Formation of micro-wiring and the mechanism of laser direct writing using copper nanoparticle

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15H04132
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Composite materials/Surface and interface engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Watanabe Akira 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (40182901)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: レーザープロセッシング / レーザー直接描画 / 銅ナノ粒子 / プリンテッドエレクトロニクス / フレキシブルデバイス / 酸化グラフェン / 還元型酸化グラフェン / 酸化銅ナノ粒子

Outline of Final Research Achievements

The conductive micro-pattern formation on a flexible transparent polymer film by laser processing using copper nanoparticles was studied. A wearable sensor based on the resistance change of a copper micro-grid structure prepared on a polymer film during bending was developed. The formation of a 3D conductive micro-structure using copper nanoparticles was studied by using a new developed 3D laser direct writing machine. A conductive hybrid film was prepared by laser sintering of a copper oxide nanoparticle-graphene oxide hybrid film, which was applied to an infrared sensor and an antenna-type chemical sensor.

Free Research Field

物質科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、エネルギー問題や環境問題の顕在化から、より環境負荷の低いプロセスが可能な材料や技術に関心が向けられている。プリンテッドエレクトロニクス技術は、次世代の製造技術として注目されているが、従来の研究においては焼成温度が低い銀系ナノ粒子が用いられてきたが、銀の微細配線間でのイオンマイグレーション がデバイス不良の問題となってきており、銅系ナノ粒子を用いたプリンテッドエレクトロニクス技術の開発が求められていた。本研究では、これまでに検討を行ってきたレーザー直接描画法を銅ナノ粒子系に適用し、高導電性の銅微細パターンを透明フレキシブルなポリマー基材上にも形成できる手法を開拓することができた。