柔軟基材上へのストレッチャブル導電ペースト印刷技術の開発と製造プロセス最適化

はじめに：産業界を席巻するフレキシブルエレクトロニクスの最前線

近年、ウェアラブルデバイスやスマートテキスタイル、ヘルスケア機器、IoT技術の進歩に伴い、従来の剛性基板から離れた、柔軟なプラスチックや布地といった「柔軟基材」に電子回路を形成したいというニーズが高まっています。

ここで重要な役割を果たすのが「ストレッチャブル（伸縮性）導電ペースト」の印刷技術です。

これまで回路形成の常識であった剛性材料へのパターン形成から脱却し、伸び縮みする素材上に高精度な導電回路を作ることは、まさに昭和的なモノづくりから脱却した「新たなモノづくり地平線」の開拓といえます。

本記事では、20年以上にわたり現場で培った視点を生かし、ストレッチャブル導電ペースト印刷技術の現状、課題、そして量産化のための製造プロセス最適化について、現場目線で徹底的に解説していきます。

また、調達購買やサプライヤー、バイヤー志望の方に向けて、実践的なヒントも紹介します。

柔軟基材上の導電ペースト印刷とは

導電ペースト選定のポイント

導電ペーストとは、銀やカーボンなどの微粒子をバインダーと溶媒で混ぜたインク状の素材です。
従来はセラミック基板やガラス基板、プリント基板など硬質材料に印刷されるケースが主流でした。

しかし、柔軟基材では次の要素が特に重要になります。

– 伸縮性：基材の変形に追随し、割れたり剥がれたりしないこと
– 導電性：曲げ伸ばし後も電気抵抗の低下が起こらないこと
– 密着性：樹脂フィルムや布地と十分な接着性を持つこと
– プロセス適合性：スクリーン印刷やインクジェットなど、量産に向いた成膜技術への適性

近年では、シリコーン系バインダーを使い、伸縮性に優れた導電ペーストが多く開発されています。

バイヤーや調達担当者は、単なる「導電性」だけでなく、運用時の耐久性や基材適合性、焼成温度の違いなども総合的に評価すべきです。

柔軟基材の現場的分類

柔軟基材と一口に言っても、実際には大きく分けて三つのタイプがあります。

1. PETなどの汎用樹脂フィルム（多少の柔軟性）
2. ポリウレタン、熱可塑性エラストマー（高い伸縮性）
3. テキスタイルや不織布（布や繊維系）

基材によって適するペーストや印刷方式は異なるため、調達先や関係部署と十分な事前テストが重要です。

現場でのトラブルの多くは「基材適合」を甘く見た場合に発生しますので、「どの基材に、どのペースト、どの印刷方式か」の三位一体検討が肝心です。

印刷技術の最前線：現場から見たプロセス課題

スクリーン印刷とインクジェット印刷の実際

ストレッチャブル導電ペーストの回路成形では、主に下記の印刷技術が使われます。

– スクリーン印刷（シルクスクリーン）：多様なペーストに対応、厚膜形成が容易で安価
– インクジェット印刷：高精細パターンに適し、省材料化が進む

昭和以降のアナログ的な現場では、現在でもスクリーン印刷が根強く活躍しています。
工場現場では「再現性」「設備コスト」「生産性」「歩留まり」を軸に、不易流行をバランスよく追求していく姿勢が重要です。

インクジェット印刷は「薄膜化」や「多品種少量」に強みがありますが、ペーストの粘度調整やプリンターヘッド詰まりなど、現場目線での新たな対策が課題となります。

現場で多発する典型的不良・トラブルと対策

– ピンホールやパターン切れ
– 基材との剥離や亀裂
– 加工後の抵抗値劣化
– エッジ部での厚膜ダマ

これらは設計値と現場条件・設備特性（温度、湿度、張力管理）とのギャップから起こります。

昭和的な職人技と、最新のデータロギング・画像検査などを組み合わせ、印刷現場の「見える化」「数値化」に取り組むことが、品質の底上げと競争力強化のカギとなります。

ストレッチャブル導電パターンの量産化：最適プロセス追求と自動化への道

プロセス条件の最適化＝競争力の源泉

多くの現場でありがちな失敗は、「ラボレベルで成功した導電回路設計」を、そのまま量産工程へ無理に落とし込もうとする点です。
量産時には、「母材ロール幅」「張力制御」「乾燥工程」「印刷速度」「パターン設計」「刷版管理」「検査工程」まで、あらゆる工程パラメータがきめ細かく設計・標準化されていなければ、高歩留まりや安定品質は実現できません。

最大のポイントは「プロセスウィンドウ」を明確化し、現場と設計部門、サプライヤーとが密接に連携するオープンな開発体制を持つことです。
特に多品種・少量や工程変更頻度が高い場合は、金属アートワーク設計やマスク設計の「内製化/外注切り替え」も視野に入れ、柔軟な生産体制づくりが不可欠となります。

印刷工場の自動化・DX推進と課題

従来型の「手加工頼み」から脱却し、印刷工程や後処理、検査までの自動化・省人化を進めることが、生き残りの絶対条件となっています。

– オートスクリーン印刷機とAI検査カメラの組み合わせ
– オンライン連続測定による異常検出と自動補正
– パターン設計と検査データのフィードバックによる「現場カイゼン」

しかし、昭和以来の現場風土では「自動化」への懐疑や「現場職人のノウハウは機械にできない」とする声も根強いものです。

成功する会社は、「人×機械」の役割分担を明確にし、現場従業員のスキルアップとデジタルツールの活用を両輪で進めています。
また、トレーサビリティ確保やサプライチェーン全体の「デジタル連携」も同時並行で議論が必要となります。

サプライヤー/バイヤー視点で絶対押さえるべきポイント

バイヤー志望者・調達担当が知るべきこと

ストレッチャブル導電ペーストは、今や「化学素材」「回路技術」「製造技術」の三拍子を兼ね備えた高度な複合製品です。

選定時には、従来の「価格勝負」だけでなく、以下の視点を持つと現場ニーズを逃しにくくなります。

– ペーストメーカーの開発・技術支援力
– 量産時の品質安定性（ロット差・季節変動へのケア）
– 環境負荷やRoHS対応などサステナビリティ
– サプライヤー側のテクニカルサポート体制

実際の現場では「一度採用したら何年も切り替えられない」「トラブル初期対応にはメーカーの現場派遣がモノを言う」など、生の声が上がっています。
単なる購買コストだけでなく、「企業競争力・現場対応力」で総合判断できる知見が求められます。

サプライヤー側が知るべきバイヤー思考

サプライヤーとしてバイヤーの内心を知るには、「価格」「リードタイム」だけで競争する時代は終わった、と認識することが肝心です。

産業界では「サプライチェーン上のパートナー」として、提案型営業や「印刷現場の見学」「工程改善サポート」といった泥臭い現場寄りの協働が求められています。

例として、以下のアプローチが取引継続のポイントとなります。

– 不良発生・歩留まり低下時の迅速な現場対応
– ラインスピードアップや自動化対応への協力
– 製品改良や新用途開発に「伴走」する姿勢

単純な「売り手・買い手」関係ではなく、「共に現場課題を解決するパートナー」として協力関係を構築することが、これからのモノづくり進化に欠かせません。

昭和的アナログ工場の限界と、次世代への挑戦

熟練技術者が培ってきたノウハウは、確かに大きな資産です。
しかし、グローバル化や人手不足、開発短納期化などを受け、今や「昭和的な現場感覚」だけでは急速な市場進化についていけません。

– データ活用による工程設計・予防保全
– 自動化、リモート監視、AIによる画像検査
– グローバルサプライチェーンへの接続

これらの動きは確実に本流になりつつあります。
逆にここで出遅れると、日本の製造業自体の競争力が失われてしまう危険性もはらんでいます。

「自分たちの現場だけ守る」から「顧客現場やサプライチェーン全体を動かす発想」へ――世代や立場を越えて、現場現実と未来志向を両立させるラテラルシンキングが、まさに今求められています。

まとめ：現場主導で未来を拓こう

柔軟基材上のストレッチャブル導電ペースト印刷技術は、従来の常識を覆し、全く新しい用途群を切り拓く力を持っています。

しかし、その産業化・量産化の壁は「現場と設計・調達・サプライヤー」の全員協調なしには越えられません。
個々の現場知見を、部門横断・業界横断で深化させ、デジタルとアナログの長所を生かした「新しいモノづくり」を共に築きましょう。

製造業の最前線に立つ皆さんや、これからモノづくりに関わる方、そしてサプライヤー・バイヤーをめざす方々には、ぜひ現場課題の本質と、産業界・世界に通用する「現場発の価値創造力」を、ともに磨き上げていきたいと思います。