プリンテッドエレクトロニクスの技術動向と標準化動向～材料・プロセスの課題と展望～
※紙媒体で資料をご利用される場合は、書籍版とのセット購入をご検討ください。書籍版が無い【PDF商品のみ】取り扱いの調査資料もございますので、何卒ご了承ください。
調査資料詳細データ
矢野経済研究所では、2016年より大手企業等でご活躍されたシニアの方々を当社の「社外マイスター」としてお迎えし、現役時代に培った経験、知見、人脈などを矢野経済研究所の事業活動を通じて、社会に還元していただくための新たな組織を立ち上げました。エキスパートシリーズは、社外マイスターの方が執筆した、新たな切り口によるオリジナルレポートです。長年培った経験・知見による技術や開発、市場への目利き力で、従来の市場調査資料とは一味違った情報をご提供いたします。
本レポートは、弊社社外マイスターである鵜飼育弘氏（客員研究員）がとりまとめました。
調査主旨：プリンテッドエレクトロニクス（PE）は、IoT業界をリードすると予測されている技術である。PEとnon-PE（従来の製造技術）では大きな違いがある。材料の有効利用、少量多品種生産への適合性、初期投資の抑制ではPEが有利である。しかしながら、印刷適性に優れフレキシブル、ウェアラブルを可能とするインターコネクション材料、配線材料、接着剤等には従来材料とは異なる特性が求められている。また、このため評価技術の確立も含めた標準化が求められている。
調査方法：研究員による直接面談・電話・メール・ウェブ・文献調査を併用。
■掲載内容
１．はじめに
２．プリンテッドエレクトロニクス（Printed Electronics:PE）技術動向
2.1 プリンテッドエレクトロニクス（PE）とは
（図1）典型的なPEプロセス（コニカミノルタ資料）
2.2 PEの特性
（表1）PEとnon-PEの違い（コニカミノルタ資料）
2.3 PEデバイスの特性
（表2）PEプロセスの特徴（コニカミノルタ資料）
2.4 プリンテッドエレクトロニクス用インターコネクション材料
（1）インターコネクション材料
（図2）インターコネクション用材料（阪大産研資料）
（2）ウェアラブル用配線材料
（図3）低温インターコネクション（阪大産研資料）
（図4）人の各部位と動きによる歪の割合（阪大産研資料）
（表3）伸縮性基材（Toyobo資料）
（図5）ストレッチャブル配線（阪大産研資料）
３．銅インク
3.1 日油（株）
（1）銅ペーストの特徴
（表4）一般特性と耐久性（日油資料）
（表5）銅ペーストの硬化方法と導電膜の特性（日油資料）
（図6）アドフォス社NRIを用いた銅ペーストの硬化（日油資料）
（2）銅ペーストの印刷性
（図7）PET基板上への細線印刷（日油資料）
（図8）各種基板上への印刷例（日油資料）
（図9）ロータリースクリーン印刷機による連続印刷（日油資料）
（図10）連続印刷例（展示会場で筆者撮影）
（3）銅ペーストで作製した導電膜の性能
（表6）環境耐久性（日油資料）
（図11）耐マイグレーション性（日油資料）
（図12）電子部品の実装例（日油資料）
（図13）紙基板への銅インク配線とLED実装（展示会場で筆者撮影）
（4）まとめ
3.2 石原ケミカル（株）
（1）フォトシンタブル型導電性銅ナノインク
（表7）インクおよび皮膜の特性（石原ケミカル資料）
（2）導電性銅インクとフォトシンタリングプロセス
（図14）導電性銅ナノインク（石原ケミカル資料）
（図15）フォトシンタリングプロセス（石原ケミカル資料）
（図16）被膜の特性（石原ケミカル資料）
（図17）フォトシンタリング前後のパターン（ブースで筆者撮影）
（図18）各種印刷パターン例（石原ケミカル資料）
（図19）フォトシンタリング銅皮膜のめっき増膜（ブースで筆者撮影）
（図20）銅ナノインク印刷によるタッチパネル（石原ケミカル資料）
（表8）日本製紙開発品の物性（パンフレットを基に筆者作成）
（図21）PET基板上のメタルメッシュパターン（ブースで筆者撮影）
（3）まとめ
3.3 産業技術総合研究所（AIST）
（1）窒化銅とインク化
（2）窒化銅の特徴
（図22）銅系化合物（AIST資料）
（図23）窒化銅ナノ粒子（AIST資料）
（表9）窒化銅の安定性（AIST資料）
（3）光焼成に関する技術動向と窒化銅粒子インクへの適用
（表10）学術動向調査（2016.9.21現在）（AIST資料）
（表11）光焼成エネルギー比較（AIST資料）
（図24）拡散反射スペクトル（AIST資料）
（表12）窒化銅ナノ粒子の優位性（銅への転化）（AIST資料）
（表13）窒化銅ナノ粒子の優位性（導電性）（AIST資料）
（4）配線ペーストと光焼成
（図25）光焼成後の資料外観とSEM像（AIST資料）
（図26）スクリーン印刷の可能性（AIST資料）
（図27）配線ペースト化と光焼成（AIST資料）
（図28）光焼成前後のSEM像（AIST資料）
（5）まとめ
４．ウェアラブル配線材料
4.1 東洋紡の配線材料と応用
（1）配線材料
（図29）スクリーン印刷例（L/S＝200/200μm）（東洋紡資料）
（図30）ストレッチャブル導電ペーストで作製された配線（東洋紡資料）
（図31）COCOMIの特徴（東洋紡資料）
（2）生体情報計測ウェア
（図32）長距離ドライバー向け眠気検知システム（東洋紡資料）
（3）今後の展開
（図33）WSD（Wearable Smart Devices）ロードマップ（参考文献（3）
（4）まとめ
4.2 セメダイン フレキシブル/ストレッチャブル材料とその応用例
（1）低温硬化形フレキシブル弾性接着剤[SX-ECAシリーズ]
（図34）ニーズの多様化への対応（セメダイン資料）
（2）SX-ECA48シリーズ
（表14）SX-ECAシリーズの性状性能（セメダイン資料）
（図35）体積抵抗率の硬化温度・時間依存性（セメダイン資料）
（図36）接着強度の硬化温度・時間依存性（セメダイン資料）
（3）XX-ECA46LL
（表15）XX-ECA46LLの性状性能（セメダイン資料）
（図37）初期導電性発現時間（セメダイン資料）
（図38）導電耐久性（セメダイン資料）
（4）低温硬化形フレキシブル弾性ペースト[ECAシリーズ]
（図39）基材の多様化に対応（セメダイン資料）
（図40）実装工程（セメダイン資料）
（5）フレキシブル/ストレッチャブル導電ペースト[XX-ECA05/XX-ECA-PS4]
（表16）XX-ECA05/XX-ECA-PS4の性状性能（セメダイン資料）
（表17）接着性能（セメダイン資料）
（図41）繰返し伸縮時抵抗変化（セメダイン資料）
（図42）作業工程（セメダイン資料）
（図43）繰返し曲げ試験（セメダイン資料）
（図44）屈曲試験（セメダイン資料）
（6）応用
（図45）Heater Parker（セメダイン資料）
（図46）立体成型した回路サンプル（セメダイン資料）
（7）まとめ
５．標準化動向
5.1 大阪大学 産業科学研究所 教授 菅沼克昭氏の講演概要
（図47）IoTの世界と実現に必要なデバイス（阪大産研資料）
（1）PEにおける標準化
（図48）PE技術を用いて作製された商品（阪大産研資料）
（図49）日本におけるPE標準化組織（阪大産研資料）
（2）標準化の経済的利益
（3）標準化戦略
（図50）市場と標準化戦略（阪大産研資料）
（4）国際規格
（図51）IEC TC119と日本における標準化組織（阪大産研資料）
（図52）PメンバーおよびOメンバー（阪大産研資料）
（図53）TC119組織（阪大産研資料）
（表18）IEC TC119 ワーキンググループの活動状況（阪大産研資料）
（5）IEC TC119に関する今後の作業
（6）まとめ
5.2 コニカミノルタ（株）開発統括本部企画グループ課長 兵頭啓一郎氏（IEC TC110国際副幹事）の講演
（1）品質評価
（2）標準化活動
（表19）IEC TC110 WG8のプログラム（コニカミノルタ資料）
（表20）IEC TC119 WG5のプログラム（コニカミノルタ資料）
（図54）フレキシブルOLEDの機械的ストレス評価（コニカミノルタ資料）
（図55）フレキシブルOLED複合評価（コニカミノルタ資料）
（3）まとめ
６．おわりに
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