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インモールドエレクトロニクス 2023-2033年In-Mold Electronics 2023-2033 「インモールドエレクトロニクス 2023-2033年」は、この新しい製造方法に関連する技術と市場機会を分析しています。本レポートでは、20社以上の企業プロファイル（大半がインタビューベース）をもとに、IM... もっと見る
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サマリー
「インモールドエレクトロニクス 2023-2033年」は、この新しい製造方法に関連する技術と市場機会を分析しています。本レポートでは、20社以上の企業プロファイル（大半がインタビューベース）をもとに、IMEに関連する技術プロセス、材料要件、アプリケーション、機能フィルムボンディングなどの競合手法を評価しています。また、技術別、用途別に10年間の市場予測を行い、売上高とIMEパネル面積の両方で表しています。最大のターゲット市場である自動車内装については、ヒューマンマシンインターフェース（HMI）の予測を機械式と4種類の異なる静電容量式スイッチに区分しています。
本レポートでは、インモールド電子部品の製造方法について、LEDなどのSMD（Surface Mount Device）部品を内蔵したものとしないものの両方を取り上げています。また、機能性フィルム接着やダイレクトプリンティングなど、同様の装飾的タッチセンシティブインターフェースを製造するための競合技術も評価しています。さらに、電子機能の統合化によるメリットとデメリットの詳細な議論など、IMEが最も魅力的なアプリケーションと状況の評価も行っています。
また、導電性インク、誘電性インク、導電性接着剤、透明導電体、基板、熱可塑性樹脂など、IME に必要な材料についても、複数のサプライヤーの例を挙げて評価されています。さらに、IME の持続可能性（ライフサイクルアセスメントを含む）、ターゲットアプリケーションと必要な機能についての考察、および電子部品の統合化を含む IME の将来の技術開発についての考察が含まれています。
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IMEの動機
3D構造内にエレクトロニクスを統合する傾向はますます高まっており、装飾面の背後にリジッドプリント回路基板（PCB）を実装する現在のアプローチと比較して、より洗練されたソリューションとなっています。インモールドエレクトロニクス（IME）は、熱成形された3次元表面の部品に機能を組み込むことを可能にすることで、この傾向を促進します。IMEは、従来のメカニカルスイッチと比較して、重量や材料消費量を最大70％削減できるなど、多くのメリットをもたらします。また、同じ機能を実現するために必要な部品点数が大幅に削減され、サプライチェーンや組み立ての簡素化にもつながります。
新しい製造方法
IMEは、熱成形したプラスチックに加飾を施し、射出成形で3次元部品に変換するIMD（In-Mold Decorating）プロセスの延長線上にある製造方法といえる。IMEは既存の技術を発展させたものであるため、既存の工程知識や設備の多くを再利用することが可能です。
IMEは、IMDとは異なり、最初に導電性熱成形用インクをスクリーン印刷し、その後、導電性接着剤を塗布し、オプションでLEDやICなどの部品を搭載する。下図にIMEの製造工程の概略を示す。
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課題とイノベーションの機会
IMDと類似しているものの、熱成形や射出成形に耐えなければならない電子機能の統合には、複数の技術的な課題があります。回路が組み込まれているため、1つの故障で部品全体が冗長になる可能性があり、非常に高い製造歩留まりが重要である。この包括的な最新レポートでは、IMEが研究開発から複数のアプリケーション分野で広く採用されるようになるにつれ、主要企業の商用および新ソリューションについて取り上げています。
材料面では、導電性インク、誘電性インク、導電性接着剤は、高温・高圧・伸張を伴う成形・成型工程に耐える必要があります。さらに、積層されるすべての材料が適合している必要がある。そのため、多くのサプライヤーがIME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ます。広く普及する前にIME材料ポートフォリオを確立することは、材料サプライヤーが今後の成長から利益を得るための好位置につけていることを意味する。これは、その材料を念頭に置いて設計された生産プロセスや製品が、サプライヤーを変更する際の障壁となるためである。
本レポートでは、材料の性能、サプライチェーン、プロセスノウハウ、アプリケーション開発の進捗状況などの観点から現状を検証している。また、主要なボトルネックや技術革新の機会、熱成形可能なパーティクルフリーインクなどIMEに関連する新技術も明らかにしています。
商業的進展
IMEは、自動車の内装やキッチン家電の操作パネルなど、タッチセンサーの表面を装飾する必要があるユースケースに最も適しています。IMEは、静電容量式タッチ、照明、触覚フィードバックやアンテナまで統合した、3Dで滑らかな、拭き取り可能な装飾表面を実現します。
このように、IMEは幅広い用途に使用でき、サイズや重量、製造の複雑さを軽減できるというメリットがあるにもかかわらず、SMD部品を組み込んだIMEの商業的な展開はこれまでかなり限定されていました。特に、主要なターゲット市場である自動車内装での採用が遅れているのは、自動車の認定要件を満たすという課題と、機能フィルム接着（FFB）のような、より単純で低集積の代替手段が存在するためであると考えられている。本レポートでは、自動車業界においてFFBがより早く普及した理由について、競合する価値提案を比較し、IMEがより多くの機能を統合するにつれてこれらがどのように進化していくかを概説しています。
IMEは、自動車産業以外の分野でも大きな可能性を秘めています。特に、軽量で機能的な装飾部品を製造できるIMEは、航空機の内装部品に適しており、軽量化により燃費を向上させることができます。その他、白物家電、医療機器、カウンター家電、スマート家具など、既存のHMIの表面をシンプルにしたり、新しい場所にHMI機能を導入したりすることが可能なアプリケーションも考えられます。
IMEの長期的な目標は、現在のリジッドPCBと同じように、確立されたプラットフォーム技術になることです。これが実現すれば、現在のようにIMEの専門家と相談しながら高価な部品を作るのではなく、電子設計ファイルを送るだけで簡単に部品や回路を作ることができるようになります。この技術がより広く受け入れられるようになるとともに、明確な設計ルール、確立された規格に準拠した材料、そして重要なのは電子設計ツールの開発が必要となります。
概要
IDTechExは、10年以上にわたって新興のプリンテッドエレクトロニクス市場を調査してきました。それ以来、世界中のキープレイヤーにインタビューを行い、多くの会議に出席し、複数のコンサルティングプロジェクトを提供し、このトピックに関するクラスやワークショップを運営しながら、技術や市場の発展に寄り添ってきました。In-Mold Electronics 2023-2033」は、この経験を生かし、HMI表面のためのこの新しい製造方法のあらゆる側面を評価する。
主要な点
本レポートでは、以下の情報を提供しています：
技術動向とメーカー分析：
市場予測および分析：
目次
Summary
この調査レポートは、新しい製造方法に関連する技術と市場機会について詳細に調査・分析しています。
主な掲載内容（目次より抜粋）
Report Summary
In-Mold Electronics 2023-2033 analyses the technology and market opportunities associated with this emerging manufacturing methodology. Drawing on over 20 company profiles, the majority based on interview, this report evaluates the technical processes, material requirements, applications, and competing methodologies associated with IME such as functional film bonding. It includes 10-year market forecasts by technology and application sector, expressed as both revenue and IME panel area. For the largest target market of automotive interiors, these forecasts for human machine interfaces (HMI) are segmented into mechanical and four distinct types of capacitive switches.
The report covers manufacturing methods for in-mold electronics, both with and without integrated SMD (surface mount device) components such as LEDs. It also evaluates competing methodologies for producing similar decorative touch-sensitive interfaces such as functional film bonding, and direct printing. This includes evaluation of the applications and circumstances for which IME is most compelling, including detailed discussion of the advantages and disadvantages of greater integration of electronic functionality.
Materials requirements for IME, including conductive and dielectric inks, electrically conductive adhesives, transparent conductors, substrates, and thermoplastics, are also evaluated, with multiple supplier examples. Additionally, the report includes discussion of IME sustainability (including a life cycle assessment), discussion of target applications and the required functionalities, and discussion of future technical developments for IME, including greater integration of electronic components.
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Structure of the 'In-Mold Electronics 2023-2033' report
Motivation for IME
Greater integration of electronics within 3D structures is an ever-increasing trend, representing a more sophisticated solution compared to the current approach of mounting rigid printed circuit boards (PCBs) behind decorative surfaces. In-mold electronics (IME) facilitates this trend, by enabling integrated functionalities to be incorporated into components with decorative thermoformed 3D surfaces. IME offers multiple advantages relative to conventional mechanical switches, including reduction in weight and material consumption of up to 70%. It also requires far fewer parts for the same functionality, simplifying supply chains and assembly.
A new manufacturing approach
The IME manufacturing process can be regarded as an extension of the well established in-mold decorating (IMD) process, in which thermoforming plastic with a decorative coating is converted to a 3D component via injection molding. Since IME is an evolution of an existing technique, much of the existing process knowledge and equipment can reused.
IME differs from IMD though, the initial screen printing of conductive thermoformable inks, followed by deposition of electrically conductive adhesives and optionally the mounting of components such as LED and even ICs s. More complex multilayer circuits can also be produced by printing dielectric inks to enable crossovers. The figure below shows a schematic of the IME manufacturing process flow.
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Manufacturing process flow for in-mold electronics (IME)
Challenges and innovation opportunities
Despite the similarities to IMD, there are multiple technical challenges associated with the integration of electronic functionality that must withstand thermoforming and injection molding. A very high manufacturing yield is crucial since the circuitry is embedded, and thus a single failure can render the entire part redundant. This comprehensively updated report covers the commercial and emerging solutions from the key players as IME progresses from R&D to gaining widespread adoption in multiple application sectors.
On the material side, conductive inks, dielectric inks, and electrically conductive adhesives need to survive the forming and molding steps that involve elevated temperatures, pressure, and elongation. Furthermore, all the materials in the stack will need to be compatible. As such, many suppliers have developed portfolios of functional inks designed for IME. Establishing an IME material portfolio before widespread adoption means that material suppliers are well positioned to benefit from forthcoming growth. This is because of production processes and products designed with their materials in mind, thus serving as a barrier to switching suppliers.
This report examines the current situation in terms of material performance, supply chain, process know-how, and application development progress. It also identifies the key bottlenecks and innovation opportunities, as well as emerging technologies associated with IME such as thermoformable particle-free inks.
Commercial progress
IME is most applicable to use cases that require a decorative touch-sensitive surface, such as control panels in automotive interiors and on kitchen appliances. It enables a 3D, smooth, wipeable, decorative surface with integrated capacitive touch, lighting, and even haptic feedback and antennas.
Despite the wide range of applications and the advantageous reductions in size, weight and manufacturing complexity, commercial deployment of IME with integrated SMD components has thus far been fairly limited. This relatively slow adoption, especially within the primary target market of automotive interiors, is attributed to both the challenges of meeting automotive qualification requirements and the range of arguably simpler, less integrated alternatives such as functional film bonding (FFB). The report discusses why FFB has enjoyed faster uptake to date within the automotive sector, comparing the competing value propositions and outlining how these will evolve as IME integrates more functionality.
IME also has great potential outside the automotive sector. The ability to produce decorative, lightweight, functional components is especially compelling for aircraft interiors, where the weight reduction brings fuel savings. Other potential applications where IME offers simplification of existing HMI surfaces, or even the introduction of HMI functionality to new locations, are white goods, medical devices, countertop appliances, and even smart furniture.
The long-term target for IME is to become an established platform technology, much the same as rigid PCBs are today. Once this is achieved getting a component/circuit produced will be a simple matter of sending an electronic design file, rather than the expensive process of consulting with IME specialists that is required at present. Along with greater acceptance of the technology, this will require clear design rules, materials that conform to established standards, and crucially the development of electronic design tools.
Overview
IDTechEx has been researching the emerging printed electronics market for well over a decade. Since then, we have stayed close to the technical and market developments, interviewing key players worldwide, attending numerous conferences, delivering multiple consulting projects, and running classes and workshops on the topic. 'In-Mold Electronics 2023-2033' utilizes this experience to evaluate all aspects of this emerging manufacturing methodology for HMI surfaces.
Key aspects
This report provides the following information:
Technology trends & manufacturer analysis:
Market Forecasts & Analysis:
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