电路材料事业部表示，之所以积极投入印刷电子产业，是因为看到印刷电子产品及其生产原料不断地出现新的机遇，可以跨越多个行业和价值链创造价值。众多新用途需要整个价值链内的协作，以确保材料、制造工艺和设备一起发挥作用，最终实现所要求的电子性能。 Intrinsiq 材料有限公司在这两年中发现很多PV、LED、RFID、医疗诊断和汽车用传感器，以及PCB 行业的潜在客户对他们的技术有着浓厚兴趣，这些客户希望从银油墨转为铜油墨或用采用铜油墨的印刷方案取代传统的印刷电路板。尽管这主要的目的是降低成本，但次要目标也是使其更适用于柔性、耐低温和廉价的基材，生产出重量更轻、更小的设备，以及即弃性装置等。 著名导电性互联材料供应商ECM 公司2012 年时业绩激增，2013 年回复正常水平。该公司正在研发用于医疗器械的压敏油墨和可喷涂油墨，从其目前增长情况来看，预测2014 年将会再度迅速增长。 迈梭电子公司在过去一年中，花费大量时间来确保最终制造工艺的稳定性，印刷电子产品的用途显著增长，得到诸多关注。他们发现参加特定的印刷电子产品展会是引发客户兴趣的有效途径，有好几个展示活动都集中在2014 年第一季度。 导电油墨的关键市场 柔性和印刷电子在众多市场具有应用潜力。传感器和标签、触摸屏和照明、RFID 和印刷内存都是印刷电子目前所开拓的领域。 东洋油墨认为，目前导电油墨的突出市场是触摸屏；迈梭电子公司发现用户界面、RFID、显示器和生物传感器等应用领域对于导电油墨的发展是最活跃的，NANOGAP 公司声称用于触摸屏透明导电膜的银纳米油墨是一个关键的最终用途市场；Intrinsiq 材料公司也表示，在短期内，对PV、LED 和RFID 领域的兴趣比较强烈，而从长远来看，显示屏、触摸屏和医疗用途则更具有前景。 NovaCentrix 公司指出，显示器是个很好的应用市场。在过去一年， 客户中从事透明导体和其他与显示器相关领域的比例已增加。这些客户在材料创新和工艺优化方面采取多种方法试图抓住透明导电氧化物这一行业机遇。此外，包装也是公司感兴趣的领域，虽然以前他们也关注包装的发展，但如今关注的积极性越来越高。 ECM 公司声称，增长的市场包括计算机输入设备、医疗设备、生物传感器、太阳能电池板、加热器、织物中的防静电涂层，可能还包括导电粘合剂。除了导电粘合剂的目前正在进行中试外，以上所有产品均投入生产。 Creative Materials 则表示导电油墨在医疗用途，以及照明和触摸传感器中的数量不断增长。在医学领域中，该产品的增长尤其明显， 它可以用于实验室里测试葡萄糖或铅的医用传感器上，也可以用在急救车里测试病人状态的设备上。当然，他们看到柔性LED 照明以及用于触摸传感器的母线等用途中，导电油墨也存在机遇，并且增长迅速。此外，公司的印刷内存业务也不断增长。 杜邦微电路材料事业部坚持，导电油墨在医疗诊断市场仍然很突出，且开始出现新用途。 其他重要市场包括人机界面用途，如传统的薄膜触摸开关和新一代触摸技术。他们还认为 ，天线和可穿戴电子产品等领域也有令人兴奋的新机遇和发展空间。杜邦期待出现更多新用途，从而使“电子产品无处不在”这一想法成为现实。 T+ink 的客户分布不同领域，他们各自均有不同要求。举例来说， 用于T+Mold 产品时，T+ink 的导电技术主要针对汽车、航空航天和白色家电产品。这个领域需要选用玻璃转化温度高的树脂和聚合物。用于触摸编码产品，基材的选用则多样化，从硬质的玻璃一直到编织织物，甚至包括能使导电材料具有显著伸长率的高弹性基材。为了能提供特定行业所要求的不同性能，T+ink 通过调整具有低玻璃转化温度和高玻璃转化温度的组分比例而使印刷电路保持连续。 T+ink 还服务于纺织市场，该市场需要不怕洗涤的导电产品，来用于加热器、传感器和开关上会用到的机织物、针织和无纺布。T+ink 也可服务于包装市场，可对纸张、纸板和柔性基材（包括HDPE、LDPE 和PVC 等）进行印刷，还能印刷于更为硬质的泡罩包装和产品外包装用塑料之上。 太阳化学电子材料部门的战略重点包括RFID 印刷天线和3D 智能标签、触摸开关和传感器等领域。作为合作方，T+ink 用于触摸代码的新型先进材料包装的出现，也使得太阳化学获得机会展示自己新一代材料的优秀性能。 实现商品化 已经开始初现潜力的柔性印刷电子产品必须进入市场才是真正的成功。虽然商业化已在一些用途中获得成功，比如立刻会联想到的医疗传感器和显示器等， 但其它的一些功用尚未真正进入市场。导电性油墨制造商处于一个理想位置，可看清其客户的前进方向。一旦更多印刷电子产品（如温度传感器）进入市场， 其他公司很可能看到优势，并趋之若鹜。 太阳化学电子材料部门很高兴地看到越来越多的印刷电子产品已经进入试生产和生产阶段。很多先进的设计以更快的速度投入生产中，其中包括纳米银和喷墨的一些应用。而NANOGAP 提供的纳米纤维和纳米颗粒分散体已经进入试生产和生产阶段。 Intrinsiq 材料有限公司与多家客户马上将或已经在进行试生产阶段。预计当第一种应用产品实现商业化后，后面的产品会像多米诺骨牌效应一样源源不断。 杜邦微电路材料事业部认为，这是一个过程，目前印刷电子的各种应用也许处于其生命周期的不同阶段，有的还在开发，有的已经中试甚至投产。但整体趋势是越来越多的应用最终正走向商业化。通过增加整个供应链的协作，能够加快新产品的被采纳的速度。 迈梭电子公司表示，商品化是一个具有挑战性的过程，具有诸多需要解决的附加问题。他们公司的一些应用产品也已经正在进入试生产和小批量生产阶段。 东洋油墨公司已经看到采用湿法涂层工艺生产的透明导电膜正在不断增加。 T+ink 公司里有着大量处于研发阶段的项目，其中有几个项目已获得生产订单。由于公司多年来一直采用独特的运营模式，因此获得的配方十分成熟，且经过测试，该优势可使几乎所有客户都能直接能通过他们现有的化学品和工艺方法来设计项目。 一段时间以来，对印刷电子产品的主要讨论导向是产品和设备的性能。不断增加的客户中，包括关注操作性能， 以及关注耗材成本、产品稳定性和工艺敏感性等话题的人群。这些客户要求产品能获得可靠和一致的效果。随着越来越多印刷电子的企业与处于这些产品使用阶段的客户进行合作，NovaCentrix 声称，越来越多的创新产品将会出现。 导电材料的重要进展 由于和客户的密切合作，满足他们最终的需求，导电油墨近年来取得了长足的进步，当然，当应用产品投入真实生产时，人们发现仍有需要改进的空间。 速度和过程简化是柔性印刷电子产品制造商心目中的关键。除了喷雾分散和喷墨、凹版印刷和胶版印刷外，太阳化学的电子材料系列还为增加和消减工艺（additive and subtractive processes） 提供支持。 NANOGAP 认为，对于纳米纤维和透明导电膜来说，其进一步发展的动力在于改善光学性能，特别是减少雾度。低温烧结是纳米颗粒油墨实现成功商业化的关键。 NovaCentrix 公司和Intrinsiq 材料有限公司都认为，导电性、粘附性和成本是最终用户正在寻求的关键属性。前者表示，客户们仍在寻求能最大限度提高性能（如导电性和与基材的粘合性） 的产品，同时最好能最大限度地降低成本。由于技术水准提高，可满足这些要求，因此一些最终应用也开始向商业化发展。 除了对高导电性和与基材的粘合性方面的要求，Intrinsiq 材料有限公司还对于低成本下材料的可靠性和可重复性有要求。并且根据特定用途的需求，需要进行优化，有时基于案例不同还需要重新配制配方。 T+ink 公司表示成本与性能始终需要平衡。在原料方面，较低成本的导体是印刷电子能被广泛接受的关键；而在加工方面，低温固化和/ 或更快的固化体系，以及稳定性的改进，对于提高打印机的性能和产率则是非常必要的。 杜邦微电路材料事业部近期正在观望多个厂家的发展趋势，主要是一些新颖的功能性应用技术，其目的是为了为各种特定应用寻求适合的电子和信号性能，并减少对贵金属（如银）的依赖性。 Creative Materials 公司提出，导电性能的提高会降低成本。印刷电子产品制造商正在多方寻求技术进展，比如可以在母线、触摸屏和印刷内存上印刷精细特征物的技术，因为较薄的特征物意味着银用量的减少；也可通过定制满足特定区域对电导率的要求，以降低成本。当然，针对客户提出对产品环境老化和可靠性进行测试的要求，公司已引进了新型检测设备，以满足他们的需求。 不约而同地，东洋油墨也在加工效率方面取得进步，从而使导电材料仅作用于所需区域。另外，作为导电油墨的实施手段——丝网印刷工艺也逐步优化，更易使用。 迈梭电子公司的重要进展是使得高温敏感的基材获得了优秀的粘合性能和低电阻水平。这其中，除了所需的电子和物理性能外，还必须确保难以用于温敏基材的导电性油墨能和基材保持粘结。此外，油墨的柔韧性是另一项理想特性，它可使添加剂的选择范围超越传统电子产品。 ECM 公司强调，与客户在其用途方面进行合作的能力是至关重要的。油墨企业必须创新，并愿意通过解决难题发展业务。在新技术出现之前，所有人都认为导电油墨需要10~15 微米的银线，其实更细的油墨线只是未来发展的例子之一。可以说，发明创造是ECM 盈利的关键。 新产品 由于客户希望通过其导电材料提高性能，因此油墨供应商正在积极开发新配方。 东洋油墨集团采用适合于激光烧蚀加工的导电银浆，成功地实再现了30 微米大小的图案印制；NovaCentrix 正在研究一些油墨的新配方；NANOGAP 通过与主要合作者参与了多个定制产品开发项目；T+ink 在过去一年通过收购， 众多新产品均已投放市场上，其他产品将于今年和明年推出；虽然提及任何具体项目为时尚早，但迈梭电子始终致力于不同的产品创新。过去一年的他们的工作主要集中于扩大基材的范围。 Creative 材料公司已开发出漂亮的彩色导电油墨和不透明导电油墨、用于高柔性用途的低温导电性硅粘合剂和用于模内装饰的导电油墨。 去年Intrinsiq 材料有限公司推出了x 和y 轴完全自动化的LAPS-60 激光精密烧结系统，该系统适用于公司的铜制油墨，用于生产样品和投产前产品。这些产品在企业的研发部门和学术界销路很好。今年晚些时候，他们发布了一个新的版本，通过设计可将其融入新生产线和客户现有的生产线上，其中包括卷到卷工艺。 在某些用途中，制造商对电导率的关注大于其需求，因此，也需要更多银浆。杜邦最近推出了可作为替代物的PE8xx 系列导体，银用量减少，对某些应用具有合适的导电性。目前该系列价格固定（在银价为20 美元的情况下）， 今后银价升高时，它将产生更大的价值。该系列包括用于MTS 的杜邦PE825 和PE826；用于RFID，有助于改善射频性能的PE815；而PE871 则用于可穿戴式电子产品。 ECM 公司已与Sensitronics 合作生产压敏油墨和薄膜。过去几年内归功于这些油墨，销售量大幅增长，今后将继续增加。公司也意识到一些新市场的出现，具有创新扭纹外观的各向异性导电粘合剂被看好。 柔性印刷电子产品的前景 由于越来越多的最终用户选择进行中试生产和生产，因此导电性油墨供应商对柔性印刷电子产品在未来的机遇表示乐观。 NovaCentrix 公司预计目前的趋势将持续下去，他们希望有更多的早期开拓者进入该领域，越来越多的企业致力于PE 相关技术和产品的研发，重要的是，越来越多的企业能将过渡产品发展成最终产品。 对于印刷电子来说前景仍然十分光明。太阳化学努力支持全方位应用开发的战略，使之能接触到更多新的发展机遇，进一步促进研究团队专注于开发新材料，支持这些新兴用途。 NANOGAP公司对前景十分看好， 对强劲的市场增长充满信心，就是觉得供应链有点小问题。 无论是何种应用，电子设备的小批量和大品种生产正在成为趋势。东洋油墨相信，用导电胶作为复合油墨材料使用简单的印刷工艺进行印刷的案例将在全球范围内扩展。 迈梭电子公司的多个项目正在近期或近几年进入中试和生产阶段。由于该技术不具有直接替代性，因此客户仍要经历新技术被市场接受的过程。 Creative 材料公司预计印刷电子产业将在商业化方面取得显著进展，他们认为未来5~10 年内，印刷电子产品将在巨大的推动力下进入市场，并成为一个重要行业。 Intrinsiq 公司对前景非常乐观，他们将继续开发新的客户，同时维持目前主要客户的长期合作关系。通过与主要客户的合作，将油墨技术集成至其下一代设备的制造过程中。 新产品的利润更高，因此ECM 公司更关注于这些新市场。由于已经掌握了新市场的动态和新客户的需求，他们将会在今后获得良好的增长，并取得不错的利润。 杜邦虽然对短期增长持谨慎乐观态度，但当新用途和新兴技术变得成熟时， 他们相信未来的发展会有更大潜力。 T+ink 表示目前公司正处于迅速增长的阶段，印刷电子行业中的许多企业现在都处于合适的时机和位置。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (12/24/2014)