《柔性混合电子（FHE）：应用、挑战及创新趋势-2020版》
2020-04-26 17:18:01   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

Flexible Hybrid Electronics 2020-2030

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据麦姆斯咨询介绍，英国知名研究机构IDTechEx在这份报告中全面研究了迅速崛起的柔性混合电子（Flexible Hybrid Electronics, FHE）市场。柔性混合电子是一种旨在保留传统电路处理能力的同时，实现柔性印刷电子优势的整合方案。这种组合特性可以覆盖从智能包装到可穿戴技术的广泛应用，本报告对所有相关应用进行了全面研究。

典型FHE组件示意图，包括印刷和非印刷组件

柔性混合电子电路通常至少包括印刷在柔性基板上的导电互连和集成电路，附加功能可以包括薄膜光伏（PV）、薄膜电池以及印刷传感器等。

2020年~2030年FHE按应用细分的十年期营收预测

本报告按主要应用细分，对未来10年的FHE市场营收进行了预测。其中，对每种应用的子类别和组件价格分别进行了研究和预测。IDTechEx预计，尽管可穿戴/医疗应用（尤其是皮肤贴片）将在未来5年内占据FHE市场的主导地位，不过，智能包装领域终将成为FHE最大的应用市场。

IDTechEx在本报告中分析并总结称，2030年全球对FHE的市场需求将达到30亿美元以上，如果将相关基础设施、软件及服务包括在内，这一数字还将更高。IDTechEx提供的详尽市场预测考虑了对广泛应用的需求预计，以及所需组件的技术准备水平。根据对从皮肤贴片到工业监控，从汽车温度传感器到印刷RFID标签等20多个应用子类别的客观分析，IDTechEx预计到2030年FHE电路的年产量将达到近50亿个。

FHE价值链，涉及多种材料和技术

IDTechEx将FHE定义为一种包括柔性基板、印刷功能和外部制造IC的电路。FHE电路的制造需要许多当前及正在开发的新技术，这些技术是FHE电路不可或缺的使能因素，主要包括：
• 尺寸稳定的低成本热稳定PET基板。
• 与柔性热脆性材料基板相容的组件贴装材料，如低温焊料和场向各向异性导电胶等。
• 基于减薄硅和金属氧化物的柔性集成电路。
• 基于银和铜的导电油墨。
• 薄膜电池，尤其是可印刷的电池。
• 所有类型的印刷传感器。
• 在柔性基板上安装组件的制造方法。

PCB/FCB/FHE对比分析

IDTechEx根据对大量供应商的访谈和拜访，以及不同方案的优势比较，对每种技术都进行了详细而深入的调研。此外，IDTechEx还在本报告中介绍了全球各地支持FHE技术应用的政府研究项目和合作项目，列出了主要参与方及技术主题。

柔性基板应用发展路线图

IDTechEx基于对技术的分析以及对相关厂商的访谈，总结提出了该领域的技术趋势和很多创新机遇。就基板而言，由于聚乙烯对本二甲酸脂（PET）的尺寸稳定性差和较低的玻璃化转变温度，使得混合电子器件的卷对卷（roll-to-roll, R2R）制造困难。因此，更复杂的FHE电路将需要更高性能的基板。热脆性基板意味着需要替换SAC焊料。尽管目前在用导电胶将RFID芯片贴装到PET上，不过这很可能在某种程度上被低温焊料取代，因为它能够实现自对准。

柔性IC是一个特别明显的创新机遇，它可使整个电路柔性弯曲，从而与连续的R2R制造兼容。目前提出了两种方案：用于更复杂应用的减薄硅芯片，以及用于RFID等更简单应用的基于金属氧化物的原生柔性IC。目前，柔性IC的广泛应用还有很长的路要走，但是，由于对低成本电路和连续制造方法的需求，随着FHE技术的日益成熟，这种需求肯定会持续增长。另一方面，这些柔性IC在柔性基板上的快速放置是另一个重大的机遇，因为这对于当前的拾取和放置技术来说是很困难的。

作为一种跨越如此多不同应用的技术，推动FHE普及的因素有很多。最重要的是迅速发展的“物联网”和“智能包装”应用，它们需要将低成本的电子器件集成到越来越多的日常用品中。这些电子组件基本上可以说是功能更强大的RFID标签，因而需要类似的连续制造方法和低成本材料。与常规电子组件不同，这些要求非常适合于FHE。

此外，热切需要柔性/可伸缩性的可穿戴技术是另一个快速增长的应用领域。其它驱动因素包括：通过消除PCB外形尺寸限制来增加柔性和灵活性，从而实现消费类产品所需要的差异化；以及使飞机和电动汽车等交通工具中的电子电路更轻量化。

IDTechEx在这份报告中全面概述了FHE市场，包括技术挑战及其带来的机遇，市场预测，以及基于访谈的20多家厂商的详细介绍。

为导电油墨带来机遇

导电油墨是印刷电路互连所必需的。目前，大多数导电油墨为金属银基油墨，不过，金属银的价格造成油墨成本较高。铜基油墨的价格要便宜得多，但长期以来一直受氧化问题困扰，从而降低导电性。因此，开发具有银基油墨同等导电性的稳定铜基油墨，同时降低固化时间和温度，为促进热脆性基底快速制造提供了一个重大的创新空间。

新的贴装技术（如低温焊料或光子烧结等）正在开发，以实现从昂贵的聚酰亚胺（PI）向低成本且低温的PET过渡。首先，可能会采用数字印刷，缩短周转时间，允许定制。从长远来看，需要高通量的R2R技术。这将需要在能够处理薄型IC的卷辊上快速拾取和放置的创新。导电油墨将在这里发挥核心作用。需要快速烧结/固化技术来实现高通量生产。参考报告：《导电油墨技术及市场趋势-2020版》。

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