サブミクロンスケール選択的金属化プロセスによる革新的3次元実装技術の開発

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H02769
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 三成 剛生 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 独立研究者 (90443035)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: プリンテッドエレクトロニクス / 無電解めっき / 三次元実装 / 有機トランジスタ

研究実績の概要

既存の回路を1/10に縮小する新しい3次元実装の実現を目指し、フレキシブル材料に自在に配線が可能な「超高精細プリンテッドエレクトロニクス技術」の確立と、選択領域のみを金属化する「選択的無電解めっき技術」の開発を行った。
金属ナノインクによる印刷の微細化は、表面に形成した微細な親水・疎水領域によって実現した。親水・疎水領域の形成は、紫外光で親水性やと変化する絶縁ポリマーを塗布し、配線領域にのみ紫外光を照射することで行った。本技術で、線幅0.8ミクロンの配線技術を実現した。
選択的無電解めっき技術は、前記した絶縁ポリマー上の親水性領域のみにめっき触媒を吸着させることで行い、線幅1ミクロンまでの微細化を達成した。銅、ニッケルの無電解めっきをベースとし、ニッケル配線への置換めっきによる金配線や、銅／ニッケル／金の合金による配線も形成可能とした。特に、銅／ニッケル／金の合金配線は、有機トランジスタ素子の電極として優れていることが判明し、塗布技術を用いて作製した有機トランジスタ素子において移動度10cm2V-1s-1を達成した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の目標はほぼ達成し、プラスアルファの研究を行っている。

今後の研究の推進方策

研究は順調に推移しているため、このままのペースで進める。

研究成果

• [国際共同研究] 中国科学院/中山大学/鄭州大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 中国科学院/中山大学/鄭州大学
• [雑誌論文] Organic thin-film transistors with over 10?cm2/Vs mobility through low-temperature solution coating (2018)
  • 著者名/発表者名: Liu Chuan、Liu Xuying、Minari Takeo、Kanehara Masayuki、Noh Yong-Young
  • 雑誌名: Journal of Information Display 巻: 19 ページ: 71～80
  • DOI: 10.1080/15980316.2018.1430068
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Functional biomaterials towards flexible electronics and sensors (2018)
  • 著者名/発表者名: Sun Qingqing、Qian Binbin、Uto Koichiro、Chen Jinzhou、Liu Xuying、Minari Takeo
  • 雑誌名: Biosensors and Bioelectronics 巻: 119 ページ: 237～251
  • DOI: 10.1016/j.bios.2018.08.018
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Recyclable Oil-Absorption Foams via Secondary Phase Separation (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang Yongtao、Yang Huige、Chen Zhihao、Chen Ning、Pang Xinchang、Zhang Li、Minari Takeo、Liu Xuying、Liu Hongzhi、Chen Jinzhou
  • 雑誌名: ACS Sustainable Chemistry & Engineering 巻: 6 ページ: 13834～13843
  • DOI: 10.1021/acssuschemeng.8b01950
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Essential Effects on the Mobility Extraction Reliability for Organic Transistors (2018)
  • 著者名/発表者名: Xu Yong、Sun Huabin、Liu Ao、Zhu Huihui、Li Binhong、Minari Takeo、Balestra Francis、Ghibaudo Gerard、Noh Yong-Young
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 28 ページ: 1803907～1803907
  • DOI: 10.1002/adfm.201803907
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Solution-processable liquid crystalline chrysene semiconductors with wide band gap: Self-organization and carrier transport properties (2018)
  • 著者名/発表者名: Yang Tengzhou、Dai Fuhua、Iino Hiroaki、Kanehara Masayuki、Liu Xuying、Minari Takeo、Liu Chuan、Hanna Junichi
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 63 ページ: 184～193
  • DOI: 10.1016/j.orgel.2018.09.021
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Spontaneous patterning of electronic circuits by solution-based printing (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeo Minari
  • 学会等名: ICPAC LANGKAWI 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Printing of Semiconductor Devices for Flexible Applications. 14th IUPAC International Conference on Novel Materials and their Synthesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeo Minari
  • 学会等名: NMS-XIV
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Gold Nanoparticle Inks for Room-Temperature Printing Electronic Devices (2018)
  • 著者名/発表者名: Xuying Liu, Takeo Minari
  • 学会等名: International Conference on Flexible and Printed Electronics
  • 国際学会
• [学会発表] Very High Electrical Stability of Bottom-Gate/Top-Contact Type Polymer-Based Organic Field-Effect Transistors with Perfluoropolymer-Coated Gate Dielectrics (2018)
  • 著者名/発表者名: Bulgarevich Kirill, 坂本謙二, 三成剛生, 安田剛, 三木一司, 竹内正之
  • 学会等名: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Fully-Printed Non-volatile Organic Thin-film Transistor Memory With DNA-Complex As a Gate Dielectric (2018)
  • 著者名/発表者名: Lijuan Liang, Xuying Liu, Takeo Minari, Masayuki Kanehara
  • 学会等名: SSDM 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Printable Electronic Circuits Based on Metal Nanoparticles and Organic Semiconductors (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeo Minari, Xuying Liu, Masayuki Kanehara
  • 学会等名: ICEP-IACC 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 三成グループ -プリンテッドエレクトロニクス-
  • URL: https://www.nims.go.jp/group/minari/
• [備考] 株式会社プリウェイズ
  • URL: https://priways.co.jp/
• [産業財産権] 金属配線を形成する方法 (2019)
  • 発明者名: 三成 剛生、リュウ シューイン、スン チンチン、李 万里
  • 権利者名: 国立研究開発法人物質・材料 研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2019-034506