IEC 62899-402-82026 印刷电子产品 第402-8部分可印刷性 质量的测量 形状图案尺寸标准立项发展报告

印刷电子产品第402-8部分：可印刷性质量的测量形状图案尺寸标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PrintedElectronics-Part402-8:Printability-MeasurementofQualities-ShapePatternDimension摘要关键词：印刷电子；可印刷性；形状测量；尺寸测量；质量标准；IEC62899；图案精度Keywords:PrintedElectronics;Printability;ShapeMeasurement;DimensionMeasurement;QualityStandards;IEC62899;PatternAccuracy一、引言1.1标准编制背景印刷电子（PrintedElectronics）是指利用印刷工艺制造电子器件和电路的技术路线，其核心优势在于可实现大面积、柔性化、低成本、高效能的电子制造。近年来，随着材料科学、精密制造和纳米技术的不断进步，印刷电子已在有机发光二极管（OLED）、有机光伏电池（OPV）、射频识别标签（RFID）、柔性传感器、电子皮肤和智能包装等众多领域展现出广阔的应用前景。据国际权威市场研究机构IDTechEx预测，全球印刷电子市场规模将在2030年前突破800亿美元，年复合增长率超过20%。然而，与传统的硅基微电子制造不同，印刷电子制造过程中涉及的浆料流变性、基材表面能、印刷压力与间隙、干燥固化条件等众多工艺参数均会对最终图案的形状精度和尺寸准确性产生显著影响。图案形状畸变、线宽不均、边缘毛刺、套印偏差、尺寸收缩等缺陷不仅直接影响器件的电学性能和光学性能，还可能导致器件失效和良率下降。因此，亟需建立一套统一的、可重复的、可比的形状图案尺寸质量测量方法，以支撑印刷电子产品从设计到量产的全流程质量控制。在该背景下，IEC从2016年起启动印刷电子标准体系建设工作，TC119技术委员会负责印刷电子标准化工作。经过数年的系统规划，IEC62899系列标准框架逐步完善，其结构涵盖术语定义（第1部分）、材料（第2部分）、基材（第3部分）、印刷工艺能力（第4部分）、质量测量方法（第5部分）以及可靠性与环境（第6部分）等。其中，第402部分聚焦于“可印刷性—质量测量”子领域，IEC62899-402-8为本子系列第8项标准，专门针对形状图案尺寸的测量。1.2标准编制意义本标准的制定和发布具有多重战略意义：第一，填补国际标准空白。在IEC62899-402-8发布之前，国际范围内尚无专门针对印刷电子图案形状和尺寸测量方法的统一标准。各企业和研究机构多采用内部方法或沿用传统印刷质量标准，导致测量结果的可比性和互认性严重不足。本标准的发布填补了这一关键空白，为全球印刷电子产业提供了统一的计量和质量评价依据。第三，促进国际贸易和技术合作。统一的标准有助于建立国际通行的质量评价语言，消除技术性贸易壁垒，为印刷电子产品和装备的跨国流通创造有利条件。二、标准概述2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|IEC62899-402-8:2026||标准名称（中文）|印刷电子产品第402-8部分：可印刷性质量的测量形状图案尺寸||标准名称（英文）|Printedelectronics-Part402-8:Printability-Measurementofqualities-Shapepatterndimension||国际标准分类号|印制电路和印制电路板||发布机构|国际电工委员会（IEC）||发布日期|2026年6月4日||标准状态|现行||国别|国际组织||语言|英语|2.2标准体系定位IEC62899-402-8:2026是IECTC119（印刷电子技术委员会）所制定的IEC62899系列标准的重要组成部分。该系列标准采用模块化结构设计，各部分之间既相互独立又紧密关联。从整体框架来看，本标准的体系定位如下：-系列层级：IEC62899（印刷电子）-分系列：Part402（可印刷性—质量测量）-本部分：第402-8部分，聚焦形状图案尺寸的测量作为可印刷性质测量子系列的第8项标准，其与同系列其他部分（如线宽测量、膜厚测量、附着力测试、电导率测量等）共同构建了印刷电子质量测量的标准工具箱。相对于其他参数（如电学性能、机械性能），形状图案尺寸是最基础的几何质量指标，其测量结果为其他所有性能测试提供必要的前提和基础。三、标准主要技术内容3.1范围界定本标准适用于印刷电子制造过程中各类印刷图案（包括导电线路、电极图形、功能图案等）的形状和尺寸测量。具体涵盖以下方面：-印刷图案的几何尺寸测量，包括线宽、线距、长度、宽度、直径、面积等基本几何参数；-图案形状特征评估，包括边缘直线度、边缘粗糙度、角部形状偏差、图案畸变等；-形状图案尺寸在不同印刷工艺（如丝网印刷、凹版印刷、柔版印刷、喷墨印刷、转移印刷等）下的适用性。3.2关键术语和定义为统一技术语言、避免理解歧义，本标准对以下关键术语进行了规范性定义：（1）可印刷性（Printability）指在特定印刷工艺和材料组合条件下，印刷过程能够稳定地再现设计图案所需几何特征（形状和尺寸）的能力。可印刷性受油墨（浆料）流变性能、基材表面特性、印刷设备精度以及工艺参数的综合影响。（2）图案形状（PatternShape）指印刷图案在基材平面上的二维几何轮廓特征，包括但不限于线形图案（直线、曲线）、图形图案（圆形、方形、多边形）及复杂功能图案的整体几何形态。（3）特征尺寸（FeatureSize）指图案中对功能实现具有关键影响的几何尺寸参数，如导线宽度、电极间距、通道长度等。不同功能器件对特征尺寸的精度要求存在显著差异。（4）尺寸精度（DimensionalAccuracy）指印刷图案的实际测量尺寸与设计标称值之间的偏差程度，通常以偏差的绝对值或相对值表达。（5）形状保真度（ShapeFidelity）指印刷图案的实际几何轮廓与设计图形之间的相似程度，包括整体形貌的一致性、局部特征的完整性及边缘的规整性。（6）边缘粗糙度（EdgeRoughness）指图案边缘轮廓相对于理想直线（或曲线）的微观起伏偏差，是影响导电线路阻抗均匀性和器件光学外观的重要指标。3.3测量条件与要求为保证测量结果的可重复性和可再现性，本标准的测量条件进行了严格规定：（1）环境条件。标准规定测量应在温度（23±2）℃、相对湿度（50±10）%的恒温恒湿环境中进行。对于吸湿性基材（如纸质基材、部分生物基薄膜），环境湿度控制尤为关键，因基材尺寸随含水量变化可能导致测量结果的明显漂移。（3）测量设备要求。标准对测量设备提出了以下通用要求：光学显微镜或数字显微镜的分辨率应不低于被测特征尺寸的1/10；测量系统需具备可追溯的校准证书；对于微观特征（如线宽小于100μm的图案），推荐使用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜等更高精度的测量手段。所有测量设备需在有效校准周期内。（4）校准与溯源。测量系统应使用经国家或国际计量机构认证的标准片进行定期校准，确保测量结果的计量溯源性。标准建议的校准周期不超过12个月。3.4测量方法分类本标准根据测量原理和适用场景的不同，将形状图案尺寸的测量方法分为以下几类：3.4.1光学显微镜测量法采用光学显微镜配合图像采集系统获取印刷图案的数字图像，通过图像分析软件对图案的几何参数进行测量。该方法适用于线宽大于10μm的图案特征测量，具有快速、非接触、操作便捷等优点，是目前工业生产和质量检验中应用最广泛的方法。3.4.2激光共聚焦扫描测量法利用激光共聚焦显微镜对样品表面进行逐层扫描，可获取图案的三维形貌信息，实现对形状和尺寸的精确测量。该方法适用于特征尺寸在1～100μm范围的图案，能够有效抑制基材表面粗糙度和光学散射对测量结果的影响。3.4.3扫描电子显微镜测量法利用扫描电子显微镜的高分辨成像能力，对亚微米至纳米尺度的精细图案进行尺寸测量。该方法适用于高密度电路、精细电极等微小特征的测量，但需注意样品须具备导电性，对于非导电样品需进行镀膜处理，且测量通常在真空环境下进行。3.4.4接触式轮廓仪测量法通过触针沿图案表面进行机械扫描，获取图案的截面轮廓曲线，从而计算出图案的高度、宽度和截面面积等参数。该方法适用于较厚膜层（厚度大于1μm）的图案测量，但接触测量可能对软质样品表面造成微损伤。3.5测量指标与评价方法标准将形状图案尺寸的测量指标分为以下三大类别，并给出了各指标的计算方法和评价准则：（1）尺寸精度相关指标-线宽偏差（ΔW）：实际测量线宽W_measured与设计线宽W_design之差，即ΔW=W_measured−W_design。标准规定线宽偏差应在设计值的±10%以内为合格（具体允许偏差范围依图案精度等级而定）。-特征尺寸公差（ToleranceonFeatureSize）：在规定的测量条件下，特征尺寸的最大允许相对偏差。标准将印刷品分为三个精度等级——通用级（±10%）、精密级（±5%）、高精密级（±2%），推荐各应用领域根据自身产品需求选用适当的精度等级。（2）形状精度指标-边缘直线度偏差（EdgeStraightnessDeviation）：图案边缘实际轮廓相对于理想参考直线的最大偏离距离，通常以微米（μm）为单位。-边缘粗糙度（EdgeRoughness,Ra）：在规定的取样长度内，边缘轮廓偏离其中心线的算术平均偏差。-角部偏差（CornerDeviation）：图案角部的实际形状与设计几何形状（如直角、圆角等）之间的偏差程度。（3）图案整体质量指标-尺寸收缩/膨胀率（DimensionalShrinkage/ExpansionRatio）：干燥固化后图案尺寸相较于湿态印刷初期尺寸的变化比例，这对于评估烧结收缩和基材变形具有重要意义。-套印精度（RegistrationAccuracy）：多层印刷中各层图案之间的相对位置偏差。3.6测量报告要求标准要求测量报告应包含以下信息：-被测样品描述（材料、基材、印刷工艺、干燥固化条件等）-测量环境条件（温度、湿度）-测量设备信息（设备型号、分辨率、校准信息）-测量方法及测量参数（放大倍数、取样长度、测量方向等）-测量结果（含原始数据、统计数据、图像资料）-测量不确定度评估结果-与设计规格的符合性判定结论四、标准实施与应用前景4.1实施要点为确保标准在产业界的有效落地，标准使用者需重点关注以下实施要点：（1）测量方法的针对性选择。不同印刷工艺的产品对形状图案尺寸的关注维度有所差异——例如喷墨印刷需重点关注液滴铺展导致的线宽扩展和边缘粗糙度；丝网印刷则需关注网版张力引起的图案尺寸偏差和边缘锯齿效应；凹版印刷需关注刮刀压力导致的图案变形。企业应根据自身工艺特点选择合适的测量方法和评价重点。（2）测量设备的精度保障。测量不确定度控制在合理范围内是获得可靠结果的前提。建议测量系统的扩展不确定度不超过被测特征尺寸允许公差的1/3。（3）全流程质量控制体系的构建。有效的质量控制应将形状图案尺寸测量从终检环节前置至工艺开发、设备验收和过程监控等各个环节，构建“设计—印刷—测量—反馈—优化”的闭环控制体系。4.2典型应用场景（1）工艺能力评估与设备验收。设备制造商和用户可利用本标准规定的测量方法，对印刷设备的图案再现能力进行定量评估，为设备选型和验收提供客观依据。（2）印刷油墨/浆料性能评价。材料供应商可采用本标准测试不同配方油墨在标准印刷条件下的图案成型能力，以指导材料配方优化。（3）产品可靠性分析。形状图案尺寸异常往往是器件可靠性问题的根源。通过系统测量分析可追溯工艺异常的原因，为失效分析提供重要的基础数据。五、主要起草单位介绍本标准由国际电工委员会印刷电子技术委员会（IECTC119）组织制定。TC119成立于2010年，秘书处设于日本工业标准调查会（JISC），其工作范围涵盖印刷电子领域术语、材料、工艺、设备、测量与可靠性等全链条的标准化工作。来自中国、日本、韩国、德国、美国、英国、法国等主要工业国家的标准化机构和企业深度参与了本标准的研制工作。在参与本标准的各国技术力量中，中国电子技术标准化研究院（CESI）作为长期深度参与IECTC119工作的核心单位，在标准研制的关键技术研究和方案验证方面发挥了重要作用。该研究院是中国电子信息领域标准化工作的国家级专业机构，直属于工业和信息化部，业务范围涵盖标准研制、试验验证、符合性测试、计量校准和认证服务等方面。在印刷电子标准化领域，中国电子技术标准化研究院主要开展了以下与IEC62899-402-8相关的系统性工作：一是广泛调研了国内印刷电子领域各类形状图案尺寸测量实践中所面临的技术痛点和方法碎片化问题，为标准方案提供了丰富的实证依据；二是组织国内优势单位开展了协同验证试验，采用丝网印刷和喷墨印刷两种典型工艺制备了包含不同线宽（50μm至500μm）和不同几何图形（直线、曲线、方形焊盘、圆形电极）的测试样品，在多家实验室间进行了比对测试，为标准中测量条件的优化和精密度数据的确定提供了关键的实验支撑；三是牵头提出了多项针对边缘粗糙度评估和微小特征尺寸测量的技术提案，相关建议已在标准文本中得到采纳；四是承担了标准文本的翻译和技术解读工作，编制了配套实施指南，为国内产业界理解和有效实施该标准奠定了坚实基础。六、标准主要创新点6.1首次建立印刷电子形状图案尺寸的量化评价体系与传统的印刷质量标准不同，本标准针对印刷电子的技术特征和应用需求，首次构建了覆盖尺寸精度、形状保真和边缘质量三个维度的系统性量化评价体系。该体系既包含了传统印刷领域的经典指标（线宽偏差），又纳入了针对电子