プリントエレクトロニクスは、ここ数年ですでに重要なイノベーション分野へと発展してきました。今後、ヨーロッパにおける需要はさらに高まると見込まれます。この分野に参入しようとする印刷会社は、どのような点に留意すべきでしょうか？

「プリントエレクトロニクス」と聞くと、ハイテクの印象を受けます。そして未来を感じさせます。実際、Fortune Business Insightsのアナリストたちは、2032年までにこの分野の世界売上高が695億米ドルに達し、年平均成長率は22％を超えると予測しています。

プリントエレクトロニクスの応用分野

スクリーン印刷やフレキソ印刷、さらには産業用インクジェット印刷といった手法は、主に以下の製品の製造に用いられています。

  • センサー（温度、圧力、光学）
  • 小型モバイル機器用ディスプレイ
  • 太陽電池
  • RFIDタグ
  • 電源
  • 発熱体

採用されています。多くの場合、これらは比較的単純な回路であり、フレキシブルフィルム上に、あるいは硬質基板の表面に直接、導電性ペーストを塗布することで実現されます。 代表的な用途としては、自動車・防衛、医療、ウェアラブル、発電・空調技術、さらにはプロセス制御、監視、IoT（モノのインターネット）向けの製品が挙げられます。つまり、これらはいずれも、今後も著しい成長が見込まれる事業分野です。

INO社のプリントエレクトロニクス用スクリーン印刷装置。写真：Sonja Angerer

産業におけるスクリーン印刷

産業プロセスにおける印刷技術の活用は、決して新しいことではありません。1950年代以来、ヨーロッパでは主にスクリーン印刷を用いて、ガラスのコーティングや装飾、測定機器の目盛りの印刷、部品への文字印字が行われてきました。 こうした用途は、グラフィック産業でも使用されているのと同じスクリーン印刷ラインで製造されることもあります。

時には、グラフィック用と工業用の両方のスクリーン印刷を手掛けるスクリーン印刷業者さえあります。結局のところ、スクリーンの製作方法に違いはなく、印刷工程においても、インク、機能性塗料、あるいは導電性ペーストのいずれを塗布するかは、ほとんど関係がないからです。

しかし、ここ数年、スロベニアのメーカーINOなどが提供する、プリントエレクトロニクスの製造に特化して最適化された、小型で柔軟性の高いスクリーン印刷装置が市場に次々と登場している。これらの装置は概してかなりコンパクトで、積み上げ・積み下ろし装置や乾燥ユニットなどの自動化・後処理モジュールと組み合わせることが可能です。

プリントエレクトロニクスの分野では、スクリーン印刷は主に、安価な部品を大量に生産する場合や、層厚が厚く特に堅牢な回路が求められる場合に用いられます。

少量生産やプリントエレクトロニクスの試作においては、専用のインクジェットプリンターもますます普及しつつある。スクリーン印刷工程が不要となるため、特に柔軟性が高く、高速である。主な開発企業としては、フランスのKelenn Technology社やオーストリアのProfactor社などが挙げられる。

フィルムに印刷された回路。写真：ソーニャ・アンゲラー

プリントエレクトロニクスを専門とする

グラフィック用および工業用のスクリーン印刷を並行して行うことは十分に可能ではあるものの、現在では、スクリーン印刷法を用いた電子部品の製造を手掛ける業者のほとんどが、この分野のみに特化している。

これにはいくつかの理由があります：

  • 清浄度：プリントエレクトロニクスの製造には、用途によってはほこりのほとんどない環境が必要であり、場合によってはクリーンルームさえ必要となる。
  • 安全性：プリントエレクトロニクスは、金融や防衛といった機密性の高い分野で広く活用されています。
  • 認証：多くの顧客は、プリント電子部品のサプライヤーに対し、一般的なISO認証だけでなく、その他のメーカー規格への準拠も求めています。
  • 研究開発：プリントエレクトロニクスにおいては、複雑なプロセスを新たに構築しなければならない場合が多い。
  • 二次加工：プリント基板を電子部品とするためには、端子やコネクタが必要となります。そのため、Föhrenbach社製などの自動組立機を追加で導入する必要があります。
  • 品質保証：グラフィックスクリーン印刷とは異なり、印刷された電気回路は、外観をざっと確認するだけでなく、技術的な機能についても検査する必要があります。その際、品質保証のために、個々の部品を自動的にテストすることが必要になる場合があります。

グラフィックスクリーン印刷会社の経験豊富な従業員は、たいてい最小限の研修で、プリントエレクトロニクス用の印刷用データを作成することができます。また、印刷プロセス自体も、特に単純な回路であれば、かなりうまくこなすことができます。 しかし、それ以外にも、例えば電子工学や材料科学の知識を持つ専門人材が必要となります。こうした人材は、一般的なグラフィック印刷会社には通常在籍していません。そのため、ニュルンベルクにあるMSWtech Test Center Europeのような専門のコンサルティング会社が存在しており、同センターではフレキシブルプリントエレクトロニクス向けの試験環境も提供しています。

プリント基板のコネクタ接続用自動組立機。写真：Sonja Angerer

プリントエレクトロニクス製造におけるスクリーン印刷の将来展望
プリントエレクトロニクスは、間違いなく、今後もスクリーン印刷が大きな役割を果たし続ける分野である。さらに、材料科学や印刷技術の進歩により、プリントエレクトロニクスの性能と応用範囲はさらに拡大していくだろう。

このため、現在主にグラフィックスクリーン印刷を手掛けている企業にとっても、この分野は魅力的なものとなっています。というのも、場合によっては、既存の機械を使ってでも、比較的単純な回路を製造できることがあるからです。 特に、スケール印刷の受注などを通じてすでに業界とのつながりがある場合、中堅のスクリーン印刷業者にとっても、事業分野をプリントエレクトロニクスへと拡大することは有益である可能性があります。 ただし、その前提として、専門人材や機械への投資を行う意欲があり、まったく新しい分野に積極的に取り組む姿勢が求められます。