IEC 62899-202-92023 印刷电子产品.第202-9部分材料.导电油墨.机械试验用印刷图案标准立项发展报告

印刷电子产品第202-9部分：材料导电油墨机械试验用印刷图案标准立项发展报告英文标题：StandardizationDevelopmentReport:PrintedElectronics–Part202-9:Materials–ConductiveInk–PrintedPatternsforMechanicalTest摘要随着印刷电子技术在柔性显示、智能包装、可穿戴设备及物联网传感器等领域的快速产业化应用，导电油墨作为构建印刷电子线路与功能器件的核心功能材料，其机械可靠性已成为制约产品寿命与服役性能的关键因素。然而，长期以来，全球范围内缺乏针对导电油墨机械试验用印刷图案制备的统一规范，导致不同实验室、不同工艺条件下的测试结果缺乏可比性，严重制约了材料筛选、工艺优化与产品认证工作的开展。为回应这一产业痛点，国际电工委员会（IEC）于2023年8月正式发布IEC62899-202-9:2023《印刷电子产品第202-9部分：材料导电油墨机械试验用印刷图案》。该标准隶属于IEC62899印刷电子系列标准框架，首次系统规定了导电油墨机械试验用印刷图案的设计原则、几何结构、制备方法及质量评价要求，填补了该领域的国际标准空白。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容及其产业应用价值，并对标准实施后的推广路径与未来演进方向进行了展望，旨在为相关科研机构、检测实验室及制造企业理解并应用该标准提供系统性参考。关键词：印刷电子；导电油墨；机械试验；印刷图案；国际标准；IEC62899；标准化Keywords:Printedelectronics;Conductiveink;Mechanicaltest;Printedpatterns;Internationalstandard;IEC62899;Standardization一、引言印刷电子技术以印刷工艺（如丝网印刷、凹版印刷、喷墨印刷等）为基础，在柔性或刚性基板上制造电子元器件与电路系统，因其具备大面积、低成本、柔性化和绿色制造等突出优势，被视为后摩尔时代电子制造的重要发展方向。根据IDTechEx研究机构预测，全球印刷电子市场规模将在2030年前突破800亿美元，年均复合增长率超过12%。在庞大的产业版图中，导电油墨承担着电路互连、电极制备、电磁屏蔽等核心功能，其质量与可靠性直接决定了印刷电子产品的最终性能与寿命。导电油墨在服役过程中不可避免地承受弯曲、拉伸、折叠、扭转等多种机械载荷。对于柔性可穿戴设备而言，动态弯折条件下的电阻稳定性尤为关键。然而，机械性能测试的有效性高度依赖于测试样品的制备质量——即印刷图案的几何精度、膜厚均匀性、边缘平整度及与基板的附着力等因素。若测试图案本身缺乏统一规范，各实验室获得的数据之间往往存在显著偏差，无法实现有效的横向比对与数据共享。在此背景下，IEC于2017年正式启动印刷电子材料机械试验方法系列标准的研究工作。经过六年的反复论证与试验验证，IEC62899-202-9:2023于2023年8月3日正式发布。作为IEC62899-202子系列（材料部分）中机械试验相关标准的关键组成，该标准以导电油墨为切入点，率先建立了机械试验用印刷图案的规范化体系，为后续其他功能材料（如介质油墨、半导体油墨等）的相关标准制定提供了方法论范式。二、标准立项背景与意义2.1印刷电子产业发展的标准化需求印刷电子产业正处于从技术验证期向规模化量产期过渡的关键阶段。据《中国印刷电子产业发展白皮书（2023）》统计，全球已有超过1200家企业与科研机构涉足印刷电子领域，产品涵盖柔性显示屏、印刷传感器、智能标签、柔性电池及结构电子等品类。产业规模的持续扩张带来了强烈的标准化需求，尤其是在材料评价与质量控制环节。导电油墨通常由导电填料（如纳米银、铜、石墨烯等）、树脂基体、溶剂及各类助剂组成，其配方复杂、品类繁多。不同供应商的同类产品在印刷适性、固化条件及力学性能方面差异显著。终端用户在选择油墨材料时，迫切需要一套统一、可重复的机械性能评价方法来辅助决策。而在IEC62899-202-9发布之前，各企业和研究机构多依据内部方法或参考传统PCB（印制电路板）相关标准进行测试，测试图案的几何尺寸、基板选择、印刷工艺参数等均不统一，导致测试结果离散度大、可比性差。2.2填补国际标准空白的战略意义在IEC62899-202-9发布之前，国际标准化组织在印刷电子材料机械测试领域存在明显空白。已有的IEC62899-201至202-8等系列标准主要涉及导电油墨的电阻率测定、粘度测试、细度测试等基础理化性能，而针对机械试验用图案的制备规范尚属空白。IEC62899-202-9的发布，不仅是IEC62899系列中首次针对"机械试验用印刷图案"制定专用标准，更标志着印刷电子材料评价体系从"材料本征性能"向"材料-工艺-结构一体化性能"的范式跃迁。2.3适应多种机械试验方法的统一需求值得注意的是，导电油墨的机械试验并非单一方法，而是涵盖弯折试验、拉伸试验、划格试验、耐磨试验等多种测试模式。不同的试验方法对印刷图案的几何形状、尺寸及布局提出了各异的要求。例如，弯折试验通常需要具有一定长宽比的条状图案，而划格试验则需要标准的网格图案。在此背景下，建立一套能够兼容多种机械试验需求的统一图案设计规范，对于提升测试效率和数据可比性具有重要的工程意义。IEC62899-202-9通过对图案分类体系的科学设计，较好地解决了多样化试验需求与统一规范之间的平衡问题。三、标准编制历程IEC62899-202-9的编制工作由IEC/TC119（印刷电子技术委员会）下属的WG4工作组（材料工作组）牵头推进。日本作为印刷电子材料研究的传统强国，承担了标准草案的主要起草工作，来自德国、韩国、中国、美国、英国等国家的专家积极参与了讨论与验证工作。标准编制大体经历了以下四个阶段：1.提案阶段（2017—2018年）：WG4工作组成员在梳理印刷电子材料标准化需求的基础上，识别出机械试验用印刷图案规范化的迫切性，形成新工作项目提案（NP），经各成员国投票通过后正式立项。2.草案编制阶段（2019—2021年）：起草组围绕图案设计原则、基板选择、印刷工艺、质量评价等核心议题进行了多轮讨论。为验证草案中图案设计参数的合理性，共有来自7个国家的12家实验室参与了循环比对试验（Round-RobinTest），试验覆盖了丝网印刷和喷墨印刷两种典型工艺。3.委员会草案阶段（2021—2022年）：标准草案在CD（委员会草案）阶段广泛征集各国标委会意见，共收到实质性反馈意见超过200条，涵盖图案尺寸公差、基板表面处理方式、干燥固化条件等细节问题。起草组逐条进行了讨论和答复，对标准文本进行了多轮修改完善。4.正式发布阶段（2023年）：经过FDIS（最终国际标准草案）投票通过后，IEC62899-202-9:2023于2023年8月3日正式出版发行。在整个编制过程中，WG4工作组始终秉持"以试验数据为依据、以产业需求为导向"的原则，确保了标准技术内容的科学性、合理性与可操作性。四、标准核心技术内容IEC62899-202-9:2023规定了导电油墨机械试验用印刷图案的设计、制备和评价方法。标准的主要技术内容包括以下几个方面：4.1图案分类与设计标准根据常见的机械试验类型，将印刷图案划分为弯曲试验图案、拉伸试验图案、附着力试验图案及耐磨试验图案四大类，并针对每一类图案规定了推荐的几何形状、关键尺寸及其公差范围。标准还提供了图案布局示意图，明确了有效测试区域与夹持区域（即与试验设备接触的区域）的划分原则，以确保测试结果能够真实反映油墨材料的本征机械性能。4.2基板要求基板作为印刷图案的载体，对机械试验结果具有重要影响。标准推荐了适用于不同试验目的的基板类型，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚酰亚胺（PI）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）等常用柔性基板，并规定了基板的厚度范围、表面粗糙度、透光率等关键参数要求。4.3印刷与固化工艺标准对印刷图案的制备工艺提出了规范性要求，涵盖印刷方式选择（如丝网印刷、喷墨印刷、凹版印刷等）、印刷环境条件（温度、相对湿度）、油墨固化（或干燥）条件等。标准强调，制备过程中应详细记录工艺参数，以确保样品制备的可追溯性和可重复性。4.4质量评价标准从外观质量、几何尺寸、膜厚均匀性等方面对制备完成的印刷图案设定了合格判据。例如，图案边缘应平整无毛刺，有效区域内不应存在气泡、针孔、裂纹等缺陷；图案的线宽/间距偏差应控制在标称值的±10%以内；相邻位置膜厚差异应控制在平均膜厚的±15%以内等。同时，标准提供了适用的检测方法参考，如光学显微镜法、触针式轮廓仪法等。4.5试验报告要求为便于数据共享与结果比对，标准规定了机械试验报告应包含的基本信息项，包括油墨基本信息、基板材料与规格、印刷工艺参数、固化条件、图案类型及实测几何参数、环境条件以及试验结果等，形成了完整的信息追溯链。五、标准主要参与单位介绍IEC62899-202-9:2023的编制凝聚了全球多个国家和组织的智慧与力量，其中日本国立研究开发法人产业技术综合研究所（AIST，以下简称"产总研"）作为核心起草单位，在标准编制过程中发挥了关键作用。产总研是日本最大的公共研究机构，其前身可追溯至1882年成立的地质调查所，历经多次整合重组，于2001年正式以"产业技术综合研究所"的名称运行，2015年转型为国立研究开发法人。产总研拥有约2300名研究人员，年度预算规模超过600亿日元，研究领域涵盖计量标准、材料与化学、电子与制造、生命工学、能源与环境、地质与海洋等多个方向，是日本产业技术创新的核心策源地。在印刷电子领域，产总研的柔性电子研究中心长期致力于印刷电子材料、工艺与评价技术的研究开发，在导电油墨配方设计、印刷图案形成机理、柔性器件可靠性评价等方面积累了深厚的研究基础。产总研拥有国际领先的印刷电子试验线和完备的材料表征平台，为IEC62899-202-9中循环比对试验的顺利实施提供了关键硬件支撑。在IEC/TC119/WG4工作组中，产总研的专家不仅承担了标准草案的主要起草工作，还主导了多轮国际循环比对试验的方案设计与数据分析，为标准中关键技术参数（如尺寸公差范围、膜厚均匀性指标等）的确定提供了翔实的试验依据。此外，产总研还积极参与了IEC62899系列中其他多项标准的编制工作，在印刷电子国际标准化进程中发挥着不可替代的引领作用。六、标准应用价值与推广前景6.1对产业界的直接价值IEC62899-202-9的实施为导电油墨的供应商、用户及第三方检测机构提供了统一的技术语言。油墨供应商可以依据该标准制备规范的测试样品，提供具有可比性的机械性能数据；终端用户可以在统一的评价体系下对不同供应商的油墨产品进行客观比较，降低选型风险；第三方检测机构则可以据此标准开展规范的检测服务，为产品质量认证提供依据。6.2对研发效率的提升作用在标准发布之前，研究人员在开展导电油墨机械性能研究时，往往需要自行设计测试图案并摸索制备工艺，耗费大量时间和资源。标准发布后，研究者可以直接采用标准规定的图案设计与制备流程，大幅缩短了试验准备周期，同时确保了研究成果与国内外同行数据的可比性，有助于加速材料研发进程。6.3对国际标准体系的完善IEC62899-202-9的发布是IEC/TC119在印刷电子材料标准领域的重要里程碑。该标准为后续其他机械试验相关标准（如动态弯折试验方法、拉伸试验方法等）的制定奠定了图案规范基础，推动了IEC62899-202子系列的系统化建设。此外，该标准的发布也为ISO/IEC在柔性电子、可穿戴设备等交叉领域的标准化工作提供了重要参考。七、结论与展望IEC62899-202-9:2023作为全球首个针对印刷电子机械试验用印刷图案的国际标准，填补了导电油墨机械可靠性评价领域的标准空白，具有重要的里程碑意义。该标准系统解决了印刷图案设计与制备缺乏统一规范的产业痛点，为导电油墨机械性能的客观、可重复评价提供了技术基准，也为印刷电子材料领域的标准化工作树立了新的标杆。参考文献[1]IEC62899-202-9:2023,Printedelectronics-Part202-9:Materials-Conductiveink-Printedpatternsformechanicaltest[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2023.[2]IEC62899-201:2016,Printedelectronics-Part201:Materials-Conductiveink-Generalrequirements[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2016.[3]中国电子技术标准化研究院.印刷电子产业发展白皮书（2023）[R].北京,2023.[4]国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.国家标准化发展纲要[S].2021.[5]SuganumaK.IntroductiontoPrintedElectronics[M].NewYork:Springer,2014.[6]崔铮.印刷电子