印刷微电子简述

印刷微电子顾名思义就是基于印刷原理的电子学。传统微电子学从单晶硅衬底材料的制备到在硅单晶体上形成晶体管与互连线所需要的薄膜沉积、光刻、刻蚀、封装等，所涉及的工艺程序多达数百项。并且由于传统微电子的加工设备价值昂贵，传统的微电子行业被一些大公司垄断。反观传统的印刷行业工艺简单，加工设备便宜。加之PCB、TFT、LCD、PDP等技术的成熟使用，更激发采用传统印刷方式制作微电子的设备的想法。

传统微纳米工艺中对单晶硅的一系列操作对比与平面印刷中彩色的套印过程有极高的相似度。只不过是所处理的对象和采用的精度不同。传统的微电子行业是对单晶硅上进行的光刻,腐蚀,在对衬底进行沉积.等于传统彩色印刷中,通过CMYK四种色料的叠加。简而言之，两者都是对衬底的腐蚀与材料的叠加。

采用印刷的方式来制作微电子具有制作工艺简单、生产成本低廉、选材的范围广泛、易于大面积批量制备、柔性化。但是印刷微电子相对于成熟的传统微电子行业来说也具有一些劣势。最重要的传统的微电子行业已经可以到达纳米级别的加工工艺，但是采用印刷工艺最多只能达到微米级别的技术。

在印刷微电子技术中最难的地方就是印刷油墨的制备和微电子器件的成型。对印刷油墨必须具有良好的电学性能，又必须具备成膜性和一定的黏着性。目前国内外的研究的油墨大致分为两种：一是通过对传统导电材料的处理使之具有良好的电学性能又具备印刷所需的适应性要求。由于金属银具有的导电性好、化学性质稳定、价格相对低廉的特点，逐渐成为金属导电油墨的研究主流，在可溶性银化合物和银纳米颗粒两大领域已经实现商业化销售。另一是导电高分子材料油墨的研究。1977年日本科学家和美国科学家合作发现通过掺杂可以使聚乙炔薄膜成为良导体。使得导电成为一个热门研究领域。一般高分子的流动性和粘着性相对于金属材料来的优良。由于要兼顾印刷适性，油墨的均匀与否、油墨中加入一些助剂，都会对最后形成油墨的电导率、载流子迁移率等形成影响。

传统印刷一般可以分为直接印刷和间接印刷两种。由于间接印刷对油墨的粘着性要求比较高，所以印刷微电子偏好于直接印刷。间接印刷在光伏电池也得到很好的应用。传统的喷墨打印是指在计算机控制下将油墨喷射并构成点阵图片。虽然在传统印刷中已经渐渐抛弃传统的喷墨打印方式。由于喷墨打印技术与传统的微电子技术有极高的相似。理论上各种电子元件都可以采用喷墨打印实现。且目前国内外已成功的利用喷墨技术研制出各种电子元器件：场效应晶体管、传感器、存储器、电阻、电容、电感等。喷墨印刷除了对油墨的要求还对喷头由很高的要求。因为喷墨印刷是非接触印刷，油墨在喷头与承印物易飞溅形成卫星点。且喷头易堵塞。油墨干燥过程还决定最终的成膜性。

整个的印刷微电子的过程可以用下图表示。我们给印刷电子的软件取名为McroEPrint

 

 

McroEPrint的电路设计过程类似于传统的电路的设计软件。但是McroEPrint的综合不似QuartusII中形成烧结网表而是经过软件综合和分层而形成可以被打印机说接受的多层网图的参数。