印刷电子器件实现新的射频设计

100多年前，人们首先用铜箔在石蜡纸上冲压而成印刷电子设备。快进到今天，印刷电子是一个具有许多商业机会的新兴行业。一些标准印刷工艺像丝网印刷和凹版印刷可扩展到高容量的分辨率，与标准蚀刻工艺竞争。这使得印刷电子产品成为主流。

现在，印刷电子产品正在扩展到新的领域，其生产设备类似于典型的3D打印工艺。其中一些领域涉及低产量、高混合和非标设备制造，以及快速原型设计，目的是扩大到大批量生产。

在本文中，我们将为读者简要介绍一些印刷射频电子产品的设计思想。随着材料的进步和更低成本的印刷工艺，创新者可以在独特的基片、柔性基片甚至弯曲基片上构建紧凑的射频系统。让我们来看看一些可以用增材打印工艺制造的创新RF设计。

印刷射频电子的三个想法

在过去的几年中，印刷电子产品取得了长足的发展，许多创新都集中在降低快速原型和迭代创新所涉及的成本上。印刷电子是指增材制造电子设备，但不一定用3D打印工艺．相反，这涉及在电路中沉积和固化导体，然后进行标准组装。

迄今为止，射频印刷电子产品最大的应用是在智能手机上，它已被用于制造主天线和GPS天线。这些材料目前是用标准的刚性和柔性衬底材料制造的。新的设计机会可以在标准材料集之外找到，目前的机会是可生物降解的、非平面的和透明的电子产品。

可生物降解的电子产品

使用射频设备的消费电子产品的回收一直是一个令人担忧的问题，因为电路板和半导体中使用的材料不易降解回环境中。用于pcba的生物可降解材料允许这些产品变得更加可持续，要么允许一次性产品快速降解，要么允许从消耗的设备中回收原材料的回收过程。

斯坦福大学研究人员演示的生物可降解印刷电路。［源］

使用印刷工艺的优点是为射频电路沉积可生物降解的导体或可生物降解的活性射频材料，特别是导电聚合物或半导体聚合物。另一个机会是在可生物降解的基片上沉积铜射频电路和非线性射频电路，其中回收过程包括从PCB上剥离和回收残余材料。生物可降解电子产品中使用的材料也为医疗或植入式设备提供了设计机会，其中可能包括用于数据传输的射频部分。

Non-Planar电子

看看任何印刷电路板和集成电路:所有东西都是用纯平面工艺制造的。甚至柔性电路板都是用平面加工制造的。标准的制作工艺，特别是光刻胶曝光，需要平面衬底，以确保高质量的曝光和蚀刻。用印刷元件制造非平面电子产品需要一种可直接在曲面或不规则表面沉积导体的添加工艺。

在用于非平面电子器件的制造方法中，已经发表了几个例子:

• 从溶液直接沉积在曲面衬底上
• 添加剂沉积，如气溶胶喷射或喷墨
• 在薄膜上沉积，然后涂在基材上
• 通过微加工或印刷掩模沉积

在射频领域，这可以在曲面上实现完全集成的射频系统，包括天线、滤波器、耦合器和功率分压器。

在刚性锥形聚四氟乙烯基衬底上制作的贴片天线，由Rogers和Averatek生产。

不透明表面上的非平面电子器件已经很有趣了，因为这些基板可以在陶瓷、聚四氟乙烯基材料和其他刚性或柔性材料上制造。还有另一类材料可以制造射频印刷电路:透明材料。

透明射频电子器件

一些商业上可用的印刷系统现在可以将透明导电薄膜直接沉积在透明表面上，包括柔性或曲面。这为透明电子产品的制造提供了另一个机会，其中导体沉积在薄膜上，薄膜被涂到目标基板上，如窗户或聚乙烯(PET)薄膜。

在过去，透明导体将直接从掺杂的氧化锡薄膜中沉积，但这些透明导体的电阻太高，无法用于射频设计。喷墨打印可用于制造射频电路从薄银网膜和其他导电金属氧化物或聚合物。这些薄膜可以提供比传统透明导体(如掺杂锡氧化物)更低的电阻，这在射频电路中是非常需要的。

印刷电子设计规则

印刷电子产品中的设计规则与标准电子产品中必须实现的规则非常相似。主导印刷电子产品生产的主要生产约束是线宽/间距值。使用喷墨打印，亚毫米的特征尺寸是可能的，一些制造商提供50微米(2密尔)的特征尺寸。在进入印刷电子产品之前，请确保您了解您的制造过程的限制在原型设计当扩展到生产时。

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