統合が推進する

ブルース・アダムス 2021年9月29日

独立系市場調査会社 IDTechEx によると、3D 構造内にエレクトロニクスを統合する傾向が高まっており、リジッド プリント基板を封入する現在の方法よりも洗練されたソリューションが提供されます。 インモールド エレクトロニクス (IME) は、成型および熱成形されたプラスチック部品に電子部品を埋め込むことを可能にする新興技術です。

静電容量式タッチ、照明、および触覚を統合することにより、サイズと重量を最大 70% 削減することができ、IME は湾曲したタッチセンシティブ インターフェイスを効率的に作成できます。 これらの利点と、主に自動車および消費財分野でのアプリケーションにより、IDTechEx は IME が 2032 年までに 15 億ドルの市場になると予測しています。

IME は、装飾コーティングを施した熱成形プラスチックを射出成形によって 3D コンポーネントに変換する、より一般的なインモールド装飾 (IMD) プロセスの拡張とみなすことができます。 IME は既存の技術を進化させたものであるため、既存のプロセス知識と資本設備の多くを再利用できます。 IDTechExによると、IMEを使用した部品の作成は、導電性の熱成形可能なインクのスクリーン印刷から始まり、その後、導電性接着剤の堆積とLEDなどの電子部品の取り付けが行われるという。 誘電体インクを印刷してクロスオーバーを可能にすることで、より複雑な多層回路を作成することもできます。

IDTechEx のシニア テクノロジー アナリストである Matthew Dyson 氏によると、一般に熱成形可能な基板にはポリカーボネートが好まれます。

「コベストロは、IME（熱成形可能な基板として機能する）用のアクリル層で覆われたポリカーボネートフィルムを開発し、『高い耐傷性や耐薬品性などのアクリルの長所と、ポリカーボネートの加工上の利点』を組み合わせると主張しています。」ダイソン氏は有機エレクトロニクスを専門とする物理学の哲学博士である。 「ポリカーボネートは射出成形工程で最も一般的なプラスチックですが、射出成形に必要な熱と圧力が電子機器に損傷を与えない限り、原理的にはどのようなプラスチックでも使用できます。射出成形用の透明なプラスチックは、ライトガイドとして機能するためによく使用されます。」こういった装飾的な部分に。」

IMD との類似点にもかかわらず、熱成形や射出成形に耐える必要があるエレクトロニクスの統合には多くの技術的課題があります。 回路が組み込まれており、単一の故障が部品全体を冗長化する可能性があるため、非常に高い製造歩留まりが重要であるとダイソン氏は述べた。

材料面では、導電性インク、誘電体インク、および導電性接着剤は、高温、圧力、および伸びを伴う成形および成形ステップに耐える必要があります。 さらに、スタック内のすべての材料に互換性がある必要があるため、多くのサプライヤーが IME 専用に設計された機能性インクのポートフォリオを開発しているとダイソン氏は述べています。

IME は、自動車内装のコントロール パネルやキッチン家電など、装飾的なタッチセンシティブな表面が必要な場合に最適です。 ダイソン氏によると、統合された静電容量式タッチ、照明、さらには触覚フィードバックやアンテナを備えた、3D で滑らかでワイプ可能な装飾的な表面が可能になるという。 消費財分野では最初の商用例が現れ始めているが、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の影響で車内への採用は遅れている。 自動車への導入が遅れているのは、自動車の認定要件を満たすという課題と、熱成形部品への機能性フィルムの適用など、あまり洗練されていない代替手段の入手可能性の両方が原因でもあります。

このような後退にもかかわらず、市場は変化し始めており、機器サプライヤーは専門能力を開発し、開発プロジェクトは完了に近づいています。

「主要な分野は自動車内装であり、オーバーヘッドコンソール、ウィンドウスイッチ、センターコンソール、ステアリングホイールコントロールなどのユースケースが想定されている」とダイソン氏は述べた。 「タッチ感度は静電容量の変化によって実現されます。その他の応用分野には、白物家電 (洗濯機のコントロール パネルなど) やその他のカウンタートップ電化製品が含まれます。」

「医療機器も可能性の一つです。従来のメカニカルスイッチに対するIMEの利点は、軽量化、部品点数の削減、容積の削減、滑らかで拭き取り可能な外観、最終コンポーネントの耐久性（可動部品がない）、照明の統合の容易さです。」言った。 「軽量化は、自動車（および潜在的には航空宇宙）分野で特に望ましいです。また、IME は、同じ型を維持したまま装飾的な外装や電子機器を簡単に変更できるため、『バージョン管理』も容易にします。」

現在、熱成形前に電子部品を平らな表面に取り付ける IME は新興技術ですが、あまり広く使用されていません。 ただし例外もあります。

「シェパード・スマート・ロックなど、パブリック・ドメインに商業的な例がいくつかあるとダイソン氏は述べた。しかし、熱成形プラスチックに導電性トレースを備えたフィルムを適用するなど、他の関連製造方法はより確立されていると彼は付け加えた。ダイソン氏によると、デュポン社やコベストロ社などの大手プラスチックメーカーは、初期段階ではIME向けの材料ポートフォリオの開発に投資しており、これは、彼らが最初であるだけでなく、新技術向けにより特化した差別化された製品を提供したいと考えているためであるという。使用される加工方法を定義したプラスチックを供給すること。

IME の長期的な目標は、今日のリジッド PCB のような、確立されたプラットフォーム技術になることだとダイソン氏は述べています。 それが達成されれば、現在必要とされている IME 専門家に相談するという高価なプロセスではなく、電子設計ファイルを送信するだけでコンポーネント/回路を作成できるようになります。 この技術が受け入れられるようになると、明確な設計ルール、確立された標準に準拠する材料、および電子設計ツールの開発が必要になるだろうと同氏は付け加えた。

IDTechEx の包括的な最新レポート「インモールド エレクトロニクス 2022 ～ 2032 年: テクノロジー、市場予測、主要企業」では、IME が研究開発から複数のアプリケーション セクターで広く普及するまでに進展する中で、主要企業の商用および新興ソリューションを取り上げています。 また、重要なボトルネックとイノベーションの機会、熱成形可能な粒子フリーインクなどの IME に関連する新しいテクノロジーも特定します。

テキスト形式の詳細