本記事シリーズの第一弾として、TechBlickはプリンテッド・エレクトロニクス、ハイブリッド・エレクトロニクス、インモールド・エレクトロニクスにおける有望な技術革新と市場動向について紹介します。この記事で取り上げたすべてのトレンドは、TechBlickが近日中に開催するインタラクティブなオンライン会議および展示会で、この分野のキーパーソンによって議論される予定です。2021年3月10日～11日 プリンテッド・エレクトロニクス、フレキシブル・エレクトロニクス、ハイブリッド・エレクトロニクス、インモールド・エレクトロニクスをカバーします。 JCDecaux, GE Research, Fiat, Jones Healthcare, Geely Design, SWAROVSKI, Jabil, Eastman Kodak, Coatema, Suunto, Evonik, Heraeus, Fujikura Kaseiなどの一流グローバル企業が、魅力ある講演者ラインアップに名を連ねています。Information Mediary Corp, Copprint, ChemCubed, Voltera, Nano Dimension, Optomec, TactoTek, Arburg, Covestro, InnovationLab, PolyPhotonix, LPKF, Lightworks, NRCC, and many more (For further information and full agenda visit). http://www.TechBlick.com). TechBlickは、約4週間おきにLIVEオンラインカンファレンスを開催しています。各カンファレンスは、約40人のスピーカーが2つのライブセッションとして構成されます。1つのセッションで 年間パス をクリックすると、過去と未来のイベント、およびマスタークラスにアクセスできます。今後開催されるイベントは以下の通りです。
3月10日、11日 プリンテッド、フレキシブル、ハイブリッド、インモールドエレクトロニクス(I)
4月14日、15日 グラフェン、2D材料、カーボンナノチューブ
5月11日、12日 プリンテッド、フレキシブル、ハイブリッド、インモールドエレクトロニクス(II)
5月11日、12日 量子ドット：材料イノベーションと新たなアプリケーション
6月15日、16日 ディスプレイと照明の技術革新とトレンド。OLED、フレキシブル、プリンテッド、マイクロLED、そしてその先へ
7月14日、15日 スキンパッチ、ウェアラブル、E-Textiles、ストレッチャーブル・エレクトロニクス
エレクトロニクスパッケージとプリンテッドエレクトロニクス
半導体産業と電子実装産業は活況を呈しています。下の画像は、電子パッケージにおけるプリンテッドエレクトロニクスの使用例を紹介したものです。最も一般的な使用例は、ビア、特にサーマルビアに導電性ペースト（主にCu）を充填したものです。また、SiCパワーエレクトロニクスや5GのGaNパワーアンプなどの高出力アプリケーションでは、焼結金属ダイアタッチ材料（例：AgやCu）の採用が拡大しています。
現在、PVD（スパッタリング）に代わって、スプレーやインクジェットによるコンフォーマルEMIコーティングを採用する動きが世界的に広がっています。これらのペーストベースのPVD代替技術は、時間当たりのスループットが非常に高く、初期資本コストが非常に低くなります。現在では、インクの粘着性の向上、コスト削減とレーザーマーク表示のための薄型化、上面から側面へのコーティングの均一性向上などが実現されています。
エアロゾルは、電子部品パッケージもターゲットにしています。長いワイヤーボンディングを短い相互接続に置き換え、寄生誘導を減少させ、高RF周波数での性能を向上させることができる。
最後に、印刷は再配線層（RDL）のプロトタイプに使用されています。超高解像度の印刷技術と組み合わせれば、RDL の試作に最適なツールとなり、ピッチや線幅の要件を満たすことができる可能性があります。
セミアディティブプロセスも重要な役割を担っている。LDS (Laser Direct Structuring) は、エポキシ樹脂モールド化合物の上に選択的なメタライゼーションを施すことができ、mmWave パッケージのアンテナオンパッケージや、エリア選択的なパッケージレベルの EMI シールドを実現することが可能です。
TechBlickのインタラクティブなオンライン・カンファレンスと展示会で 2021年3月10日～11日 は、これらの動向を詳しく取り上げています。ここでは、藤倉化成、ヘレウス、LPKF、ナノ・ディメンション、オプトメック、クプリオンなどの招待講演者が、これらのトレンドのすべてをカバーしています。.
オンケースアンテナ、ワイヤボンド代替、パッケージレベルのEMIシールドなど、電子産業におけるコンフォーマルコーティングの例。出典： www.TechBlick.com
インモールド・エレクトロニクス 大きな成功はそう遠くない
InMold Electronics は、2 つの高スループットプロセスを組み合わせて、3D 部品にエレクトロニクスを構造的に統合するという、魅力的な価値提案を行っています。このプロセスは、10 年以上にわたって開発されてきました。材料、プロセス、アプリケーションの開発において、学習曲線は険しいものでした。それでも、すでにアプリケーションは市場に出ており、自動車の内外装に採用される日もそう遠くはないでしょう。
材料は間違いなく準備万端です。導電性インク、誘電体やオーバーパス、グラフィックインク、導電性接着剤など、多くの企業がIMEに対応したペーストのラインアップを提供している。ポリカーボネートは現存の選択材料ですが、低コストと低成形性が求められる場合には、PETも注目されます。プロセス開発もかなり進んできました。歩留まりも向上し、試作から量産までのノウハウもある。
の仮想インタラクティブ会議と展示会では 2021年3月10日～11日 自動車・家電業界のエンドユーザー（FIAT、Geely、Suunto）、プロセス開発・量産メーカー（TactoTek、Arburg）、基板・照明開発メーカー（Covestro、Lightworks）、IME対応透明ヒーター・タッチセンサープロバイダ（Canatu）などキープレイヤーから生の声が聞けるチャンスです。
IME製品・プロトタイプの例。出典：www.TechBlick.com
PCBプリントと3Dプリンテッドエレクトロニクス
PCBプリントと3Dプリントは、どちらもホットなトピックです。TechBlickは、複数の例を挙げてこの傾向を強調しています。
Voltera社は、デスクトップサイズのオールインワンソリューションを設計しました。ここでは、デジタル制御のプリンターが、基板をメタライズするためのはんだ付け可能な導電性トレースを敷き詰めます。システムは、はんだパッドの位置をマッピングし、はんだを吐出します。その後、SMDはツールではんだを再フローする前にマウントされます。
Nano Dimensionは、ターンキーソリューションを提供します。ナノ・ディメンションは、Agナノ粒子と誘電性フォトポリマーをデジタル印刷します。この2つの層を交互に繰り返すことで、非平坦な基板上に多層回路やPBCを構築することができます。PCBや電子回路などのラピッドプロトタイピングや少量生産に利用できるプラットフォーム技術としての位置づけが強まっています。
ナノ・ディメンションは2020年第4四半期に6億5000万ドル以上の資金を調達した。これにより、同社の技術ロードマップを維持する技術の開発や買収、特に3D PCBプリンタのスループット向上とコストポジションの改善に必要な軍資金を得ることができる。
ケムキューブ社は、米国に拠点を置く3Dプリンティング/アディティブ・マニュファクチャリングのための材料とプリンティング・ソリューションを提供するメーカーです。同社のターンキー3Dプリンタ「エレクトロジェット」は、AgインクやUV硬化型誘電体をデジタル印刷し、インラインで熱・UV硬化させることができます。8チャンネルのインクジェットで1440dpiの解像度を持ち、電子回路やコンポーネントのマルチマテリアル、マルチレイヤーの同時プリントを可能にします。
Neotech AMT GmbHは、3Dプリント電子機器開発のリーディングカンパニーです。複雑な3Dプリントを可能にする5軸モーションコントロールシステムを開発しました。ラピッドプロトタイピングから大量生産まで、あらゆる範囲の装置を取り揃えています。
これらの企業はすべて、TechBlickのインタラクティブなオンライン・カンファレンスと展示会で発表される予定です。 2021年3月10日～11日
その他の興味深い技術革新の動向
Fリキッドハイブリッドエレクトロニクス。これは、非印刷エレクトロニクスと印刷エレクトロニクスの長所を組み合わせた、エキサイティングなフロンティアです。ここでは、低TダイまたはICアタッチ材料を用いて、PET基板にピックアンドプレースされたフレキシブルICの高スループットR2R製造がトレンドとなっています。2021年3月10-11日のカンファレンスでは、この技術の主要な開発者2社をお招きしています。Jabil社とGE Research社です。続く2021年5月14-15日のカンファレンスでは、Arm、Panasonic、CEA、Alpha Assembly、CPI、CondAlign、Identivなどの講演者を迎え、あらゆる側面を網羅する予定です。年間パス1枚で、すべてのカンファレンスにご参加いただけます。
銅インキ 銀インクは高価で、銀価格の影響を受けやすく、最近の銀価格の高騰が示すように、銀価格は変動しやすいものです。銅は自然な代替物です。しかし、酸化を防ぐ必要があることと、銅ペーストは銀に比べて導電性が低いため、これまで使用されてきませんでした。しかし、最近では、銅インクの技術革新によって、これらの欠点が克服されつつあります。特に、2つの会社が標準を打ち立てている。コプリントとプリントシービーだ。前者は下図を開発し、急速焼成の高導電性Cuインクを提供できるとしている。
2021年3月10日～11日に開催されるオンラインイベントシリーズに参加すると、過去および今後のイベントやマスタークラスにアクセスできる年間パスが発行されます。
スマートなパッケージング。これは常に夢であったが、利幅が小さいという現実と、印刷機能を付加することの複雑さが、開発の妨げになってきた。しかし、低コストのメタライゼーション、フレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクス、NFCなどのトレンドにより、流れが変わりつつあるようです。特に、医薬品や医療用パッケージでは、すでに成功例があります。2021年3月10日～11日のオンラインカンファレンスに、成功した2つのエンドユーザーを招待し、スマートパッケージングにおけるプリンテッドエレクトロニクスの進展を紹介することにした。Jones Healthcare GroupとInformation Mediary Corp.です。
高精度のロール・ツー・ロール印刷。これは、プリンテッドエレクトロニクスの最も興味深いトレンドの一つです。私がプリンテッドエレクトロニクスを始めた12年前は、R2R印刷で18～20umの線幅を達成することが快挙とされていたことを思い起こします。それが今では、10μm以下のプロセスも開発され、中にはサブミクロンレンジの境界を超えるものも出てきています。高解像度と高スループットを両立させた好例が、コダックのR2R高解像度フレキソ印刷だ。この技術は、アンテナやEMIシールドなどの透明RFデバイスに使用されるフレキシブル基板上の銅マイクロワイヤーパターンを加工するために導入されました。さらに詳しく知りたい方は、年間パスをお持ちの上、オンライン・ライブ・カンファレンス・シリーズにご参加ください。
医療用センサーの大量ロールツーロール生産 R2Rプリンテッドエレクトロニクスには、商業的な成功例が数多くあります。2021年3月10-11日のカンファレンスで取り上げる最近の例は、InnovationLab GmbHとBausch社による共同研究に基づいています。このコラボレーションにより、ピエゾ抵抗アレイをベースにしたR2Rプリントセンサが開発・商品化され、患者の歯の形状を把握することができるようになりました。
R2R印刷のデジタル化 デジタル化は、R2Rプリンテッドエレクトロニクスを含む生活のあらゆる側面に影響を及ぼしています。Coatema Coating Machinery GmbHは、アナログのR2R装置にデジタル印刷を統合し始めている良い例です。Coatema社は、センサーやカメラシステム、AIを用いたインライン制御を実現し、装置をインダストリー4.0時代に移行させようとしています。
印刷されたポリマーのみの二次電池。エボニックは、様々な生産ラインに組み込むことができ、設計の自由度、使用の柔軟性、拡張性のある生産を提供する、印刷可能なポリマーのみの二次電池を開発しました。これは、アプリケーションの特定の性能要件に合わせて、メーカー自身が寸法をカスタマイズできる二次電池であるため、ユニークで有望なアプローチといえます。 エボニックは、1枚の年間パスでアクセス可能な2021年3月10日～11日のカンファレンスでもプレゼンテーションを行う予定です。
プリントペロブスカイト太陽電池: ペロブスカイトは、過去数年の間に効率が急上昇し、太陽電池業界に新しい風を吹き込んでいます。興味深いことに、現在、ペロブスカイト太陽電池の印刷に大きな力が注がれている。インクジェット印刷されたペロブスカイトの開発を率先して行っている企業のひとつが、Saule Technologies社です。2021年3月10-11日に開催される我々のカンファレンスで、彼らはフレキシブル印刷ペロブスカイト太陽電池モジュールの最初の商業的応用について説明する予定です。
透明なヒーター 透明な大面積ヒーターには、優れたソリューションがほとんどありません。この会議では、2つの有望なアプローチに焦点を当てます。
ひとつは、PERC（Printable Electronics Research Centre China）が開発した方法。彼らはフィルムにトレンチをエンボス加工し、それをAgシード層で埋めてからメッキでトレンチを埋めています。こうしてPERCは、超狭小で超導電性の金属メッシュを埋め込み、非常に広い面積を低電圧で加熱できるようにした。
もう一つのアプローチは、Canatu社によるもので、同社独自のカーボンナノバッドをコーティングし、3D形成することができます。彼らのソリューションは、PERC社に比べて導電性は低いですが、3D形状の部品に成形できるため、ADASや自律走行知覚センサーに最も適しています。
透明なヒーターへのアプローチ例 出典：www.TechBlick.com
有機EL光治療器。有機 EL 照明は、実用化に向けて多くの課題を抱えています。しかし、ポリフォトニクスが発売した有機EL睡眠マスクは、糖尿病性眼疾患を非侵襲的に治療するための成功例である。この製品は、糖尿病の早期予防に有効です。
プリンテッド・メモリー。プリンテッドメモリは、プリンテッドエレクトロニクスの構成要素の中で欠けている主要な部分である。プリンテッド・メモリーの商業化は何十年も前から試みられているが、結果はまちまちである。しかし、新しいプレーヤーがその役割を果たしつつある。オーストラリアン・アドバンスト・マテリアルズ（AAM）は、「ナノキューブインク」と呼ばれる技術をベースに、透明なプリンテッドメモリを開発しています。
R2Rトランジスタ：薄膜トランジスタ（TFT）の完全印刷は常に夢だった。しかし、TFTの界面特性や、層間のアライメントを考慮すると、現実には困難であることが判明した。しかし、注目すべき進歩は続いている。
その好例が、カナダ国立研究センター（NRCC）の研究である。彼らは、R2Rグラビア印刷とインクジェット印刷を組み合わせた高純度SWCNTをベースに、電子ペーパーディスプレイを駆動できるフルプリントトランジスタを開発したのだ。これは、最先端技術の重要な進歩である。
[This is automatically translated from English]