共創パートナー募集中の開発テーマ
こんな方におすすめ
- 機器の小型化や放熱でお困りの医療機器メーカー様
NeuroStoneTMとは
NeuroStoneTM（ニューロストーン）という名前は「ニューロン（脳の神経細胞）」と「ストーン（セラミックス）」を組み合わせた造語です。ムラタでは従来からセラミックスを「ふしぎな石ころ」と呼んでおり、それを使って3次元の理想的な回路である「神経回路」のような基板を作るという発想から生まれました。
ムラタ独自の3Dプリンティング技術を用いて自由な形状でプリントができ、様々な方向に立体配線を組み込むことが可能です。内部に凹凸や空洞を作ることができるため、他の部品を最適な位置に配置することで機器の小型化・高機能化を実現します。
またNeuroStoneTMは、内部の金属配線による放熱性能の高さと、セラミックスによる断熱性を持ち合わせているため、人体を傷つけないように温度制御することが可能です。
このような特性を利用して、産業機器の小型化・高機能化や医療機器の低侵襲化に貢献できると考えています。
NeuroStoneTM
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PCB
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FPC
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セラミック基板
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MID
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|---|---|---|---|---|---|
| 形状自由度 | ◎
完全3D設計 ※1 |
× | △ | △ | ○ |
| 耐熱性 | ○
300℃ > ※2 |
△ | △ | ◎ | △ |
| 配線厚み自由度 （＝放熱性） |
◎
0.2mm程度 ※3 |
◎ | × | ○ | × |
| 製作できる基板の サイズ幅 |
△ | ○ | ○ | △ | ◎ |
- NeuroStoneTMの優位性
-
※1 形状の自由度が高く、完全な3次元での設計が可能
※2 1000℃弱で焼き上げるため、耐熱性が高くリフローでも容易に耐えます
※3 配線は0.2mm程度の金属厚みを造形可能。放熱性にも優れている
セラミック電子部品の老舗だから
できる異種材料一体成型技術
3つの異なる材質から自由に成型
NeuroStoneTMの製作工程
- セラミックス、導体となる金属、形状を保持するためのサポート材の3種の異なる材質を3Dプリンタで印刷します。
- 材料を積層させて、理想の形状を作ります。
- 焼き固めるとサポート材のみが焼き飛び、セラミックスと金属が成型されます。ユニークな形を持つセラミックスと金属の配線を持つ立体的な基板が完成します。
素材の開発から焼成まで、ムラタ独自のノウハウが生きる
NeuroStoneTMは、3Dプリンタに適したインク開発や焼成コントロールなど多岐にわたる技術開発の積み重ねで完成しました。
例えばインクは、材料を混合しただけだと沈殿・分離してしまい、3Dプリンタで扱えません。素材を上手く調合して、安定したインクを作る必要があります。
また、焼成工程にて2種類の材料を一体で焼き上げることは簡単ではありません。素材が異なると焼成時の収縮挙動に差が生じるため、片方の材料だけが縮もうとすると、異種材料間に応力が発生して、最悪の場合壊れてしまいます。そこで、焼成温度と焼成炉内のガスをコントロールして壊れないように一体で焼き上げる必要があります。
長年にわたって素材開発や焼成に関するノウハウを培ってきたムラタだからこそ、インクや焼成の課題を解決し、NeuroStoneTMを開発できたのです。
NeuroStoneTMの特長
部材を最適配置することで機器を小型化・高機能化
機器に合わせた自由な形状で、空きスペースを活用して小型化できる
設置する機器に合わせて、形状を設計できます。また適切な場所に「空きスペース」を自由に作れるため、そこに構成部品をぴったりと配置することでスペースの無駄を省き、機器の小型化につなげます。
立体配線を組み込み、機器を高機能化できる
従来の平面的な基板とは異なり、様々な方向に立体的に配線を設計することが可能です。これにより配線を効率的につなぐことができ、配置する機器の数や位置にも工夫ができるため、従来よりも高機能な機器を作ることができます。
内部の凹凸や空洞をデザインしLEDやセンサを搭載。流路の成型もできる
内部の凹凸や空洞にLED、センサなどの機器を設置したり、流体を通す流路を作ることができます。センシングしやすい位置・方向にセンサを搭載できるので、より精度の高いセンシングが可能となります。
上記のような特長から、NeuroStoneTMは単なる「基板」の役割を超えて、次世代のデバイスとして進化をもたらす可能性があります。
高い耐熱性と放熱性を両立
基板に様々な機器を搭載して高機能化すると、その分流れる電気が増えて熱が発生しやすくなるという課題が発生します。体内で使用する部品が発熱した場合、人体を傷つけてしまうので、温度制御は非常に重要です。
NeuroStoneTMは、内部の金属配線による放熱性能の高さと、セラミックスによる断熱性を持ち合わせているため、人体を傷つけないよう最適な排熱経路で熱を逃がすことが可能です。焼成工程で1000℃近い温度で焼き固めているため、高い耐熱性も備えています。
医療の低侵襲化に貢献
NeuroStoneTMは、特に機器の小型化を目指したい医療機器メーカー様や産業機器メーカー様での活用を想定しています。基板サイズは数mm程度と、小型の基板作成が可能です。例えば、内視鏡やカテーテルなど医療機器の先端部分への活用を期待しています。体の中に入る数ミリサイズのデバイスの先端部分には様々な電子部品を精密に組み込む必要がありますが、NeuroStoneTMはそれぞれの部品を最適な形で組み合わせて小型化し、人体に負担の少ない機器にすることで医療の低侵襲化に貢献します。
NeuroStoneTMの活用例
内視鏡
部材最適配置により内視鏡をより小型で低侵襲に
自由な形につくれて、照明などの機能を
より最適な場所に配置できる
体内に入れる内視鏡は、細い管の中に様々な電子部品を実装する必要があります。狙った位置に光が届くように、LEDの位置をカメラと揃えて設計する必要がありますが、従来のフィルム状の基板を折り曲げる工法では、狙った形状を作ることが困難でした。しかしNeuroStoneTMの基板は、独自の形に作ることが可能です。U字形のNeuroStoneTMを用いて部材を最適配置することで、より小型の装置の中に高い密度で部品を実装し、LEDの光が効率よく体内を照らす内視鏡を作ることができます。
カテーテル
センサを特定の向きに傾斜させて機能向上
血管内に入るカテーテルのサイズは1mm程度と小さく、その中に特定の角度でセンサを搭載する必要があります。従来のプリント基板と樹脂部品を組み合わせる工法では、狙った角度を作ることが困難でした。しかしNeuroStoneTMなら最もセンシングしやすい理想の角度をあらかじめ造形して搭載することができます。それによってセンサの機能を最大限に引き出し、より精度の高い治療が可能となります。
よくあるご質問
内視鏡やカテーテルといった小型化、高機能化が求められる機器での活用が期待できます。
5mm以下の小型サイズの回路作成が可能です。
3Dプリンタで造形しているため、空洞形成が可能であること、印刷版がいらないので厚み方向の解像度が高く、立体配線が可能なことが大きな違いです。
開発レベルでは、手はんだでの実装やリフローが可能です。量産相当の実装方法については現在開発中ですので、共同開発を進める際に最適な方法を一緒に検討させていただきたいと考えています。
量産を見据えた生産数量への対応が可能です。具体的な生産可能数については製品サイズに依存しますので、共同開発を進める中で提示させていただきます。
3Dプリントセラミック基板「NeuroStoneTM」に関するご相談
機器の小型化や放熱性の向上にお困りの製品開発者の方で、
ムラタとの共創を希望される方はぜひお気軽にご相談ください。
※当商材は開発品であるため、仕様は事前の告知なく変更される場合があります。
開発者の声
村田製作所
NeuroStoneTM開発課
- 岡城 拓海（おかしろ たくみ）
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NeuroStoneTMはセラミック電子部品を長年作ってきたムラタだからできるユニークな商品です。
NeuroStoneTMによって貴社製品の小型化や高機能化へ貢献するような技術革新に繋げていきたいと存じます。
まだまだ開発中の商材になりますので上市されるまでに様々なハードルがありますが、当社と一緒にハードルを飛び越えイノベーションを起こしていただけるパートナーの方々と一緒に仕事できることを楽しみにしております。
お知らせ
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共創パートナー募集中の開発テーマ「NeuroStoneTM」を掲載しました。
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展示会「MD&MWEST2025」に出展しました。
お問い合わせ
機器の小型化や放熱性の向上にお困りの製品開発者の方で、ムラタとの共創を希望される方はぜひお気軽にご相談ください。
※当商材は開発品であるため、仕様は事前の告知なく変更される場合があります。
