印制电路、印制电子及电子电路

龚永林

高级工程师

中国印制电路行业协会 副秘书长

印制电路产品商业化至今已有近七十年，印制电路近“古稀”之年却仍然蓬勃发展，得益于电子信息产业蓬勃发展，得益于印制电路不断创新，在创新中前进。现在印制电路在继续创新、前进，有关印制电子及电子电路乃印制电路创新发展之新路。

近两年来，印制电子已露头角并走向商业化，显露印制电路、印制电子与电子电路趋于一体化之势。身处此行业之业者有必需认识这些名称之关系和趋势，把握行业之发展。此文仅以本人之认识谈论它们之关系，供同仁们参考。

1 印制电路、印制电子及电子电路之概念

1.1 印制电路

印制电路（Printed Circuit），指在绝缘基材上，按预定设计形成的印制元件、印制线路或两者结合的导电图形 (引自IEC 60194 )。 其所体现产品为印制电路板（PCB）。

印制线路（Printed Wire），指在绝缘基材上，按预定设计形成点间连接线路但没有印制元件的导电图形（引自IEC 60194）。 其所体现产品为印制线路板（PWB）。

印制板（PB）是指完全加工的印制电路或印制线路成品板，也即PCB和PWB的简称。

目前所谓的印制电路板中严格来说，大多数应称印制线路板，如常规单面、双面、多层印制板仅有导线连通作用，不含印制元件。现在数字电路的多层板和HDI板都含有传输线及屏蔽、电感等电路，这类就是印制电路板了。若是内层含有无源元件和/或有源元件的埋置元件印制板，更是印制电路板了。

1.2 印制电子

印制电子 （Printed Electronics）是指利用各种印制技术，形成电子元件和线路结合的电子电路，也称“印制电子电路”（Printed Electronics Circuit）。

印制电子特点是把印制技术作为制造工艺，形成连接线路与元器件集合在一起电子电路产品；产品轻薄小型，连接可靠；加工简化，省料省工，减少成本；绿色生产，有利环境保护。因此深受欢迎，前景无限。

现在印制电子应用涉及范围和特点如图1。图2为有机薄膜晶体管（OTFT）。

图1 印制电子应用例表

图2 印制电子产品 - 有机薄膜晶体管（OTFT）

印制电子是近年来新兴技术，目前还未见有统一的、权威的定义。因此又有许多从不同角度命名的称呼。如：

可印制电子（Printable Electronics），全印制电子（All Printed Electronics），这是从加工工艺角度；

有机电子（Organic Electronics）、塑料电子（Plastic Electronics）、薄膜电子（Film Electronics），这是从产品材料角度，所用基材是有机材料、塑料类、薄膜形式；

挠性电子或柔性电子（Flexible Electronics）、可穿戴电子（Wearable Electronics）， 这是从产品状态角度，可穿戴电子是成为织物服饰或鞋帽穿戴于身体上。

这些不同称呼，是有区别的。但大同小异，产品加工都用印制技术，应该都属印制电子范畴，如图3。

图3 印制电子及其相关称呼

1.3 电子电路

电子电路本来就与印制电路密切关联，而近几年在印制电路行业频繁用到“电子电路”此词，大有替代“印制电路”之势，其起因在国际同行们。

世界电子电路理事会（WECC：World Electronic Circuits Council），是1998年在德国成立的行业组织，有中国CPCA、美国IPC、日本JPCA、欧洲EIPC、印度IPCA及中国台湾TPCA、中国香港HKPCA等印制电路行业协会参与组成。组织涉及PCB、CCL和原辅材料、专用设备、电子装连和SMT、EMS等产业。这样就把原本是印制电路行业组织引向了电子电路，它是包含了SMT、EMS等范围。

美国IPC，建立于1957年时称美国印制电路学会（Institute of Printed Circuits，IPC ）。现更改为Association Connecting Electronics Industries（国际电子连接工业协会）。IPC组织涉及领域从PCB设计与制造到电子装配、EMS和OEM等，认为是电子互连行业的代表。

日本JPCA ，建立于1962年时称日本印刷回路工业会（Japan Printed Circuits Association，JPCA）。现改名为“日本電子回路工业会” （Japan Electronics Packaging and Circuits Association）。JPCA组织涉及领域从电路板制造到电路板装配，其電子回路（电子电路）概念是电子电路基板和安装元件的电子电路基板总称。

“电子电路（Electrical Circuit）”的学术解释：

电子电路：或称电子回路，是由电气设备和元器件，按一定方式联接起来，为电荷流通提供了路径的总体，也叫电子线路或称电气回路，简称网络或电路、回路。如电阻、电容、电感、二极管、三极管和开关等，构成的网络。（百度百科网）

电子电路：将各式各样的电子元件，形成一回路电路，进行电信号的运算，电子元件形成电路为电子电路。（维基百科网）

电子电路：用来完成所需功能，如开关、放大、滤波或数据变换，包含电子元器件构成的互相连接。（《电子学词典》科学出版社）

虽然未见统一的标准定义，而显然“电子电路”是包含了电子元器件与使之连接的导通线路，形成了接收、运算、放大、转换、发送等设定的电子功能。例图4是一款LED灯的电子电路图。

图4 LED灯的实用电路图 (引自www.taiyang-led.cn)

2 印制电路、印制电子及电子电路之技术

2.1 印制电路技术

印制电路技术的起源可追溯到二十世纪初。在1903年时就有英国专利提出在绝缘基板上直接电沉积金属粉末形成导线。

到1947年在美国举办了世界首次印制电路技术研讨会。总结了前期的印制电路制造方法，主要有涂料印刷法：把含金属粉末的导电涂料印刷在绝缘基板上，制得线路图形；模压法：利用刻有导电图形的模具把金属箔热压在塑料基板上，粘嵌的金属箔构成了导电图形；粉末烧结法：按图样将粘合剂涂在绝缘基板上，再撒一层金属粉末并烧结固化，形成导电图形。化学沉积法：利用银镜反应把银沉积在绝缘基板上，然后电镀铜形成导电图形。

在20世纪40年代中后期应用覆铜箔层压板与丝网印刷、化学蚀刻技术形成PCB，从此以后铜箔蚀刻法成为PCB制造技术主流。其技术主体是印刷或光致成像转移图形、化学镀与电镀导通孔、化学蚀刻得到线路，这些工艺成熟使PCB进入大批量生产和商业化应用。至今，PCB制造技术仍是铜箔蚀刻法（减成法）为主流，另有半加成法、全加成法也是主要用相似的化学沉积与化学蚀刻工艺。

2.2 印制电子技术

印制电子是用印制技术制造电子电路，即在基材上直接印制形成电子电路。此“印制”的含义不仅包括印刷，也包含喷印、压印、光致成像等工艺。

印刷和喷墨打印等“印制”技术都是从其它产业移植到电子制造业的，而在电子制造业得到发展和提升。就我们所熟悉的网版印刷而言，电子线路印刷精密度远比纸张与织物图形精度高。目前PCB制造中网版印刷工艺能达到的线宽/线距在0.10 mm几乎是极限了，而PEC中已报道网版印刷工艺达到0.05 mm线宽/线距，并在试制0.03 mm线宽/线距电路图形。

最初人们把重点放在了数码喷墨打印技术的应用上，但现在人们把越来越多的注意力转移到了传统的印刷工艺上，像凹版印刷、凸版印刷、平面胶版印刷和网版印刷等工艺，因为它们更适合大批量、低成本的生产。

2.3 电子电路之技术

电子电路包含了电子元器件和连接线路，典型的产品是集成电路，其有半导体芯片（成千上万千个晶体管）以及输入输出连接线与端子。集成电路制造业包括电路设计、芯片加工和封装。芯片加工技术主流光刻工艺，与印制板的光致成像、蚀刻类似。

还有电子电路产品是印制板（裸板）上安装电子元器件，构成功能性组件（部件）。如主机板、功放板、内存条等。

电子电路技术首先是电路设计；再是电子电路载体(电路板、集成电路载板和功能元器件)制造；然而是安装连接，如封装和表面安装技术(SMT)等。

3 印制电路、印制电子及电子电路之关系

3.1 产品关系

印制电路和印制电子（PCB和PEC）应是电子电路的一部分或一类，只是这类电子电路名词前加了限制性定语“印制”，表明是采用印制技术形成的“电子电路”。

PCB中如含有传输线的多层PCB，埋置薄膜电阻和或薄膜电容的多层PCB，它们是电子电路产品。而它们是采用印制图形和蚀刻、电镀等工艺完成的。

PEC中如有机薄膜晶体管、RFID卡、薄膜太阳能电池等，它们也是电子电路产品。而它们是全部采用印刷工艺完成的。

目前，有部分PCB在被PEC替代。如挠性薄膜开关板是全印刷制成，已从PCB范围划入PEC范围。如遥控器用PCB由CCL蚀刻线路和印刷碳键盘，发展到绝缘板上全印刷线路和键盘，成PEC。

如RFID标签的制作，早期是用FPCB(薄膜基板上线圈图形)再安装上芯片和封装而成，现在是直接由PEC形成(薄膜基板上印制线圈、芯片和覆盖层),PEC取代了传统的FPCB。

再如大屏幕广告显示牌目前多数是用PCB上安装LCD显示屏，而新的OLED广告牌直接采用PEC，薄膜上包含光电元器件和电路成为一体，不再需要PCB。

3.2 技术关系

电子电路制造技术范围极广，有各个分立元器件（电阻、电容、电感、滤波器、变压器、晶体管、集成电路…）的不同制作工艺，之后又有多种封装和装配连接工艺。在处仅述印制电路、印制电子电路工艺技术。

印制电路、印制电子两兄弟，都姓“印制”，技术是相通的。基本流程如图5。

图5 PCB与PEC基本流程

显然，印制电子技术优于印制电路。现在PEC的工艺路线完全可以制作PCB，随着PEC关键材料与设备技术逐步解决，就可能PEC替代PCB。

如图6为全印制技术制作单双面PCB。图7为全印制技术制作多层PCB（HDI板）、R-FPCB。由印刷绝缘介质层，并留有孔穴，再印刷导电线路和填充孔穴使上下面导通。此两图中的PCB＝PEC。

图6 全印制技术制作单双面PCB流程

图7 全印制技术制作多层PCB 、R-FPCB流程

印制电子技术关键目前主要是材料，包括基板材料和电子功能材料，即聚合物薄膜基材和功能性图形油墨。

薄膜基材要求轻薄、挠曲，耐热性、耐化学性、尺寸稳定性和电气特性。现有PET、PEN和PI等，基本与FPCB相同。功能性油墨有导体、半导体、绝缘体等不同种类，共性涉及印刷性、固化性、稳定性等。

设备主要是印刷器械、喷墨打印、R2R系统。R2R系统是大批量、低成本生产关键。

3.3 三者关系综合

电子电路是大集合，是母体；印制电路、印制电子电路是包含其内的小集合，是子体。如图8所示，三者相互关联，但不能划等号；三者有区别，但属同一家族。

图8 电子电路、印制电路、印制电子电路相关性

印制电路与印制电子电路两者为“同胞兄弟”。它们的技术相通的，同样为“印制”，只是PEC比PCB应用印制技术更纯粹。它们的产品相连的，同样归结为电子电路，只是PEC比PCB更直接。

“同胞兄弟”也有差异，PEC与PCB相比， PEC优于PCB，如图9。

图9 PEC与PCB比较表

3.4 行业发展大趋势

PCB制造技术向高密度化，多功能化、绿色化、低成本化发展，这需要融合PEC技术，走向全印制化是个极佳方案。因此PEC取代PCB是个发展趋势，对于PCB发展而言是“革命”，在目前看至少有一大部分PCB会被PEC替代。当然，PEC取代PCB是有条件的，需要一个较长过程，在材料、设备、设计、成本多方面体现出PEC优势时就会水到渠成。

PCB是电子设备的重要配件，具有不可缺少的地位，并且会继续发展和广泛应用。在开发PEC同时，仍需发展PCB技术，如改进减成法工艺实现高精密度和绿色生产，PCB内埋置元器件提高电路功能等。现阶段PCB技术改进是有助于向PEC技术革命发展的。

印制电路，印制电子和电子电路是有区别的。把印制电路和电子电路并列相称，如“电子电路（印制电路）”，或电子电路替代印制电路，显然是不妥的。而印制电子电路替代印制电路是可取的，这是趋势。印制电路、印制电子都是电子电路一部分，调整产业结构、提升产业潜力就需要向电子电路靠拢！