《3D电子和增材制造电子技术和市场-2024版》
2024-04-16 15:36:50   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

3D Electronics/Additive Electronics 2024-2034

据麦姆斯咨询介绍，英国知名研究公司IDTechEx在这份最新发布的报告中分析了有望将电子产品带入3D时代的3D电子/增材制造电子技术和市场趋势。本报告提供了该领域40多家主要厂商的介绍，评估了3D电子领域的三大细分市场：3D表面直接处理、模内电子（IME）和全3D打印/增材制造电子。针对每个细分市场，本报告评估了各自的技术、潜在障碍及应用机遇。报告还对每种技术和应用分别提供了详细的10年期市场预测，并按营收和面积/体积进行了细分。

3D电子的驱动因素

长期以来，部分3D增材制造电子技术一直被用于向3D塑料注塑体表面添加天线和简单的导电互连功能，通过采用新的技术，可以将越来越复杂的电路集成到由多种材料制成的物体表面或内部。此外，模内电子和3D增材制造电子技术可以将完整的电路集成到对象中，从而提供多种生产和应用优势，例如简化制造、提供新颖的外形等。有了3D电子技术，添加各种电子功能不再需要将刚性平面印刷电路板集成到物体中，然后再连接相关的开关、传感器、电源以及其它外部元件。

3D电子/增材制造电子驱动因素

本报告针对多种应用权衡了各种3D增材制造电子方案的利弊，并通过大量案例研究展示了不同制造技术在汽车、消费品、IC封装和医疗器械领域的应用情况。此外，通过对技术及其要求的详细分析，IDTechEx还给出了相关材料及制造方法的创新机遇。

3D电子/增材制造电子技术对比分析（样刊模糊化）

将电子器件直接应用到3D表面

在3D物体表面添加电气功能的最成熟方法是激光直接成型（LDS）。近十年间，激光直接成型技术得到了迅猛发展，每年用于制造数以亿计的设备，其中约75%是天线。然而，尽管激光直接成型图案化速度快、应用广泛，但它也有一些弱点，这为采用其它方法进行表面金属化留下了空间。例如，阀喷打印（Valve jet printing）或称为点胶打印，是一种可实现多种材料沉积的技术，已用于一小部分天线的制造，也已成为一种将整个电路沉积到3D表面系统上的有效方法。气溶胶喷射（Aerosol Jetting）和激光诱导前向转移（LIFT）都是新兴的数字沉积技术，这两种技术都能提供更高的分辨率和多种材料的快速沉积。

本报告的对比分析还包括其它新兴技术，如超高精度点胶、电流体动力打印、脉冲打印、移印、喷涂金属化，为3D表面电子产品带来了新的市场潜力。与现有激光直接成型技术相比，数字沉积方法的优势在于，电介质材料也可以在同一打印系统中沉积，从而实现多层电路。还可以沉积绝缘和导电粘合剂，从而使表面贴装器件（SMD）可以直接贴装到对象表面上。

金属化方法（按应用细分）的技术成熟度及市场潜力

模内电子

模内电子（IME）是在热成型3D组件之前先进行电子器件的印刷/贴装，有助于电子设备向更高集成度的过渡，尤其是需要电容式触摸感应和照明的应用。与传统机械开关相比，模内电子具有多种优势，包括重量轻、减少高达70%的材料消耗以及组装更简单等。模内电子制造工艺可以视为模内装饰（IMD）工艺的延伸，因此可以重复利用现有的许多工艺知识和硬件设备。模内电子与传统模内装饰的不同之处在于，模内电子最初使用导电热成型油墨进行丝网印刷，然后沉积导电粘合剂和SMD贴装（目前主要是LED）。更复杂的多层电路也可以通过印刷介质油墨来实现层叠。

模内电子制造工艺流程

尽管模内电子集成SMD元件具有广泛的应用，并具有减小尺寸、重量和制造复杂性的优势，但迄今为止，其商业应用还相当有限。普及速度之所以相对较慢（尤其是在汽车内饰这一主要目标市场），是因为要满足车规级要求面临挑战，而且还有一系列不太复杂的替代方案，例如在热成型部件上贴功能膜。该技术要被更广泛接受，将需要明确的设计规则、符合既定标准的材料，以及至关重要的电子设计工具。

模内电子价值链概览（样刊模糊化）

全3D打印/增材制造电子

相比之下，全3D打印/增材制造电子技术开发最为落后，其中的电介质材料（通常是热塑性塑料）和导电材料每一层都需要顺序沉积。结合安放的SMD元件，以及3D塑料对象中可能嵌入的复杂多层结构，形成一个完整的电子电路。其核心价值主张是，可以将每个对象和嵌入式电路按照不同的设计进行制造，而不必每次都制造掩模和模具。因此，全3D打印/增材制造电子技术非常适合需要在短时间内制造各种组件的应用。对于需要定制形状和功能的应用，该技术也大有可为。此外，3D打印电子元件能够使用相同的设备制造不同的元件，而且与之相关的单位成本和产量脱钩，也有助于向按需（on-demand）制造过渡。

全3D打印/增材制造电子的优势

全3D打印/增材制造电子所面临的挑战是其制造过程比注塑成型要慢得多，因为每一层都需要顺序沉积。虽然可以使用多个喷嘴来加快3D打印过程，但最好还是面向可定制化具有明显优势的应用。考虑到不同的材料特性，确保可靠性也是一项挑战。此外，由于嵌入式电子元件无法进行后期维修，因此一种策略是使用图像分析来检查制造过程中的每一层，并在下一层沉积之前进行必要的维修。

全面分析和市场预测

IDTechEx早在2012年就发布了第一份印刷和柔性传感器报告，十多年来一直致力于新兴印刷电子市场的研究。从那时起，IDTechEx一直密切关注相关领域的技术和市场发展，走访了世界各地的主要参与厂商，参加了很多相关会议，完成了大量咨询项目，还举办了有关该主题的课程和研讨会。这有助于IDTechEx更全面地评估3D电子/增材制造电子技术和市场。

本报告提供了以下重要信息：

技术趋势和制造商分析

- 3D电子介绍，包括3D表面电子、模内电子和全3D打印/增材制造电子。

- 传统和新兴金属化方法的技术对比分析。

- 讨论整个3D电子行业的现状、挑战和机遇。

- 40多家制造设备和材料供应商简介，包括SWOT分析、价值主张和目标应用的讨论。

- 近期行业会议的最新消息（LOPEC 2023和2024、innoLAE 2023和2024、FLEX 2023）。

供应商简介

市场预测与分析

- 每种制造方法的市场规模（需求量）以及按应用细分的10年期市场预测（营收）。

- 评估现有技术和新兴技术的技术成熟度和商业化进展。

若需要购买《3D电子和增材制造电子技术和市场-2024版》报告，请联系麦姆斯咨询王懿，邮箱：wangyi#memsconsulting.com（#换成@）；电话：17898818163。