IEC 62899-4012025 RLV 印刷电子 - 第401部分可打印性 - 概述标准立项发展报告

印刷电子第401部分：可打印性概述标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PrintedElectronics-Part401:Printability-Overview摘要印刷电子技术作为新一代电子制造领域的颠覆性技术，其产业化进程对标准体系提出了迫切需求。本报告系统阐述了国际电工委员会（IEC）发布的IEC62899-401:2025RLV《印刷电子第401部分：可打印性概述》标准的立项背景、技术内容、编制过程及应用前景。该标准作为IEC62899系列标准中专门针对“可打印性”制定的第一部分标准，首次对印刷电子领域中“可打印性”这一核心概念给出了统一的术语定义、分类框架和评价指标体系，填补了该领域标准化工作的空白。报告深入分析了标准的技术架构，包括可打印性定义、印刷工艺分类体系、功能墨水性能指标体系及基材适印性评价要求，并详细介绍了标准编制过程中国际社会的协调情况。该标准的发布对统一全球印刷电子产业技术语言、规范质量评价方法、推动产业链协同发展具有重要意义，也为我国印刷电子标准化工作提供了重要参考与对接契机。关键词：印刷电子；可打印性；国际电工委员会；功能墨水；标准化；印刷工艺Keywords:PrintedElectronics;Printability;IEC;FunctionalInk;Standardization;PrintingProcess1引言1.1研究背景印刷电子（PrintedElectronics）是指利用印刷工艺技术制造电子元器件和电子产品的技术领域，其核心在于将具有导电、半导体、介电等功能特性的油墨材料，通过印刷方式在柔性或刚性基材上构建电子线路与功能器件。与传统硅基微电子制造工艺相比，印刷电子技术具有大面积、柔性化、低成本、绿色环保等显著优势，在柔性显示、智能包装、可穿戴设备、传感器网络、光伏电池及射频识别（RFID）等领域展现出广阔的应用前景。近年来，随着纳米材料科学、精密印刷装备技术和功能油墨配方研究的不断突破，印刷电子产业已从实验室研究阶段逐步迈向规模化生产阶段。根据市场研究机构IDTechEx的预测数据，全球印刷电子市场规模将在2030年前突破百亿美元大关。然而，产业高速发展的同时，标准化工作明显滞后于技术进步的步伐，尤其是在“可打印性”这一关键技术和质量评价核心概念上，长期缺乏统一的国际标准，导致不同企业、不同研究机构之间在材料评价、工艺优化和产品质量控制方面存在严重的信息壁垒和沟通障碍。1.2标准化需求分析在印刷电子技术的研究与生产实践中，“可打印性”是一个综合性技术指标，涉及功能油墨的流变学特性、印刷工艺参数的匹配性、基材的表面特性以及印刷后功能层的质量和一致性等多个维度。然而，由于缺乏统一定义和评价标准，行业内对“可打印性”的理解和评价方法呈现高度碎片化特征——不同印刷工艺（喷墨印刷、丝网印刷、凹版印刷、柔版印刷、移印等）对材料的可打印性要求各不相同，不同应用场景对印刷质量评价指标的侧重也存在显著差异。这种标准化缺失带来的问题日益突出：一是阻碍了功能油墨供应商、印刷设备制造商和终端产品设计师之间的有效技术沟通，降低了产业链协同效率；二是导致质量评价结果难以跨企业、跨国界进行比较和互认，制约了国际贸易和技术合作；三是使得新型功能油墨和印刷工艺的研发缺乏明确的目标导向，增加了技术开发和市场推广的不确定性。在此背景下，国际电工委员会（IEC）决定制定IEC62899-401标准，旨在建立统一的“可打印性”标准化定义、分类和描述框架，为印刷电子全产业链提供基础性技术语言和评价指南。1.3标准基本信息本标准编号为IEC62899-401:2025RLV，其中RLV（RedlineVersion）表示红线版本，即在标准正文基础上附加了与前一版本的对照修改标识，便于使用者清晰识别技术内容的变化情况。标准全称为《印刷电子第401部分：可打印性概述》（Printedelectronics-Part401:Printability-Overview），由国际电工委员会印刷电子技术委员会（IEC/TC119）负责制定，于2025年5月5日正式发布。标准归类于印制电路和印制电路板领域，采用英文版本，为现行的正式国际标准。2标准技术内容详述2.1可打印性的术语定义IEC62899-401:2025RLV首次在国际标准层面给出了“可打印性”（Printability）的规范化定义，将其界定为“功能材料通过特定印刷工艺在目标基材上形成满足设计要求的功能图案的能力”（thecapabilityoffunctionalmaterialstoformfunctionalpatternsmeetingdesignrequirementsonatargetsubstratethroughaspecificprintingprocess）。这一内涵丰富的定义揭示出可打印性并非材料的单一固有属性，而是一个涉及材料—工艺—基材—设计多重因素交互作用的系统性能指标。标准同时明确了可打印性评价的四个基本维度：一是功能性，即印刷后图案须保持预期的电气、光学或其他功能特性；二是几何精度，即图案的线宽、膜厚、边缘清晰度等须满足设计公差要求；三是均匀性，即大面积印刷条件下图案和性能的一致性；四是可靠性，即印刷图案在规定使用环境条件下的性能稳定性。2.2印刷工艺分类体系考虑到不同印刷工艺对可打印性的评价方法和关注重点存在显著差异，标准将印刷电子领域的主流印刷工艺进行了系统分类。标准将印刷工艺划分为非接触式印刷和接触式印刷两大类。非接触式印刷以喷墨印刷（InkjetPrinting）和喷雾印刷（AerosolJetPrinting）为代表，其特点在于印刷过程中印版或印刷头不与基材直接接触，材料通过液滴喷射方式沉积在基材表面；接触式印刷则涵盖丝网印刷（ScreenPrinting）、凹版印刷（GravurePrinting）、柔版印刷（FlexographicPrinting）、移印（PadPrinting）及刮涂（DoctorBladeCoating）等工艺类型，其共同特征在于印刷过程中存在印刷版辊或刮刀等部件与基材的物理接触。针对每种工艺类型，标准就其典型的材料适应性、分辨率范围、印刷速度、膜厚控制能力和适用场景进行了概括性描述，为不同工艺条件下可打印性评价方法的选择提供了指南性框架。2.3功能墨水性能指标体系功能墨水作为印刷电子技术的核心材料，其性能直接决定了可打印性的优劣。标准从物理稳定性、流变特性、印刷适应性和成膜性能四个维度构建了功能墨水的性能指标体系。在物理稳定性方面，标准关注墨水体系中功能粒子的分散稳定性、沉降行为、团聚倾向及贮存寿命等指标。在流变特性维度，标准重点规范了黏度、表面张力、触变性、剪切稀化行为等参数——不同印刷工艺对墨水黏度和表面张力的要求范围存在显著差异，例如喷墨印刷通常要求低黏度（一般不超过20mPa·s，理想范围为2~15mPa·s）和适中的表面张力（一般为25~35mN/m），而丝网印刷则可适应更高黏度的墨水体系（通常为500~5000mPa·s，甚至更高）。在印刷适应性方面，标准关注墨水与印刷设备组件的兼容性、喷射稳定性（对于喷墨工艺而言指液滴形成的均匀性和可控性）、以及在连续印刷过程中的抗堵塞能力。在成膜性能方面，标准则涉及干燥速度、膜层均匀性、附着力、内聚强度以及退火或固化后功能层导电率等关键指标。2.4基材适印性评价要求除墨水性能外，基材的表面特性同样是决定可打印性的重要因素。标准对印刷电子常用基材——包括聚合物薄膜（如PET、PEN、PI）、纸张、玻璃及柔性复合材料等——的表面适印性评价给出了原则性要求。所涉及的评价维度包括表面自由能及其极性/色散分量组成、表面粗糙度（Ra/Rz参数）、表面化学性质、尺寸稳定性及耐温性能等。标准强调，在评估基材适印性时应综合考虑墨水与基材之间的相互作用关系，例如墨滴在基材表面的铺展与润湿行为、接触角大小及其随时间演变规律等，这些因素共同决定了印刷图案的线条质量（线宽均匀性、边缘锐度）以及功能层与基材之间的界面结合强度。3标准制定机构与编制过程3.1IEC/TC119技术委员会概况本标准的制定工作由国际电工委员会下属的印刷电子技术委员会IEC/TC119负责。IEC/TC119成立于2011年，其秘书处设在韩国技术标准署（KATS），是国际上专门从事印刷电子领域标准制定的权威技术组织。该技术委员会的工作范围涵盖印刷电子技术的术语定义、材料性能测试方法、工艺规范、产品可靠性评价及环境安全要求等标准化工作。IEC/TC119目前下设多个工作组（WorkingGroup），分别负责不同方向的国际标准制定工作。其中，负责本标准编制的WG3工作组专注于印刷电子工艺、材料及设备相关的标准化研究。来自中国、韩国、日本、德国、美国、英国、法国等主要工业国家的标准化机构和行业专家深度参与了工作组的技术讨论与标准草案编制工作。3.2标准的编制历程IEC62899-401标准的制定工作经历了系统而严谨的国际标准化流程。在2019年前后，随着IEC62899系列其他标准项目逐步推进，TC119内部开始酝酿制定专门针对“可打印性”的系列标准。经过多轮讨论和论证，委员会确认“可打印性”作为连接材料、工艺和设计的关键桥梁概念，有必要率先制定基础性的概述标准，以明确总体框架和核心术语。在标准草案的编制和讨论过程中，各国专家围绕可打印性的定义边界、分类方式、与上下游标准的衔接关系等核心问题进行了充分的交流和观点碰撞。例如，在术语定义讨论中，部分专家主张将可打印性严格限定为材料自身的性能属性，而另一些专家则坚持认为可打印性必须置于工艺—材料—基材的系统中来理解。经过反复讨论和妥协，最终采纳了系统观的定义方式，即认为可打印性是材料和工艺共同作用下的系统属性。在分类方法上，经过多轮网络会议和面对面讨论，最终形成了以接触方式为主要分类依据的分类框架。标准草案经过委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）等各阶段的投票和技术审查，所有技术意见均得到妥善处理和反馈，最终于2025年一季度完成全部审批程序，于2025年5月5日正式出版发布。3.3主要参与单位简介——韩国技术标准署（KATS）在本标准的制定过程中，作为IEC/TC119秘书处承担单位，韩国技术标准署（KoreanAgencyforTechnologyandStandards,KATS）发挥了重要的组织协调和技术推动作用。KATS是韩国贸易、工业和能源部下属的国家标准管理机构，成立于1961年，总部位于首尔，是韩国国家标准化体系的核心组织和韩国代表参与国际标准化活动的官方机构。KATS的主要职责包括：制定和修订韩国国家标准（KS标准）、管理和运作国家技术法规体系、代表韩国参与ISO和IEC等国际标准化组织的活动、推动韩国标准与国际标准的对接与互认，以及开展标准符合性评价和认证管理工作。在印刷电子标准化领域，KATS不仅承担着IEC/TC119秘书处的日常运转工作，还积极推动韩国印刷电子相关企业和研究机构深度参与国际标准制定，为全球印刷电子标准化体系的建立和完善作出了重要贡献。近年来，KATS在战略性新兴产业标准化方面持续加大投入力度，通过设立专业标准化技术委员会、资助企业参与国际标准制定活动、推动中韩日等东亚国家在印刷电子等新兴领域的标准化合作等多项举措，有效提升了韩国在新兴技术领域国际标准化舞台上的影响力和话语权。4标准的创新性与应用意义4.1标准的创新性IEC62899-401:2025RLV在本领域内率先建立了一套以系统性思维为基础的“可打印性”标准化描述框架，其创新性主要体现在以下方面：第一，标准首次在国际层面统一了“可打印性”的定义和内涵边界，解决了长期以来因定义模糊导致的交流障碍和信息不对称问题；第二，首次构建了涵盖墨水性能、印刷工艺、基材特性三维交互关系的可打印性评价概念框架，避免了传统方法中单一维度评价的局限性；第三，通过概述性标准加细分标准的分层架构设计思路，为后续制定针对特定工艺和特定应用的可打印性详细评价标准奠定了基础架构。从产业发展角度看，本标准的发布具有多重积极意义。对于功能墨水制造商而言，标准为其产品研发和质量控制提供了清晰的技术导向，有助于减少开发盲目性、提升产品一致性和可靠性。对于印刷设备制造商而言，标准有助于明确设备设计和制造过程中的可打印性优化目标，促进设备与材料之间的匹配性和兼容性提升。对于终端产品设计者和制造商而言，标准为其材料选型、工艺路线确定和供应链管理提供了统一的技术评价依据，有助于降低技术风险、缩短产品开发周期。此外，标准的发布也为各国印刷电子领域的技术交流和贸易往来提供了共同的技术语言和评价基准，有利于促进全球范围内的技术合作和国际贸易畅通。特别是在当前全球供应链深度调整的背景下，统一的国际标准对于构建稳定、高效、可信赖的印刷电子产业链具有重要的基础性支撑作用。4.3对未来标准体系建设的示范价值IEC62899-401:2025RLV的发布同时为印刷电子其他领域标准的制定提供了方法论示范。其所确立的定义框架、分类逻辑和评价维度构建方法，不仅可直接为后续“可打印性”系列标准（如针对喷墨印刷、丝网印刷等具体工艺的可打印性测试方法标准）提供直接的上位依据，还能为IEC62899系列中其他标准项目（如材料表征、可靠性测试等）的编制提供参考范式。5结论与展望IEC62899-401:2025RLV作为印刷电子领域专门针对“可打印性”制定的首项国际标准，其发布标志着全球印刷电子标准化建设迈出了重要而坚实的一步。该标准通过系统性地定义可打印性的概念内涵、构建分类框架和指标体系，有效填补了该领域基础性标准的空白，对于统一全球产业技术语言、规范质量评价方法、促进产业链协同发展和国际贸易畅通具有深远意义。展望未来，随着印刷电子技术的持续演进和应用场景的不断丰富，可打印性标准化工作仍面临诸多新的课题。一方面，需要在概述标准的基础上，加快推进面向具体印刷工艺（如喷墨印刷、丝网印刷、凹版印刷等）的可打印性详细测试方法标准的制定工作，构建“概述+细分”的完整标准体系；另一方