米乐m6官方网站（所长：石村和彦）（以下简称“AIST”）、人类增强研究中心（研究中心主任：Masaaki Mochimaru）和传感系统研究中心（研究中心主任：Toshihide Kamata）的研究员 Shusuke Kanazawa 及其同事开发了一种技术，可以轻松、快速地在扁平树脂片材上制造电子电路三维成型而不损坏它们。
在三维曲面中嵌入电子电路的结构，例如汽车面板，是通过将零件和布线附着到三维树脂成型上来制造的，但树脂成型工艺和电路附着工艺的分离阻碍了生产速度的提高和成本的降低。新开发的热投影成型法是一种可以同时制作三维电路和树脂成型的技术，可以在不破坏平坦树脂片材上的电子电路的情况下进行三维成型。它部分阻挡成型时施加到片材上的热量，形成不会引起变形的区域，从而避免安装在那里的半导体芯片损坏和布线变形。由于它可以同时创建三维电路和模制树脂，因此是提高三维电子电路批量生产和制造嵌入电路的面板产品的有效技术，有望在广泛的领域得到应用。
使用新开发技术创建的三维电路将于2020年12月9日至11日在东京国际展示场（东京江东区）举行的“MEMS传感与网络系统展览会2021”上向公众展示。
将人们生活的真实空间（物理空间）与计算机中的虚拟空间（网络空间）牢固地联系起来，从而解决社会问题并创造新业务的举措。社会50是啊信息物理系统并正在引起人们的关注。为了创建嵌入真实空间的各种显示设备和传感器，不仅需要使设备变得更小、更薄。人体工学设计是必须的。现有的将电子电路内置于三维曲面的产品，例如汽车面板、游戏控制器和电脑鼠标，是通过在三维树脂成型件上安装零件和布线来制造的。然而，在三维结构上形成布线和电路的难度限制了生产速度的提高和成本的降低。为了解决这个问题，将平面电路制作成三维电路是有效的，但这尚未实现，因为制作三维电路时会损坏电路。因此，需要一种能够快速创建三维电子电路而不损害其功能的新技术。
AIST人类增强研究中心正在与AIST传感系统研究中心合作，研究和开发接近人类并增强人类能力的系统，灵活的设备可以被人们穿着并与人们活动的环境相协调。此次，我们致力于开发电子电路的三维成型技术，作为创造具有优异耐磨性和环境友好性的三维器件的基础技术。
此开发的一部分是由内阁府的“战略创新创造计划 (SIP) 第 2 阶段/物理空间数字数据处理基础设施”（管理公司：NEDO）执行的。
广泛用作现有树脂片材的成型方法真空成型方法是啊压力成型方法在10428_10701|中，均匀地加热热塑性片材的整个表面以软化片材，并且模制片材的形状以跟随模具。另一方面，在这次开发的热投影成型方法中，片材在加热（热投影加工）后成型，通过不均匀地加热基材和不加热基材的任何部分来实现所需的热分布（图1）。在不提供热量的非加热区域中，片材不会软化，并且可以减少导致电路故障的片材的拉伸和弯曲。它可以有效避免损坏安装的半导体芯片，保护需要保持设计尺寸的连接器布线部分，并允许在保持电路功能的同时对电路板进行三维模制。
图1热投影成型法（真空法）的工艺概述
模塑互连器件 (MID) 技术被称为三维电路的现有制造方法。在MID中，使用光学绘图工艺在主要通过注射成型制成的三维外壳的表面上绘制布线，并在通过电镀或蚀刻形成布线后安装芯片（图2，底行）。光学绘图技术和安装技术的进步使得形成精细、高度集成的电路成为可能。另一方面，MID采用光学绘图和在三维外壳表面上安装芯片的方法，因此校正外壳角度、绘图以及与安装设备对准需要时间，这使得提高生产速度成为一个问题。此外，使用这种方法可以制造的电路仅限于小型电路，主要应用是传感器和开关等内置部件。
利用新开发的热投影成型方法生产三维电路，可以应对三维电路高速生产和大型化的挑战，这是MID技术面临的问题（表1）。通过布线形成和芯片安装来制造电子电路是在平坦的基板上进行的，一旦完成，电子电路就可以在不损坏的情况下进行模制，以产生三维电路（图2，顶部）。由于电路是在平板上制造的，因此无需校正MID所需的外壳角度或位置，并且可以实现高速制造。此外，三维工艺可以实现与一般树脂成型产品相同的高产量。此外，它还可以处理MID难以使用的中型到大型三维结构，例如汽车面板和各种人机接口设备可以高效地制造将电子部件嵌入树脂成型件中的 HID（HID）。
图2上排：使用新开发技术的3D电路制造工艺，下排：现有技术（MID）
表1 所开发的热投影成型方法与现有技术（MID）的比较表
开发的热投影成型方法可以将扁平形状的电子电路成型为三维形状，而不会损坏它们。如果图3a所示的三维LED面板采用普通真空成型制成，则芯片安装部分将被损坏，如图3c所示，但是通过应用热投影成型，可以在保持芯片安装部分固定的情况下成型电路板，如图3b所示。不仅是LED芯片，还有各种传感器芯片和控制器件单片机来模制电路板。
图3 使用热投影成型成型为半球形的LED面板的外观(a)、LED安装部分(b)和因普通真空成型而损坏的LED安装部分(c)
我们将广泛促进企业之间的合作，将开发的技术投入实际应用。