Elektronikfertigung: Additiv, digital und durchsatzstärker — das sind die Trends

• Lässt sich die Elektronikfertigung für unser digitales, umweltbewusstes Zeitalter umgestalten?
• Der neue IDTechEx-Bericht „Herstellung gedruckter Elektronik 2023-2033“ untersucht eine breite Palette von Fertigungsinnovationen.
• Diese könnten eine additive, digitale und durchsatzstärkere Elektronikproduktion über viele Längenskalen hinweg ermöglichen.

Auf der Grundlage von Interviews und Gesprächen mit über 40 Unternehmen analysiert der IDTechEx-Bericht „Herstellung gedruckter Elektronik 2023-2033“ Entwicklungen, Übergänge und technologische Innovationen in der Elektronikfertigung. Er bewertet die Eigenschaften, den Bereitschaftsgrad, die Anwendungsfälle, die Akteure und die Marktnachfrage für analogen und digitalen Druck. Außerdem beleuchtet er die Motivation, die Herausforderungen und die unterstützenden Technologien, die mit dem Übergang zur Fertigung verbunden sind.

Übergang zur R2R-Fertigung

Die Kompatibilität mit der schnellen Rolle-zu-Rolle-Fertigung (R2R) wird gemeinhin als zentrales Wertversprechen der gedruckten/flexiblen Elektronik angeführt. Durch die Nutzung von Methoden aus dem konventionellen Grafikdruck wird die R2R-Fertigung kostensensitive Großserienanwendungen wie intelligente Verpackungen und elektronische Hautpflaster ermöglichen. Darüber hinaus ist der hohe Durchsatz der R2R-Elektronik ideal für die Herstellung großflächiger Geräte wie Photovoltaik-Paneele, Beleuchtungen und Außenanzeigen geeignet.

Bislang ist die Elektronikfertigung mit R2R (mit Ausnahme von RFID) jedoch weitgehend auf Forschungszentren und Pilotlinien beschränkt geblieben. Zu den Herausforderungen, die mit der Einführung der R2R-Elektronikfertigung verbunden sind, gehören die Schaffung eines ausreichenden Auftragsvolumens, die Qualitätskontrolle und die Befestigung der Komponenten. Der Bericht geht auf diese Probleme ein. Er skizziert dabei aufkommende Lösungen wie Digitaldruck mit hohem Durchsatz, kontaktlose Inline-Leitfähigkeitsmessung und photonisches Löten.

Digitale Druckverfahren für die Elektronikfertigung

Während bei der R2R-Fertigung in der Regel herkömmliche analoge Grafikdruckverfahren (zum Beispiel Flexodruck) zum Einsatz kommen, liegt ein Großteil der Innovation bei den digitalen Beschichtungsmethoden, die ein schnelles Prototyping ermöglichen und die Herstellung von High-Mix-Low-Volume-Produkten (HMLV) erleichtern. Besonders hervorzuheben ist der laserinduzierte Vorwärtstransfer (LIFT). Er vereint in sich die Vorteile von Tintenstrahl, Siebdruck und direkter Laserstrukturierung. Dieses digitale Verfahren kann viskose Tinten verarbeiten und hat einen hohen Durchsatz, da es optisch gesteuert wird. Es lässt sich sogar auf nicht ebenen Oberflächen einsetzen, denn es ist ein berührungsloses Verfahren.

Andere neue Druckverfahren zielen darauf, die additive digitale Fertigung auf Längenmaße zu bringen, die derzeit mit subtraktiven Verfahren erreicht werden. Der elektrohydrodynamische Druck (EHD), bei dem mit Hilfe eines elektrischen Feldes bis zu 1 Mikrometer schmale Spuren erzeugt werden, gewinnt allmählich an kommerzieller Bedeutung für das Prototyping und Reparaturen. Darüber hinaus entwickeln mehrere Unternehmen Mehrdüsensysteme mit MEMS-Druckköpfen (mikroelektromechanische Systeme). Somit wollen sie den seit langem bestehenden Zielkonflikt zwischen Durchsatz und Viskosität etwas abmildern.

Die wichtigsten Fragen werden im IDTechEx-Bericht beantwortet:

*Welche Möglichkeiten gibt es für die Herstellung gedruckter/flexibler Elektronik in verschiedenen Längenmaßstäben und mit unterschiedlichem Durchsatz?

*Was sind die Vorteile der additiven gegenüber der subtraktiven Fertigung?

*Welche neuen Fertigungstechnologien für gedruckte/flexible Elektronik gibt es, und wie weit sind sie technologisch und kommerziell entwickelt?

*Welche Herausforderungen sind mit der Einführung der R2R-Elektronikfertigung verbunden? Wie können diese gelöst werden?

*Welche Fertigungstechnologien sind für die jeweilige Anwendung am besten geeignet?

*Wer sind die Hauptakteure, die die einzelnen Fertigungstechnologien herstellen? 

*Wie sind sie im Vergleich?              

*Welche Innovationen gibt es bei der Platzierung und Befestigung von Komponenten, die eine flexible Hybridelektronik ermöglichen?

Ausblick

Es ist eine aufregende Zeit für gedruckte/flexible Elektronik, mit mehreren Beispielen, die im letzten Jahr kommerziell eingeführt wurden. Die in diesem Bericht vorgestellten Fertigungsinnovationen werden die Rolle-zu-Rolle-, die additive und die digitale Elektronikfertigung für Anwendungen von elektronischen Hautpflastern bis hin zu fortschrittlichen Halbleiterverpackungen ermöglichen.

IDTechEx verfügt über 20 Jahre Erfahrung im Bereich der gedruckten und flexiblen Elektronik, einschließlich der Druck- und Herstellungsverfahren. Unsere Analysten haben die neuesten Entwicklungen in der Technologie und den damit verbundenen Märkten genau verfolgt, indem sie viele Ausrüstungslieferanten und Produktentwickler befragt haben und jährlich an mehreren Konferenzen für gedruckte Elektronik wie LOPEC und FLEX teilnehmen.

„Herstellung gedruckter Elektronik 2023-2033” bietet ein umfassendes Bild der Fertigungslandschaft für diese aufstrebende Technologie und hilft bei Entscheidungen in der Produktentwicklung und bei der Ausweitung auf die Massenproduktion.

Weitere Informationen: https://www.idtechex.com/en/research-report/manufacturing-printed-electronics-2023-2033/916

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