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フレキシブル＆プリンテッドエレクトロニクス2023-2033年：予測、技術、市場Flexible & Printed Electronics 2023-2033: Forecasts, Technologies, Markets 「フレキシブル＆プリンテッドエレクトロニクス 2023-2033年： 予測、技術、市場」は、エレクトロニクスへの新たなアプローチにおけるトレンドとイノベーションを調査・評価したものです。IDTechExの広範なプ... もっと見る
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サマリー
「フレキシブル＆プリンテッドエレクトロニクス 2023-2033年： 予測、技術、市場」は、エレクトロニクスへの新たなアプローチにおけるトレンドとイノベーションを調査・評価したものです。IDTechExの広範なプリント／フレキシブルエレクトロニクスに関するレポートポートフォリオを要約し、この発展途上の業界を長年にわたって追跡調査した結果をもとに、プリント／フレキシブルエレクトロニクス市場の5分野（自動車、消費財、エネルギー、ヘルスケア／ウェルネス、インフラ／ビルディング／産業）におけるイノベーション、機会、トレンドについて概説しています。この分析には、50の異なるアプリケーションの詳細な予測も含まれています。
さらに、プリンテッドフレキシブルエレクトロニクス市場の様々な側面における開発についても概説しています： 6種類の製造方法（インモールドエレクトロニクスやフレキシブルハイブリッドエレクトロニクスを含む）、5種類の材料（導電性インクや部品取り付け材料を含む）、4種類の部品（フレキシブルICを含む）。技術開発の方向性と商業化の成功を示す複数の事例が、技術的および商業的な準備の評価とともに提供されています。また、製造方法と導電性インクに関する追加予測も行っています。
プリンテッド／フレキシブルエレクトロニクスの動機
従来のエレクトロニクス製造は、銅ラミネートを選択的にエッチングしてPCB（プリント回路基板）上に導電性トレースを残すもので、確立されたユビキタス技術である。では、なぜプリント／フレキシブルエレクトロニクスが必要なのでしょうか？
主な利点は、フレキシブル（伸縮可能）なフォームファクターと大面積の生産能力であると言えるでしょう。ポリイミド基板にエッチングされた銅ラミネートを使用したフレキシブルPCBは確立されたアプローチですが、コンポーネントはしばしば、標準的なシート・ツー・シート方式で「リジッドアイランド」にマウントされています。
アプリケーションの可能性
従来のPCBと同様に、プリンテッド＆フレキシブルエレクトロニクスは、多くの市場垂直方向でアプリケーションを見つけることができます。本レポートでは、5つの垂直市場ごとに市場を予測し、特定のアプリケーションごとにさらに細分化しています。最も商業的に有望で革新的なアプリケーションを例示し、基礎となるアプリケーションの現状と見通しを図解しています。
プリント／フレキシブルエレクトロニクスの柔軟性と伸縮性により、この技術はウェアラブルアプリケーションに非常に適している。電極や接点に導電性インクを使用したエレクトロニクス皮膚パッチはすでに発売されており、歩行モニタリング用のプリント感圧インソールもあります。
また、差別化のチャンスとして注目されている自動車内装も、大きな注目を集めているアプリケーション分野です。プリンテッド／フレキシブルエレクトロニクスは、タッチセンサー、暖房、照明などを統合した大面積のコンフォーマル機能を実現するのに適している。
もちろん、持続可能性の向上は多くの新技術の原動力であり、プリンテッドエレクトロニクスもその例に漏れない。有機太陽電池は、数年前までは困難な状況にありましたが、現在ではルネッサンスを迎えています。
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フレキシブル＆プリンテッドエレクトロニクス 2023-2033」に含まれるトピックス： 予測、技術、市場」に掲載されています。出典 IDTechEx
製造方法
プリンテッド／フレキシブル・エレクトロニクスの利点は、新しいアプリケーションの実現にとどまりません。積層銅の減法的除去を導電性インクの加法的堆積に置き換えた、根本的に異なる製造方法です。これにより、廃棄物が削減され、デジタル製造が容易になり、ラピッドプロトタイピングや簡単なデザイン調整といった関連する利点が得られます。
本レポートでは、完全積層3Dエレクトロニクスからインモールドエレクトロニクス、新たなデジタル印刷法まで、さまざまな製造イノベーションとその展望を評価しています。注目すべき事例、利点と課題、および以下を含みます。
材料イノベーション
材料イノベーションは、多くの新興ハードウェア技術を支えており、プリンテッドエレクトロニクスも例外ではありません。導電性インクがこの技術を支えており、数十社がさまざまな組成と属性を持つインクを開発しています。スクリーン印刷用の銀フレークベースの粘性インクが主流ですが、EMIシールドのような特定の用途では、ナノ粒子や粒子を含まないインクなどの代替品が人気を博しています。特に注目すべきは銅インクの開発で、銀インクと比較して大幅なコストダウンが期待できます。これは長い間の願望でしたが、技術開発によって酸化の問題がほぼ解決され、銅インクは商業的に採用される寸前まで来ています。
その他の特殊材料も、プリンテッド／フレキシブル・エレクトロニクスを実現する上で重要な役割を担っています。たとえば、超低温はんだやフィールドアライメント型異方性導電接着剤などの新しい部品取り付け材料は、LED のような部品を、安価で熱に弱い基板にしっかりと取り付けることができるようにします。さらに、多くのセンサーは、振動検知用の印刷可能な圧電ポリマーやイオン検知用の機能化カーボンナノチューブなど、特殊な材料を必要とします。
フレキシブルな部品
プリンテッドエレクトロニクスとフレキシブルエレクトロニクスの当初の構想は、集積回路を含む回路のあらゆる側面を印刷することでしたが、これはフレキシブルハイブリッドエレクトロニクス（FHE）にほぼ取って代わられました。このアプローチでは、プリンテッドロジックがシリコンに対抗するのは難しいと考え、集積回路を搭載しながら導電性トレースやセンサーなどの部品を印刷することで、「両者の良いとこ取り」を目指します。
もちろん、リジッドコンポーネントを搭載すると、薄膜フレキシブルフォームファクターはある程度損なわれます。特に大型のコンポーネントの場合はそうです。そのため、フレキシブルIC、バッテリー、ディスプレイ、さらにはセンサーなどを単独で製造し、フレキシブル基板に実装する機会があります。
フレキシブルエレクトロニクスの機能の多くと同様に、一般に、従来の性能指標の最適化よりも、フレキシブルなフォームファクターの実現、コストの削減、持続可能性の向上が重視されています。例えば、フレキシブル金属酸化物ICは、RFIDタグのコスト削減に貢献し、将来的にはスマートパッケージングアプリケーション向けにさらなる機能を追加することができます。
専門知識の構築
IDTechExは、10年以上にわたってプリンテッドエレクトロニクスとフレキシブルエレクトロニクス市場の開発を調査してきました。それ以来、世界中の主要なプレーヤーにインタビューを行い、FLEXやLOPECなどの会議に毎年参加し、複数のコンサルティングプロジェクトを提供し、このテーマに関するクラスやワークショップを開催するなど、技術および商業の発展に密着してきました。'Flexible & Printed Electronics 2023-2033： 技術、市場、予測」は、この経験と専門知識を活用し、この分野全体にわたるIDTechExの知識と洞察力をまとめたものです。
目次
Summary
この調査レポートでは、2023-2033年の完全積層3Dエレクトロニクスからインモールドエレクトロニクス、新たなデジタル印刷法まで、さまざまな製造イノベーションとその展望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
'Flexible & Printed Electronics 2023-2033: Forecasts, Technologies, Markets' explores and evaluates the trends and innovations across this emerging approach to electronics. By summarizing IDTechEx's extensive printed/flexible electronics report portfolio, and drawing on years of following this developing industry, the report outlines innovations, opportunities, and trends across 5 sectors of the printed and flexible electronics market: automotive, consumer goods, energy, healthcare/wellness, and infrastructure/buildings/industrial. This analysis includes granular forecasts of 50 distinct applications.
Additionally, the report outlines developments across multiple aspects of the printed and flexible electronics market: 6 distinct manufacturing modalities (including in-mold electronics and flexible hybrid electronics), 5 material types (including conductive inks and component attachment materials) and 4 component types (including flexible ICs). Multiple examples showing technology development directions and successful commercialization are provided, along with assessments of technological and commercial readiness. Additional forecasts for manufacturing methods and conductive inks are also provided.
Motivation for printed/flexible electronics
Conventional electronics manufacturing, in which copper laminate is selectively etched to leave conductive traces on a PCB (printed circuit board), is a well-established and ubiquitous technology. So why is printed/flexible electronics needed?
Arguably the main benefits are the flexible (and potentially stretchable) form factor combined with the ability to produce large areas. While flexible PCBs using etched copper laminate on a polyimide substrate are an established approach, components are often mounted on 'rigid islands' using standard sheet-to-sheet methods.
Application opportunities
As with conventional PCBs, printed and flexible electronics finds applications in many market verticals. The report forecasts the market for each of 5 verticals, with further segmentation by specific application. Illustrative examples showcase the most commercially promising and innovative applications, while the status and prospects of the underlying applications are illustrated.
The flexibility and stretchability of printed/flexible electronics makes the technology extremely well suited to wearable applications. Electronics skin patches utilizing conductive inks for electrodes and contacts are already available, as are printed pressure sensitive insoles for gait monitoring.
Another application sector seeing extensive traction is automotive interiors, which is increasingly regarded as an opportunity for differentiation. Printed/flexible electronics is well suited to producing large area, conformal functionality to enable integrated touch sensing, heating, and lighting.
Improving sustainability is of course a driver for many emerging technologies, and printed electronics is not different. After some challenging years organic photovoltaics is seeing a renaissance, with
Topics included within the 'Flexible & Printed Electronics 2023-2033: Forecasts, Technologies, Markets'. Source IDTechEx
Manufacturing methods
The benefits of printed/flexible electronics go beyond enabling new applications. It is a fundamentally different approach to manufacturing, replacing subtractive removal of laminated copper with additive deposition of conductive ink. This reduces waste and facilitates digital manufacturing with the associated benefits of rapid prototyping and straightforward design adjustments.
The report evaluates a range of manufacturing innovations and their prospects, ranging from fully additive 3D electronics to in-mold electronics and emerging digital printing methods. This includes notable examples, benefits and challenges, and
Material innovations
Material innovations underpin many emerging hardware technologies, and printed electronics is no exception. Conductive inks underpin the technology, with dozens of companies developing inks with a range of compositions and attributes. Viscous silver-flake based ink for screen printing dominates, but alternatives such as nano-particle and particle-free inks are gaining traction for specific applications such as EMI shielding. An especially notable trend is the development of copper ink, which promises a substantial cost reduction over its silver counterparts. This has long been an aspiration, but technical developments have largely resolved difficulties with oxidation leaving copper inks on the verge of commercial adoption.
Other specialty materials also play an important role in enabling printed/flexible electronics. For example, emerging component attachment materials such as ultra-low temperature solder and field-aligned anisotropic conductive adhesives enable components such as LEDs to be securely attached to cheaper, thermally fragile substrates. Furthermore, many sensors require specialist materials, such as printable piezoelectric polymers for vibration sensing and functionalized carbon nanotubes for ion detection.
Flexible components
While the original vision for printed and flexible electronics was to print every aspect of the circuit, including the integrated circuit, this has largely been supplanted by flexible hybrid electronics (FHE). This approach accepts that printed logic will struggle to compete with silicon, instead aiming for the 'best of both worlds' by printing conductive traces and potentially components such as sensors while mounting integrated circuits.
Of course, mounting rigid components compromises the thin-film flexible form factor to some extent, especially for larger components. As such, there is an opportunity for flexible ICs, batteries, displays and even some sensors that are manufactured independently and then mounted onto flexible substrates.
As with much of the functionality within flexible electronics, the emphasis is generally on achieving a flexible form factor, reducing costs, and improving sustainability rather than optimizing conventional performance metrics. For example, flexible metal oxide ICs can help reduce the costs of RFID tags, and in the future add more functionality for smart packaging applications.
Building on expertise
IDTechEx has been researching developments in the printed and flexible electronics market for well over a decade. Since then, we have stayed close to technical and commercial developments, interviewing key players worldwide, annually attending conferences such as FLEX and LOPEC, delivering multiple consulting projects, and running classes/ workshops on the topic. 'Flexible & Printed Electronics 2023-2033: Technologies, Markets, Forecasts' utilizes this experience and expertise to summarize IDTechEx's knowledge and insight across the entire field.
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