Intégrer des fonctions électroniques : IDTechEx se demande si cela en vaut la peine

Dr Matthew Dyson
Intégrer des fonctions électroniques : IDTechEx se demande si cela en vaut la peine
L'intégration de multiples fonctionnalités au sein d'une seule entité promet des appareils plus simples et plus efficaces, sans pour autant compromettre les capacités. Les smartphones en sont un bon exemple : cartes, agendas, téléphones, appareils photo, consoles de jeux, etc. sont intégrés dans un seul appareil compact. Cependant, le smartphone lui-même est sans doute un chef-d'œuvre d'emballage, contenant de nombreux composants différents provenant de différents fournisseurs et montés sur un châssis.
 
Et si, au lieu d'assembler de nombreux composants subsidiaires et d'assurer la connectivité électrique, la fonctionnalité était intégrée dans l'objet lui-même ? C'est la promesse de l'"électronique 3D", où les frontières entre la conception mécanique et électrique s'estompent et où les composants intègrent la fonctionnalité électronique. Cette approche peut être appliquée à de nombreuses échelles de longueur, la fonctionnalité électronique prenant la forme d'encres conductrices et les composants étant appliqués à la surface des objets en 3D (on parle alors d'une "additivité partielle") ou incorporés en interne (on parle alors d'une "additivité totale", qui s'apparente à l'impression en 3D avec l'électronique incluse).
 
L'électronique entièrement ou partiellement additive est applicable à de nombreuses applications et couvre une large gamme d'échelles de longueur. Source : IDTechEx : IDTechEx
 
L'électronique dans le moule (IME) est une troisième approche de la production d'électronique intégrée, généralement sous la forme de surfaces intelligentes avec éclairage intégré et capteurs tactiles capacitifs. Avec l'IME, des encres conductrices sont imprimées et des composants sont éventuellement montés sur une surface plane qui est ensuite thermoformée et enfermée par moulage par injection.
 
Avantages et défis
 
L'intégration d'une fonctionnalité électronique dans une pièce fermée par le biais de l'électronique entièrement additive ou IME offre une proposition de valeur convaincante : moins de pièces, moins de connexions, des chaînes d'approvisionnement plus simples, un assemblage minimal, un poids plus faible et une durabilité améliorée. La possibilité d'accéder à ces avantages avec des méthodes de fabrication établies telles que la sérigraphie, le thermoformage et le moulage par injection signifie que l'IME a suscité un grand intérêt de la part des équipementiers dans de nombreux secteurs et des fournisseurs de matériaux. Mais y a-t-il un inconvénient à intégrer des fonctionnalités électroniques ? Après tout, le collage de feuilles fonctionnelles, une approche concurrente de l'IME avec moins d'intégration qui permet également des interfaces tactiles rétroéclairées, a gagné une traction commerciale considérable et est déployé dans de nombreux véhicules aujourd'hui.
 
Le principal défi pour les méthodes d'électronique embarquée telles que l'IME réside sans doute dans le fait que le produit des rendements individuels détermine le rendement global de la production. Ainsi, le rendement de chaque processus constitutif, y compris ceux qui sont purement décoratifs, doit être extrêmement élevé - en cas de problème à l'une des étapes du processus, la pièce entière doit être mise au rebut. IDTechEx a appris que les plus grands problèmes de rendement pour les surfaces fonctionnelles sont liés à la production d'un extérieur décoratif noir brillant plutôt qu'à l'électronique elle-même.
 
Le deuxième défi lié à l'intégration des fonctionnalités électroniques est la reconfiguration des chaînes d'approvisionnement. Si les différents composants sont assemblés, chaque pièce, et donc chaque fournisseur, peut être changée indépendamment. En revanche, si tous les composants sont intégrés dans une pièce unique par le biais de l'IME ou de l'électronique entièrement additive, la compatibilité mutuelle doit être assurée, ce qui réduit la facilité de changement de fournisseur et peut entraîner une augmentation des prix des composants.
 
Quand l'intégration des fonctionnalités vaut-elle la peine ?
 
Pour déterminer le moment où l'intégration des fonctionnalités offerte par l'EMI est la plus intéressante, il faut tenir compte de deux paramètres : le degré d'intégration et le volume de production. L'obtention des rendements élevés requis et la reconfiguration de la chaîne d'approvisionnement imposent des coûts initiaux élevés, mais peuvent réduire les coûts variables car moins de matériaux sont utilisés et moins d'assemblage est nécessaire. En outre, une intégration plus poussée, telle que l'incorporation de circuits intégrés (CI) dans les pièces de l'EMI pour fournir une capacité de traitement, réduit encore les coûts des matériaux et de l'assemblage.
 
Avantages d'une plus grande intégration des fonctionnalités pour l'électronique dans le moule (IME). Source : IDTechEx : IDTechEx
 
IDTechEx suggère donc que l'électronique intégrée, qu'elle soit IME ou entièrement additive, aura une proposition de valeur plus élevée à mesure que le volume de production et l'étendue de l'intégration des fonctionnalités augmenteront.
 
Informations complémentaires
 
Les rapports d'IDTechEx "Electronique 3D/Electronique additive 2022-2032" et "In-Mold Electronics 2023-2033" fournissent un aperçu complet de ces méthodologies de fabrication émergentes. S'appuyant sur des entretiens avec des entreprises et des visites de conférences, les deux rapports évaluent les processus techniques concurrents, les exigences en matière de matériaux et les applications. Chaque rapport comprend des prévisions de marché sur 10 ans, segmentées par technologie et secteur d'application, exprimées à la fois en chiffre d'affaires et en surface/volume.