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「技術情報」の記事
Elephantech の製造や開発などの技術情報を中心にいろいろな角度から情報を発信します。
技術に関するよくある質問への回答(FAQ)
弊社社長清水がXに、技術に関するよくある質問への回答(FAQ)を投稿しました｡ こちらの内容について、改めてご紹介したいと思います。 そもそもどういう技術? 基材に銅ナノ粒子インクをインクジェット印刷したあと、乾燥・焼結し、めっきで銅膜を成長させることで、配線を形成する技術です。それにより、既存のPCB製造の標準技術であるサブトラクティブ法（銅箔の不要な部分をエッチングする方法）に比べて、大幅に省材料化が可能となります。 ▶ 金属インクジェット印刷技術で、製品性能は変わらず環境負荷を大幅に削減 印刷って昔からあるよね？例えばスクリーン印刷配線や回路3Dプリンターとの違いは？ その通りで、印刷配線自体は昔からあります。（「銀ペースト スクリーン印刷」などで検索するとたくさんでてきます。） 最大の違いは、通常の印刷配線が印刷のみで配線を形成するのに対して、弊社技術は印刷とめっきを組み合わせたハイブリッド法だという点です。それによる最大の違いは抵抗値（電気の通りにくさ）です。次の項目でも記載しますが、印刷だけで通常の配線と同等の体積抵抗率を実現することは不可能です。そのため、これまでの印刷配 […]
【トヨタ技術会「技術者の一日」】特別講演会登壇レポート
8月8日、愛知県豊田市のトヨタ自動車本社においてトヨタ技術会「技術者の一日」開催され、弊社清水が “人類を10年早く、前へ。～持続可能なものづくりへの挑戦～” という題目で特別講演会を行いました。 当日の講演では、会場、WEB 参加 延べ 1,000名を超える方々にご参加いただいたとのことです。講演の画像を拝見しますと会場の熱気が伝わってくるようです。 トヨタ自動車トヨタ技術会および関係者の皆様には、今回の登壇の機会を作っていただきましたことを心より御礼申し上げます。 撮影および画像提供：トヨタ技術会様 トヨタ技術会様から登壇の記念に似顔絵を頂戴しました！絵の中には清水の似顔絵の他、弊社のロゴや、弊社P-Flex🄬 の基板がうまく組み込まれています。細やかなお心遣いが大変嬉しく大切に飾らせていただこうと思っております。（クリックすると拡大画像をご覧いただけます。）
【P-Flex® を使うメリット】フレキシブル基板でMEMSマイクの周波数特性をあげる
MEMSマイクにP-Flex®を活用するメリットについて MEMSマイクは小型で大量生産に向いていることからスマートフォンを始め各種機器に採用されています。その形状の多くは表面実装タイプでPCBに実装されます。 トップポート型とボトムポート型 MEMSマイクには音を取り込むためにケースに小さな穴が開けられています。トップカバー側に穴がある場合はトップポート型、PCB側にある場合はボトムポート型と呼ばれています。こちらの図はCirrus Logic社のアプリケーションレポートに掲載されているMEMSマイクの断面図です。（左：トップポート型、右：ボトムポート型） https://www.mouser.com/catalog/additional/Cirrus Logic_WAN0284_v1.1.pdf 薄く形状自由度が高いP-Flex®を使う2つのメリット サウンドのパフォーマンスを最大化するためには音を取り込む部分のケース、ガスケット(*)、保護用メッシュ層の厚さを薄くすると良いとされています。ボトムポート型では基板越しに音を取り込むため、更にPCBの厚さも影響を及ぼします。サウンド入 […]
P-Flex® PIで柔軟性を持った特性インピーダンスコントロールFPCを作ってみました。
特性インピーダンスコントロールとは 基板上の信号線に高速信号が流れる際、インピーダンス（交流抵抗）が変化するところで反射が発生し、信号の波形が乱れます。それによって製品に誤作動が生じたり、そもそも動作しないなどのトラブルを引き起こす原因となります。 反射を発生させない為にはインピーダンスを一定に保つ必要があるのですが、一定に保つ事を特性インピーダンスコントロールと呼び、基板では配線幅と絶縁層の厚みのコントロールで制御しています。回路の出力インピーダンスと次へ受ける側の入力インピーダンスを一致させることにより、より効率的にロスなく信号伝送することができます。 通常の特性インピーダンスコントロールFPCは柔軟性に欠ける FPCで特性インピーダンスコントロールが必要な場合、MSL(マイクロストリップライン)と呼ばれる配線方法での計測、インピーダンスマッチングが主流になっております。 しかし、MSLではGND確保の為にベタの銅箔面積が大きくなる設計となり、一般的なFPCで使われる18µm or 35µmの銅箔をGNDとして使用しますと、FPCの柔軟性が損なわれるという課 […]
【学会発表のご報告】「インクジェットを利用した高周波対応フレキシブルプリント配線板 (Cu/ Ag/ PTFE) のエコフレンドリーな作製方法の開発」
大阪大学大久保先生と協業で行っている「熱アシストプラズマによるPTFEの表面改質を活用した高周波向けPTFE基板の開発」について、6月25日に開催された日本接着学会で「インクジェットを利用した高周波対応フレキシブルプリント配線板 (Cu/ Ag/ PTFE) のエコフレンドリーな作製方法の開発」という題で学会発表をしました。 大久保先生が開発をすすめる熱アシストプラズマによるPTFEの表面処理は、従来のナトリウムを使う処理に比べて安全かつ廃液レスで異種素材等と密着するための処理が可能です。今回は、銅板を張り合わせてエッチングするプロセスに比べて、廃液が1/10以下になる当社のピュアアディティブプロセスを組み合わせることで、非常に環境負荷が低い製造手法でPTFEを基材とするフレキシブル基板の作成に成功しています。 日経 xTECHで取り上げられました。
FPC置き換えによる環境負荷低減 のご提案（1）
電子産業は今、IoT、5Gといろいろな流れの中でまだまだ増え続けています。その中で低環境負荷であることは大変重要になってきています。 経済協力開発機構（OECD）の「OECD Environmental Outlook to 2050（2012）」によると、水需要は2000年から2050年の間に、製造業は5倍、電力は2.4倍の需要増が見込まれていると言われています。 エレクトロニクスは、これまで大量の水資源や金属資源を使い、大量の廃棄物を排出する産業でした。 18億人が2025年までに絶対的な水不足になると言われる現代において、これまでのエレクトロニクスは持続可能とは言えなくなってきています。 国土交通省 水資源問題の原因 水需要と水ストレス 「引き算」ではなく「足し算」の製造方法 これまでの電子回路は、フォトリソグラフィと呼ばれる、全面に銅箔を貼った上で不要な部分を溶かす、という手法で作られてきました。そのため1メートル角の電子回路を1枚を作るのに、およそ1トンから2トンぐらいの水が必要となります。 それに対して、エレファンテックの開発した独自の技術（ピュアアディティブ®法）はこれま […]
【P-Flex® を使うメリット】フレキシブル基板で光学センサーの視野角を広げる
光学センサーを基板に実装して使用する 光学センサーには、主にスマートフォンやタブレットのディスプレイの明るさ調整等を目的にした照度センサー、カメラ等に搭載されるカラーセンサー、その他、自動ドア等に用いられるの近接センサーがあげられます。これらのセンサーの重要な性能としてFOVというものがあります。 図1：Texas Instruments OPT3001 Application Report : SBEA002A:3D Field of View 基板の上にセンサーが実装されており、筐体（グレー部分）の一部を光が透過できるよう開口し防塵のためガラスなどでカバーされている。 FOV (Field of View)、視野角 FOVとは光学センサーが光を感知できる、あるいは近接センサーのLEDから赤外線を照射できる範囲であり、視野角が狭いと、測定できる範囲が狭くなるため多くの最終製品で広いFOVが要求されます。 光学センサーをメイン基板として使用されるリジッド基板に実装する際にはスイッチやディス プレイ等の他の部品も実装される場合も多く、これらの部品が光学センサーよりも厚さがあるためこの厚さ […]
【P-Flex®を使うメリット】フレキシブル基板P-Flex®で温度センサーIC・サーミスタの熱応答時間を速める
温度センサー・サーミスタの熱応答時間を速めるメリット 温度センサーにおいて、熱応答性が高い（温度変化をより短時間で検知できる）ことは、温度変化をトリガーとして制御を行う機器にとって、その分早くコントロールできるため多くのメリットがあります。エアコンを例にとって考えてみるとイメージしやすいかもしれません。 ・使用エネルギーを少なくすることができ環境に優しい ・コスト（電気代）の削減に繋がる ・快適性が向上する 熱応答性（熱応答時間）を高めるために、サーマル・マス/ 熱容量に注目 ・温度センサーの熱応答速度は、センサーを取り巻く熱容量(材料が熱エネルギーを蓄える能力)が大きく影響する・センサーの周辺に熱容量の高いものがあると熱応答時間がかかる・高い熱容量を持つ材料の方が、熱容量が小さいものよりも温度変化に対する反応が遅くなる（例えば断熱材など） また、温度センサーの多くは表面実装PKGで供給されることが多いので、ICは基板に実装して使用する必要があります。実装するための基板は熱容量が小さいことが求められます。 フレキシブル基板を使うメリット （メリット1）薄いフレキシブル基板は、熱容量が小 […]
【IJ実験室 : レモンを吐出してみよう(2) 】どれくらいのレモン量がちょうど良い味？
前回の【IJ実験室 : レモンを吐出してみよう(1) 】リトマス紙にレモン汁を描画してみよう！では実際にレモンを描画してみました。 左：グラデーション 右：レモンの絵 さて、今回は左のレモンで描画したグラデーションで大体どのあたりの範囲が丁度良い酸っぱさなのかを求めてみたいと思います。 ちなみに私の予想は真ん中より少し上の範囲あたりが丁度いいかなと！ １．どのくらいの密度がちょうど良い酸っぱさ？ まず、原液のレモンでは震えあがるくらい酸っぱいのでどのくらいの密度でちょうど良い酸っぱさになるのか検証してみました。 方法は原液、2倍希釈、4倍希釈のレモン溶液をスポイト1滴分、私が味見してどの希釈率がちょうど良い酸っぱさかを決めます！ 結果 4倍希釈が酸っぱすぎず、酸味も感じられてちょうど良い 4倍希釈がちょうど良いということがわかったので密度を考えたいと思います。原液のレモンの密度は1000Kg/m3(1g/mL)なので ちょうど良いレモン溶液の密度は250Kg/m3(0.25g/mL)でした！ ２．スポイト1滴はIJの1液滴何個分？ IJの描画はとっても小さい液滴をたくさん滴下することで […]
ピエゾ式のインクジェットヘッドの一覧表
インクジェットプリンターには、ピエゾ式とサーマル式の2種のインクジェット方式が存在しているということは、こちらでも取り上げました。 ピエゾ式は構造が複雑で、集積が難しく、ヘッドが高価になりがちなかわりに、インクへの負荷が少なく、様々な材料が吐出可能とされています。 インクジェットによるものづくりを推進しているなかでインクジェットものづくりに使えるプリントヘッドの一覧表、比較表がないなと思いましたので調べられた範囲で情報を集め、整理してみました。 古い情報や足りない情報もあると思いますので、お気づきの点や、良い参考資料がございましたらぜひ教えていただけると助かります。特に各ヘッドのノズル径をご存じの方、ぜひ情報提供をいただけると助かります。Z値を出すのに必要で、ユーザーがヘッド選ぶときの重要な基準になると思っているのです。各プロジェクトが最適なヘッドに出会う一助になれば幸いです。 ※公開データベースでエレファンテックが収集したデータをグラフにしたものであって、各社のヘッドの性能を保証するものではありません このインクジェットヘッドの一覧表を眺めてみると、各社のヘッドの戦略も見えてきて興味 […]
4DFF発表報告「家庭用プリンターに対するUVインク硬化用LEDランプ搭載の試み」
2020年10月15、16日に開催された Conference on 4D and Functional Fabrication 2020（4DFF）にて、エレファンテックは3件の発表を行いました。4DFFは 4D＆ファンクショナル・ファブリケーションであり、3Dプリンティングによるファブリケーション（ものづくり）の未来について考える会議と位置づけられています。 エレファンテックAMCはAM技術の発展を目指しているので、毎年このコミュニティーでの情報交換を進めております。 今回は、高橋が発表した内容についての概要と聴講者からの反応を紹介します。 SC-09「家庭用プリンターに対するUVインク硬化用LEDランプ搭載の試み」 本検討では、家庭用インクジェットプリンターに多少の改造を施してUV硬化インクを充填・吐出・硬化する実験を行い報告しました。既存のUVプリンターの問題点である導入コストやサイズといった問題を家庭用プリンターの改造という手段で解決することを目論み、実験の結果浮かび上がった問題点をまとめました。改造に際しては、部品類は大手通販サイトなどで購入が可能であるような入手性の良い […]
4DFF発表報告「家庭用プリンターに対するインク粘度調整用ヒーター搭載の試み」
2020年10月15、16日に開催された Conference on 4D and Functional Fabrication 2020（4DFF）にて、エレファンテックは3件の発表を行いました。4DFFは 4D＆ファンクショナル・ファブリケーションであり、3Dプリンティングによるファブリケーション（ものづくり）の未来について考える会議と位置づけられています。 エレファンテックAMCはAM技術の発展を目指しているので、毎年このコミュニティーでの情報交換を進めております。 今回は、森が発表した内容についての概要と聴講者からの反応を紹介します。 SC-08 「家庭用プリンターに対するインク粘度調整用ヒーター搭載の試み」 本検討では、家庭用インクジェットプリンターにヒーターを搭載することでインクの加熱を可能にし、高粘度インクであるPEDOTインクを吐出する実験を行い報告しました。一般的に高粘度なインクを印刷する場合は専用のプリンターを用意する必要がありますが、このような方法によって印刷が可能になれば専用プリンターの導入の必要がなくなります。改造に際しては、部品類は大手通販サイトなどで購入が […]
4DFF発表報告「機能性タンパク質から味や香りまで、機能性印刷におけるピエゾ式インクジェットヘッドの可能性」
2020年10月15、16日に開催された Conference on 4D and Functional Fabrication 2020（4DFF）にて、エレファンテックは3件の発表を行いました。4DFFは 4D＆ファンクショナル・ファブリケーションであり、3Dプリンティングによるファブリケーション（ものづくり）の未来について考える会議と位置づけられています。 エレファンテックAMCはAM技術の発展を目指しているので、毎年このコミュニティーでの情報交換を進めております。 まずは齊藤が発表した内容について、概要と聴講者からの反応を記載します。 SC-07「機能性タンパク質から味や香りまで、機能性印刷におけるピエゾ式インクジェットヘッドの可能性」 本検討では、水系インク向けに調整されているエプソン製のピエゾ式インクジェットヘッドの強みを活かし、低粘度領域の液体を吐出させる実験を行い報告しました。今回評価した液体は、今後成長が期待されるヘルスケア分野やFoodTech 分野で活用されそうな材料から選定し、リン酸緩衝生理食塩水（PBS 溶液）、レモン果汁、醤油としました。本報告では、 […]
P-Flex® 製造における 無電解銅めっき について (2021/01/10更新)
なぜ無電解めっきか エレファンテックではピュアアディティブ®法を実現するための方法として銀インクをシードとして、その上から無電解銅めっきをする手法を採用しています。 一般に、銅めっきでよく利用されているのは電解銅めっきです。この手法は外部からの電力によって銅を還元する（Cu2+ → Cu）することで銅膜を形成するので、めっきの安定性に優れており幅広く利用されています。しかしながら、電解銅めっきではめっきしたいパターンを通電させる必要があるため、他の配線とは繋がっていない独立したパターンには通電することができずめっきが付かないため、利用することができません。 一方で、無電解銅めっきは浴中の化学物質（還元剤：ホルムアルデヒドが使用されることが多い）が銅を還元するため、通電できないパターン上にも銅膜を形成させることが出来ます。また、成長速度が還元反応の速度によって決まるので、還元剤が浴内にほぼ均一に分布しているとみなせる場合、膜厚のムラが出来にくいという利点もあり、フレキシブル基板をピュアアディティブ®法によって作成するのに最適な方法であるといえます。 実際、銀シード層パターン上に無電解銅め […]
【AMC インタビュー :2 】Nature Architects 大嶋さんに伺う、AMC への期待（後編）
Nature Architects 大嶋さんに伺う、AMC（Additive Manufacturing Center）への期待 インタビュー記事（後編）です。 ※この記事は、前後編の2回にわけてお届けしています。前編では「AMのハマるポイントを探そう」を中心にお話を伺いました。後編もアツイ展開が続きます。 「機能」を印刷するということ 杉本： 次の質問なんですが、弊社がやっているのは、インクジェットでAMでもあるんですけど言い方を変えるとファンクショナルプリンティングと言えます。グラフィックではなく機能を印刷するっていう言い方をしているんですけど。 今、大嶋さんがなんでも印刷できるとしたら、どういうものを印刷したら面白いとかって。 大嶋： 本当の意味でマルチマテリアルの3Dプリンティングを作ってみたいですね。今ってマルチマテリアルの3Dプリンタってもちろん存在するんだけど、その材料物性って射出成形で作った物とか、材料そのものと比べると解離があるんで、完全な全てのマテリアルをうまく結合したマルチマテリアル３Dプリンティングがあったら、理想的な人工物、例えば全く隙間のないヒンジとか、一見 […]
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