フィルムデバイスの活用事例

私たちの身近で幅広く活躍するフィルムデバイス

厚さ100μmほどのフィルム基材の上に電気的機能を付加したフィルムデバイスの最大の特徴は、薄くて柔軟なこと、また透明な電子部品を形成できることです。

情報機器や自動車、医療機器、産業機器など、さまざまな分野で活躍するフィルムデバイスを紹介します。

フィルムデバイスの活用事例

センシングデバイス

センサーは、フィルムデバイスが最も活躍している分野です。

なかでもスマートフォンや家庭用ゲーム機の画面に使用されているタッチパネルは、フィルムタイプのセンサーとして最も成功している例のひとつです。

抵抗膜方式、静電容量方式のタッチパネルにはITOなどの透明導電膜をパターニングしたタッチセンサーが使用されています。

タッチセンサーはもともとガラス基材上に形成されるのが一般的でしたが、フィルムを基材に使用したことで「割れない、軽い、薄い、曲げられる」といった新しい価値が提供されるようになりました。

NISSHAの静電容量方式タッチパネルの詳細はこちら

接触を検知するセンサーとしては、押圧を検知する圧力センサーや、摩擦力などを検知する3軸力覚センサーでも、フィルムタイプのセンサーが紹介されています。

圧力に応じて抵抗が変化する感圧カーボン材料や、ピエゾ素子のような特殊な感圧材料を使用する圧力センサー。Cu合金の配線の歪みを検出するひずみゲージ。また、タッチパネルで利用されている抵抗膜方式や静電容量方式を応用した力覚センサーなど。

フィルムタイプの力覚センサーの種類は使用目的に応じて多岐にわたります。印刷技術によってフィルム上にセンサー素子を形成した力覚センサーはロボットや車載製品などの電子機器への組み込みが容易にできることが特徴です。

また薄くて柔軟な特徴を活かしてウェアラブルデバイスへの応用も検討されています。

NISSHAのフォースセンサーの詳細はこちら

摩擦せん断センサーの詳細はこちら

Cu合金薄膜の電極は、温度センサーにも利用されます。また、最近は有機半導体をフィルム上にパターニングした光センサーも開発が進んでいます。

これらのセンサーデバイスは脈拍計や指紋認証デバイス、デジタルカメラなどの電子機器の薄型化、ウェアラブル化のコア技術として期待がされています。

機能部品

フィルム化されている電子部品はセンサー以外にも有ります。

ひとつはヒーターです。耐熱性のあるフィルム上にCuなどの配線を形成したフィルムヒーターは自動車や住宅の窓などの融雪や曇り止めの目的で広く普及しています。ヒーターに使用される導電材料は、Cuの微細配線かITO膜が一般的です。Cu配線は昇温速度が速いことが特徴です。ただし、近くで見ると配線が視認できてしまう欠点が有ります。

ITOヒーターは配線が見えるという問題は有りませんが、電気抵抗が高いために昇温に時間がかかる点に注意が必要です。

NISSHAでは昇温性と透明性に優れるフィルムヒーターを開発しています。詳細はこちら

フィルムアンテナも自動車用などで多く利用されているデバイスです。

ガラス窓などに貼り付けて使用されるのが一般的ですが、最近では樹脂成型品の中にフィルムアンテナを組み込む技術も開発されています。

インモールドエレクトロニクス(IME)と呼ばれる技術で、射出成形と同時にフィルムアンテナを成形品に融着します。

インモールドエレクトロニクスは情報機器や家電製品の省スペース化に貢献する技術です。また、最近、衣料品販売店などの自動精算機で使用されているRFIDにもフィルムアンテナが利用されています。

業務の効率化や労働力確保の難しさなどから、RFIDは今後さらに活躍の場を広げていきそうです。

NISSHAのインモールドエレクトロニクス(IME)の詳細はこちら

有機ELを利用したフレキシブルディスプレイの開発もフィルムデバイスが期待されている分野のひとつです。

ロールスクリーン型のディスプレイや、フィルム状のサイネージなどさまざまな用途での活用が考えられる技術です。

 

医療の分野でもフィルムデバイスは活躍しています。

血糖値センサーのセンサーストリップではカーボンなどの電極材料と反応酵素をPETフィルムの上にパターニングしたセンサーが使用されています。また、心電計や低周波治療器に使用されているゲル電極は、エラストマー状のフィルム基材の上に電極材料と吸着ゲルをコーティングしたものです。

さらに医療研究で使用されるマイクロ流体チップ(Lab-on-a-chip)では、血液などの検体からターゲット物質を抽出するためにITOやCu、Auなどでパターニングされたセンサー電極が利用されています。

電送部品としての期待

製品の軽量化、薄型化が進む中で、自動車のワイヤーハーネスのような電送用ケーブルやフレキシブル基板を薄膜化、省スペース化したいというニーズは高まっています。

電送用の配線を薄いフィルム上に形成して外装部品に貼り付けることで、ケーブルを内蔵するスペースを不要にし、製品を軽量化する技術に期待が高まっています。

しかし、フィルムデバイスの電送部品への応用は電気特性や耐久性の面で開発途上です。

配線として機能するための低抵抗な導電材料とそのパターニング技術、さらには屋外使用などの過酷な環境に耐えるフィルム基材の開発が進められています。

活躍の場を広げるフィルムデバイス

IoTや5G技術など、情報技術が発展するなかでデバイスの軽量薄型化、ウェアラブル化はますます加速していきます。フィルムデバイスの技術は情報化社会を支えるコア技術として、その重要性を増しています。

NISSHAのフィルムデバイスへのアプローチ

独特のパターニング技術

  • 500mm幅の大面積フィルム上にパターニングするロールtoロールプロセス
  • フィルムの両面にセンサーパターンを形成できるフォトエッチングプロセス
  • 厚さ数百nm ~ 数十umのCu膜材料のパターニング加工

さまざまな納入形態に対応するモジュール加工技術

  • フィルムデバイスと成形品、ガラスカバーなどを一体化したモジュール提供
  • 用途に応じた適切なコントローラーICの選定

フィルムデバイス開発のさまざまなニーズにお応えします。詳細はこちら

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