エレクトロニクス市場での技術的な課題

目標は明確です。「より小さく、より多機能に」
これは単純に聞こえますが、実は技術とその限界に対し継続的に挑戦しなければなりません。このような壁を乗り越えるために一体何が重要になるのでしょうか?

技術的な課題

電子デバイスは、世代を重ねるごとに増え続ける機能を、より小さなスペースで実現する必要があります。その開発目標は、デバイスの軽量化、小型化、信頼性の向上、および新しい法規制への準拠となります。

設計上の技術的限界を克服するためには、材料、インターフェース、プロセス、技術の継続的かつ全体的な最適化が必要です。これはギリギリの可能性に挑み続けることを意味します。ある一つの面だけを磨き続ければ、他の部分で課題とボトルネックが発生します。

そのためこれには、従来とは異なるアプローチが必要です。それぞれの専門分野の違い、材料とシステム統合、顧客とサプライヤー、こういった様々な境界を越えて、より多くのチームワークが必要となります。

電子デバイスは多くの材料で構成されています。基板、コネクタ、能動および受動部品、はんだ、接着剤、ボンディングワイヤ、絶縁材およびモールド封止剤、ハウジング。各素材はそれ自体では扱いやすく制御しやすいものですが、1つのデバイスにまとめると複雑になります。

特に異なるサプライヤーの材料を使用する場合、材料間のインターフェースを管理することは困難を極めます。あるサプライヤーの材料で1つの問題を解決しても、別の材料での次の問題が発生することがよくあります。結果的に、真に最適化されたソリューションではなく、最良の妥協を見出すだけで終わることがよくあります。 複数サプライヤーの材料で段階的に妥協を重ねていくよりも、ワンストップソリューションでアプローチする方が時間の節約につながります。

完璧な組み合わせの材料システムを、優れた一サプライヤーから - これは多くの技術的課題に対する答えです。その詳細をご覧ください。

放熱マネージメント

放熱マネージメント

小型化と多機能化を同時に進めると、電力密度が高くなります。電力消費によって発生する熱を放散する必要があります。熱エネルギーの効率的な管理は、電子デバイス開発における継続的なテーマです。適切な熱管理を施さないと、デバイスの耐用年数が厳しく制限されるか、チップ自体がすぐに損傷します。

素材単体での熱伝導率はよく知られており、書籍にも載っていますが、実使用においては材料間の界面における熱抵抗を測定する必要があります。材料のサプライヤーがそれぞれ異なる場合、初期特性の異常や使用中のトラブルなどで、どの部材に起因するのかを特定するのが非常に難しくなることが考えられます。

ここに、最適な組み合わせの材料を1社から供給を受けるというメリットが存在します。まず、開発チームはシステム全体にわたる材料データを入手できます。さらに、サプライヤー側で各材料の特性およびシステムとしての特性の両方を最適化が済んでいるため、ユーザーは安心して他の開発課題に集中して取り組むことができます。

小型化および軽量化

電子デバイスの小型化

部品の小型化により材料の使用量は少なくなりますが、貴金属を含む材料の場合特にコスト低減効果が大きくなります。しかしながら、これは小型化によるメリットのごく一部にすぎません。

民生機器向けデバイスの搭載スペースは変わらない一方で、性能や機能に対する要求は増え続けています。

集積密度を上げるための継続的な開発の一例として、厚膜技術が挙げられます。セラミックやフレキシブル基板などに、印刷で微細な導体配線を構築することが可能です。

組み立てプロセスの根本的な変更によって、同じ機能を維持したまま小型化を実現するケースもあります。その一例が、ワイヤボンディングからフリップチップ構造への移行です。

重量の面ではどうでしょうか。デバイスが小型化すれば当然ながら重量は軽くなりますが、軽量化は新たな要求を生み出します。

この絶え間ないイノベーションの要求に応えるのは容易ではありません。材料、技術および専門知識など多様な能力を備え、革新的な組み合わせを生み出せるサプライヤーのみが、産業界に大きな貢献をもたらすのです。

法規制への対応と信頼性に対する要求

信頼性

電子部品の動作寿命は、それが搭載された製品の寿命よりも長くなくてはいけません。時としてそれは非常に長期間に及び、最大50年が要求される業界もあります。

当然、開発中にこのような長期間の、特に実際の動作条件をシミュレートすることは容易ではありません。部品設計においては、経時劣化や熱サイクルによる機械的応力、また厳しい環境下における耐久性などを考慮する必要があります。異なる材料の界面におけるせん断応力や、所定の環境下における化学的安定性を理解する事が、堅牢な設計を実現するカギとなります。

一方で、環境保護とサスティナビリティを推進するための法規制も増え続けています。RoHS、ELV、REACHなどの厳しい法律は、技術開発の現場に大きな影響を与えています。

規制対象となる材料の代替品を求める声は強くなっています。しかしながら多くの場合、代替品では全く同じ性能を発揮することができません。法規制に準拠しながら、元の材料と同様の性能、生産性を持つ材料を開発するには、材料に関する幅広い知識が必要です。

このような複雑な分野では、さまざまな分野の技術を開発する複数の専門家チームを持ち、それぞれの成果を絶妙にマッチさせて一つの製品に統合することが重要です。これらの技術的課題を解決するには、材料に関する深い見識に加え、システムのノウハウ、評価試験に関する専門知識、製造プロセスの経験などが必要です。つまり、材料システムの設計をヘレウスの専門家にお任せ頂くことで、二重の利点が生まれるのです。より良い材料の供給と、材料開発に関する課題が解決することで得られる時間的自由 - これにより、他の開発タスクに集中することができ、貴社製品の完成度が高まるのです。