Gedruckte und flexible Elektronik: Status, Innovationen und Aussichten, besprochen von IDTechEx

Dr Matthew Dyson
Gedruckte und flexible Elektronik: Status, Innovationen und Aussichten, besprochen von IDTechEx
Was haben elektronische Hautpflaster, flexible Dünnschicht-Photovoltaik und Autoinnenraumkonsolen gemeinsam? Sie alle werden mit gedruckter und flexibler Elektronik hergestellt, einem alternativen Ansatz zu herkömmlichen Leiterplatten, der additive Fertigung mit flexiblen Substraten kombiniert. Mit Vorteilen wie schnellem Prototyping, verbesserter Nachhaltigkeit, Möglichkeiten zur Differenzierung des Formfaktors und sogar Dehnbarkeit gewinnt die gedruckte und flexible Elektronik in einer Vielzahl von Anwendungen an Bedeutung.
 
Der neue IDTechEx-Bericht "Flexible und gedruckte Elektronik 2023-2033: Prognosen, Technologien, Märkte" bietet einen umfassenden Überblick über ein scheinbar verwirrend breites Thema. Der Bericht fasst das umfangreiche IDTechEx-Berichtsportfolio zu gedruckter/flexibler Elektronik zusammen und stützt sich auf die jahrelange Beobachtung dieser sich entwickelnden Branche. Er skizziert Innovationen, Chancen und Trends in fünf Sektoren des Marktes für gedruckte und flexible Elektronik: Automobil, Konsumgüter, Energie, Gesundheitswesen/Wellness und Infrastruktur/Gebäude/Industrie. Diese Analyse umfasst detaillierte Prognosen für 50 verschiedene Anwendungen und 40 detaillierte Unternehmensprofile.
 
Darüber hinaus werden in dem Bericht die Entwicklungen bei mehreren zugrunde liegenden Technologien beschrieben: 6 verschiedene Herstellungsmodalitäten (einschließlich In-Mold-Elektronik und flexible Hybridelektronik), 5 Materialtypen (einschließlich leitfähiger Tinten und Materialien zur Befestigung von Komponenten) und 4 Komponententypen (einschließlich flexibler ICs). Mehrere aktuelle Beispiele, die aus Interviews und Industriekonferenzen gewonnen wurden, zeigen die Richtung der Technologieentwicklung und der erfolgreichen Kommerzialisierung. Bewertungen der technologischen und kommerziellen Bereitschaft sowie zusätzliche Prognosen für Herstellungsverfahren und leitfähige Druckfarben sind ebenfalls enthalten.
 
Bewerbungsmöglichkeiten
 
Wie bei herkömmlichen Leiterplatten gibt es auch für gedruckte und flexible Elektronik Anwendungen in den meisten vertikalen Märkten. So gibt es bereits elektronische Hautpflaster mit leitfähigen Tinten für Elektroden und Kontakte sowie gedruckte druckempfindliche Einlegesohlen zur Überwachung des Gangbildes. Die Konformität eignet sich für den Innenraum von Kraftfahrzeugen, wo gedruckte/flexible Elektronik für Beleuchtung, Heizung und berührungsempfindliche Schnittstellen verwendet wird. Die organische Photovoltaik erlebt eine Renaissance, mit jüngsten kommerziellen Beispielen sowohl für die Gebäudeintegration als auch für die Energiegewinnung in Innenräumen. Auf gedruckter Elektronik basierende Sensoren für die Verfolgung von Vermögenswerten und die vorbeugende Wartung versprechen niedrige Produktionskosten und neuartige Formfaktoren für spezifische Anforderungen.
 
Neuerungen
 
Gedruckte und flexible Elektronik stellt einen grundlegend anderen Fertigungsansatz dar, bei dem die subtraktive Entfernung von laminiertem Kupfer durch die additive Aufbringung von leitfähiger Tinte ersetzt wird. Dies reduziert den Abfall und erleichtert die digitale Fertigung mit den damit verbundenen Vorteilen der schnellen Prototypenerstellung und unkomplizierten Designanpassungen. Der Bericht bewertet eine Reihe von Fertigungsinnovationen und ihre Aussichten, die von vollständig additiver 3D-Elektronik über In-Mold-Elektronik bis hin zu neuen digitalen Druckverfahren mit Auflösungen von nur 1 μm reichen.
 
Materialinnovationen sind die Grundlage für viele neue Hardwaretechnologien, und die gedruckte Elektronik bildet da keine Ausnahme. Leitfähige Tinten sind die Grundlage dieser Technologie. Dutzende von Unternehmen entwickeln Tinten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Eigenschaften. Vorherrschend sind zähflüssige Tinten auf Silberflockenbasis für den Siebdruck, aber Alternativen wie Tinten mit und ohne Nanopartikel gewinnen für spezielle Anwendungen wie die EMI-Abschirmung zunehmend an Bedeutung. Ein besonders bemerkenswerter Trend ist die Entwicklung von Kupfertinte, die eine erhebliche Kostenreduzierung im Vergleich zu ihren silbernen Gegenstücken verspricht. Zu den weiteren spezialisierten Materialien gehören Lötmittel mit ultraniedriger Temperatur und feldausgerichtete anisotrope leitfähige Klebstoffe, mit denen Bauteile wie LEDs sicher auf billigeren, thermisch anfälligen Substraten angebracht werden können. Darüber hinaus erfordern viele Sensoren spezielle Materialien, wie druckbare piezoelektrische Polymere für die Schwingungsmessung und funktionalisierte Kohlenstoffnanoröhren für die Ionendetektion.
 
Während die ursprüngliche Vision für gedruckte und flexible Elektronik darin bestand, jeden Aspekt des Schaltkreises, einschließlich des integrierten Schaltkreises, zu drucken, wurde dies weitgehend durch die flexible Hybridelektronik (FHE) verdrängt, die gedruckte und montierte Funktionen kombiniert. Dadurch ergeben sich Möglichkeiten für flexible integrierte Schaltungen, Batterien und Displays.
 
Faktoren, die die Einführung von gedruckter und flexibler Elektronik motivieren. Quelle: IDTechEx
 
Auf Fachwissen aufbauen
 
IDTechEx erforscht die Entwicklungen auf dem Markt für gedruckte und flexible Elektronik seit mehr als einem Jahrzehnt. Seitdem hat IDTechEx die technischen und kommerziellen Entwicklungen aufmerksam verfolgt, Interviews mit den wichtigsten Akteuren weltweit geführt, jährlich an Konferenzen wie der FLEX und der LOPEC teilgenommen, zahlreiche Beratungsprojekte durchgeführt und Kurse/Workshops zu diesem Thema veranstaltet. "Flexible und gedruckte Elektronik 2023-2033: Prognosen, Technologien, Märkte" nutzt diese Erfahrung und Expertise, um das Wissen und die Erkenntnisse von IDTechEx über das gesamte Feld zusammenzufassen.
Weitere Informationen, einschließlich Musterseiten zum Herunterladen, finden Sie unter www.IDTechEx.com/PE.