プリンタブル・エレクトロニクス 技術開発 最前線

• ＊インク・ペーストの取り扱いにおける要素技術
• ・濡れ性
• ・レオロジー特性
• ・微小液滴の衝突解析とシミュレーション
• ・液滴の乾燥プロセスと解析
• ＊微細配線材料の開発と応用技術
• ・金属ナノ粒子インク・ペースト(銅ナノ粒子・銀ナノ粒子)
• ・金属コロイドインク
• ・ポリイミドインク
• ・液体トナー
• ＊ディスプレイ
• ・有機TFTにおけるパターニング
• ・配向膜の塗布
• ・有機EL素子の作製
• ・カラーフィルターの形成
• ＊電子部品
• ・バンプ形成
• ・電極の形成
• ・LTCC基板へのパターン形成
• ・薄膜太陽電池の作製
• ＊実装
• ・CSPパッケージ
• ・SiP技術
• ◎豊富な事例でプリンタブル・エレクトロニクス技術動向を掴む

• 佐野 康　　　 (株)エスピーソリューション 代表取締役
• 大坪 泰文　　千葉大学 大学院工学研究科 教授 工学博士
• 河合 晃　　　 長岡技術科学大学 工学部 電気系 准教授 工学博士
• 福山 紅陽　　協和界面科学(株) 研究開部 部長
• 松本 充弘　　京都大学 大学院工学研究科 准教授 理学博士
• 山上 達也　　(株)コベルコ科研 技術本部 エンジニアリングメカニクス事業部 主任研究員 工学博士
• 中許 昌美　　大阪市立工業研究所 有機材料担当 課長 工学博士
• 垣内 宏之　　大研化学工業(株) 電子材料事業部 技術1部
• 菅沼 克昭　　大阪大学 産業科学研究所 教授 工学博士
• 小口 寿彦　　森村ケミカル(株) 技術部 本部長 工学博士
• 五島 敏之　　(株)ピーアイ技術研究所 開発部 マネージャー 　工学博士
• 浅見 剛　　　 (株)リコー 機能材料開発センター スペシャリスト
• 八瀬 清志　　(独)産業技術総合研究所 光技術研究部門 副部門長 理学博士
• 平岡 晃　　　 芝浦メカトロニクス(株) ファインメカトロニクス事業部 営業部 技術課 主事
• 日口 洋一　　大日本印刷(株) 知的財産本部 エキスパート 工学博士
• 佐野 健志　　山洋電機(株) 研究開発本部 アドバンストエナジー研究所 課長 Ph.D
• 岡田 裕之　　富山大学 大学院理工学研究部 電気電子システム工学専攻 准教授 工学博士
• 中 茂樹　　 　富山大学 大学院理工学研究部 電気電子システム工学専攻 助教 工学博士
• 佐藤 竜一　　富山大学 博士課程修了生（現（株）パイオニア）
• 松井 健太　　富山大学 大学院理工学研究部 電気電子システム工学専攻
• 柳 順也　　　 富山大学 博士課程修了生（現（株）コマツ）
• 柴田 幹　　　 富山大学 工学部 技術専門職員
• 女川 博義　　富山大学 名誉教授 工学博士
• 宮林 毅　　　　 ブラザー工業(株) 技術部 SPM
• 井上 豊和　　ブラザー工業(株) 技術部 PM
• 角本 英俊　　旧 JSTプラザ東海（現 北陸電気工業（株））
• 渡辺 二郎　　凸版印刷(株) 総合研究所 副所長
• 佐藤 利文　　東京工芸大学 工学部 メディア画像学科 准教授 　工学博士
• 山本 寛　　　 日本大学 理工学部 教授 工学博士
• 山口 正樹　　芝浦工業大学 工学部 電子工学科 准教授 工学博士
• 山本 麻　　　 芝浦工業大学 大学院工学研究科 電気電子情報工学専攻
• 増田 陽一郎　八戸工業大学 名誉教授 工学博士
• 和田 隆博　　龍谷大学 理工学部 教授 工学博士
• 小岩井 孝二　KOA(株) 技創りセンター
• 大武 裕治　　パナソニック ファクトリーソリュージョンズ(株) 電子部品実装ソリューションビジネスユニット 機構開発グループ 印刷機チーム テクニカルマネージャー
• 田中 哲矢　　パナソニック ファクトリーソリュージョンズ(株) 電子部品実装ソリューションビジネスユニット 機構開発グループ 印刷機チーム 主任技師
• 村上 武彦　　ミナミ(株) 代表取締役
• 畑田 賢造　　(株)アトムニクス研究所 代表取締役 学術博士
• 奥崎 秀典　　山梨大学 大学院医学工学総合研究部 有機ロボティクス講座 准教授 理学博士

第１章 液体プロセスにおける基礎技術

【第1節 スクリーン印刷用ペーストのレオロジー特性と印刷特性】

• はじめに
• 1. ペーストの粘弾性特性
• 2. 粘弾性測定装置でのフローカーブとS-Sカーブ
• 3. ベタ印刷用ペーストのレオロジー
• 4. ファインパターン用ペーストのレオロジー
• おわりに

【第2節 インクジェットインクのレオロジー】

• はじめに
• 1. 分散系の粘度挙動
• 1.1低濃度非凝集分散系の粘度挙動
• 1.2凝集分散系の粘度挙動
• 1.3インクの粘度調整に関する考察
• 2. インクの粘弾性挙動
• 2.1動的粘弾性の基礎
• 2.2インクの動的粘弾性
• 3. 界面活性剤溶液の表面張力
• 3.1動的表面張力の基礎
• 3.2インクの動的表面張力
• 4. インクのぬれ性と浸透性
• おわりに

【第3節 微小液滴の基礎物性とその制御】

• はじめに
• 1. 微小液滴の表面エネルギーとサイズ効果
• 2. 液滴の濡れ性を表す基本式
• 2.1接触角の定義式(Youngの式とDupreの式)
• 2.2粗い表面で接触角(Wenzelの式)
• 2.3異種材質の基板上で接触角(Cassieの式)
• 2.4時間経過による接触角変化(Neumannの式)
• 3. 液滴はどこまで小さくできるか(ナノ液滴)
• 3.1接触角のサイズ依存症(AFM観察)
• 3.2液滴成長の2つのモード(アイランド型と凝集型)
• 4. インクジェットにおける液滴コントロール
• 4.1拡張係数Sで液滴の拡がりを評価する
• 4.2版内への液滴の浸透性
• 4.3液滴の乾燥性(ウォーターマーク)
• 4.4ピンニングによる液滴広がりの抑制(液滴形状の歪み)
• 4.5濡れ不良(ピンホール)
• おわりに

【第4節 接触角測定によるぬれ性評価と清浄度評価への応用】

• はじめに
• 1. ぬれ性に着目した有機汚染評価法
• 2. ぬれ性と接触角の概念
• 3. 接触角計の測定原理，測定方法
• 4. 測定上の注意点・問題点
• 5. 清浄度評価への応用
• おわりに

【第5節 粒子シミュレーションによる微小液滴の衝突解析】

• はじめに
• 1. 液滴の数値解析
• 2. 粒子シミュレーションとは
• 2.1分子動力学法
• 2.2粒子間相互作用について
• 2.3得られるデータ
• 2.4その他
• 3. 液滴衝突の解析例
• 3.1計算モデル
• 3.2静置された液滴
• 3.3壁面への衝突過程
• 3.4ガス雰囲気の影響
• 3.5データ解析
• おわりに

【第6節 インクジェット乾燥過程の解析とシミュレーション】

• はじめに
• 1. 液滴の乾燥過程の計測の基礎
• 1.1静滴(sessile drop)法
• 1.2 3段階の乾燥過程の概要
• 1.3液滴の乾燥過程を特徴づける無次元数
• 2. 試料と溶液物性の測定法
• 2.1試料
• 2.2動的粘弾性測定
• 3. 液滴の乾燥過程と蒸発速度の測定法
• 3.1溶媒のみの乾燥過程の測定
• 3.2高分子液滴の乾燥初期濃度φ1・初期体積Ｖ1依存性の測定
• 4. 液滴の乾燥後の形状の測定法と解析法
• 4.1乾燥後のステイン形状の測定
• 4.2乾燥後のステイン形状を決める因子の解析と考察
• 4.2.1蒸発速度の液滴サイズ依存性
• 4.2.2スキン形状およびバックリング条件とペクル数の関係
• 5. 液滴の乾燥後の硬化度の測定法と解析法
• 5.1原子間力顕微鏡(AFM)による表面弾性率測定
• 5.2高分子液滴の表面弾性率の分子量Mw依存性の測定
• 6. シミュレーションによる乾燥過程の高分子液滴内部の可視化
• 6.1高分子液滴の初期条件と溶液物性
• 6.2シミュレーション結果
• 6.2.1接触線の後退経過
• 6.2.2セルフピニング後の外向流
• 6.2.3表面ゲル膜のパックリング
• 6.3シミュレーションによる可視化
• おわりに

第2章 材料開発とエレクトロニクス応用

【第1節 配線材料開発】

• [1] 銅ナノ粒子ペーストを用いた微細配線形成
• はじめに
• 1. 銅ナノ粒子ペースト開発の現状
• 1.1銅ナノ粒子の開発状況
• 1.2金属錯体の熱分解による銅ナノ粒子の合成
• 2. 銅ナノ粒子ペーストへの展開
• 2.1プロトタイプの銅ナノ粒子ペースト
• 2.2耐酸化性に優れた銅ナノ粒子ペースト
• 3. まとめ
• [2] 銀ナノ粒子の導電ペーストへの応用
• はじめに
• 1. 固相熱分解による銀ナノ粒子
• 2. アミン還元による銀ナノ粒子
• 3. 銀ナノ粒子の導電ペーストへの応用
• 3. まとめ
• [3] インクジェット配線技術
• 1. Printed Electronics
• 2. インクジェット印刷技術
• 3. インクジェット法による描画
• 4. 金属ナノ粒子インク
• 5. 配線キュアの低温化
• 6. 配線層と基板の密着
• 7. インクジェット印刷技術による微細配線のこれから
• [4] 金属コロイドインクを用いた微細配線技術
• はじめに
• 1. 金属コロイドインク
• 2. 金属コロイドインクを用いた微細配線技術
• 2.1電子写真法を用いた微細配線形成技術
• 2.2インクジェットを用いた微細配線形成技術
• 2.3レーザー刻印パターンを用いたPFS微細配線形成技術
• 2.4ナノプリントパターンを利用したPFS微細配線形成技術
• 3. まとめ
• [5] スクリーン印刷用ポリイミドインク
• はじめに
• 1. ポリイミドとは
• 1.1ポリイミドの合成
• 1.2ポリイミドの溶剤
• 2. レオロジー評価
• 2.1ポリイミドの組成
• 2.2レオロジー評価方法
• 2.2.1ヒステリシスループ測定
• 2.2.2粘度の回復時間の測定
• 2.3ポリイミドの組成依存性
• 2.4ポリイミドの構造依存性
• おわりに
• [6] 液体トナーの設計とプリント配線への応用
• はじめに
• 1. 液体トナーを用いた配線パターン製作プロセス
• 1.1導電性トナーによる方法
• 1.2金属含有トナーとメッキを組合せた方法
• 1.3エッチングと組合せた方法
• 2. 液体トナーの材料構成
• 2.1分散媒(キャリア溶媒)
• 2.2導電材料
• 2.3.樹脂・電荷制御剤
• 3. 液体トナーの処方、製造法
• 4. トナーに要求される特性と評価項目
• 4.1分散安定性
• 4.2現像／転写／定着特性
• 4.3導電性／レジスト性
• 4.4安全性
• 5. 配線パターン用トナーの特許動向
• おわりに

【第2節 ディスプレイへの応用】

• [1] フレキシブル・プリンタブル有機エレクトロニクスの技術動向
• はじめに
• 1. プリンタブル有機TFT
• 2. ナノパターニング技術
• おわりに

• [2] インクジェット方式による配向膜の塗布
• 概要
• 1. インクジェット方式配向膜塗布装置とは
• 2. インクジェット方式配向膜塗布装置の特徴
• 3. インクジェット方式配向膜塗布装置の成膜原理
• 4. インクジェット方式配向膜塗布装置の塗布性能
• 5. 塗布前／塗布後の処理技術について
• 6. 今後
• 6.1インクジェット方式配向膜塗布装置の今後
• 6.2インクジェット塗布技術の展開
• [3] 印刷法によるエレクトロニクス部材加工への応用
• はじめに
• 1. 印刷のデジタル化とエレクトロニクスとの融合
• 2. 印刷によるエレクトロニクス受動部品の加工とその技術動向
• 3. IJ法によるエレクトロニクス部品加工
• 3.1IJインキ調製とその顔料分散技術+E203
• 3.2エレクトロニクス部品製造技術への展開
• おわりに
• [4] 有機TFTにおけるパターニング技術
• はじめに
• 1. 代表的な印刷法及びパターニング方法
• 2. 有機TFT形成に使用可能なパターニング方式
• 3. 有機TFTパターニングにおける課題
• 4. 各方式の詳細の説明
• 4.1凸版・マイクロコンタクトプリンティング
• 4.2凹版・ナノインプリント
• 4.3平版
• 4.4孔版
• 4.5インクジェット
• 4.6レーザー転写
• 4.7スピンコート・スリットコート・スプレーコート
• 4.8バーコート・ドクターブレード
• 4.9フォトリソグラフィー
• 4.10リフトオフ・ピールオフ
• 4.11フォトケミカルパターニング・自己組織化によるパターニング
• 4.12ナノトランスファー
• 5. 新しい技術：縦型有機TFT
• おわりに
• [5] インクジェット技術を用いた有機デバイスの作製
• はじめに
• 1. I JP法を用いた自己整合有機EL素子
• 1.1自己整合プロセスの概略
• 1.2ボトムエミッション型自己整合有機EL素子
• 1.3トップエミッション型自己整合有機EL素子
• 1.4ボトムエミッション型有機EL素子のマルチカラー化
• 2. I JP法による自己整合有機ダイオード
• 2.1IJP法による自己整合有機フォトダイオード
• 2.2IJP法による自己整合有機多機能ダイオード
• 3. IJP法を用いた自己整合ペンタセン有機トランジスタ
• 3.1実験
• 3.2ペンタセンの溶液化
• 3.3トランジスタ特性
• おわりに
• [6] 印刷法による有機デバイスの形成技術
• はじめに
• 1. 印刷方法の分類
• 1.1凸版印刷法(フレキソ印刷法)
• 1.2孔版印刷法(スクリーン印刷法)
• 1.3転写印刷法
• 2. 印刷法による有機TFTの形成
• 2.1ゲート電極・キャパシタ電極
• 2.2ゲート絶縁膜
• 2.3ソート・ドレイン電極
• 2.4有機半導体
• 3. 全印刷有機TFTレイの形成と電子ペーパーの駆動
• おわりに
• [7] 分散型EL素子の作製
• はじめに
• 1. 分散型ELと印刷技術
• 2. 分散型EL用ペーストの調整
• 3. 分散型ELパネルの作製と特性評価
• 4. 分散型ELの応用

【第3節 電子部品の応用】

• [1] スクリーン印刷によるカーボンナノチューブ電子源の作製
• 1. 電界放出型エミッタ
• 2. カーボンナノチューブ(CNT)
• 2.1基礎物性
• 2.2合成法
• 3. CNTエミッタ
• 3.1CVD直接成長プロセス
• 3.2スクリーン印刷プロセス
• 4. スクリーン印刷CNTエミッタの応用例
• 4.1光輝度光源
• 4.2情報表示ボード
• 4.3フルカラーFPD
• [2] アルコール系インクの検討とインクジェットプリント法による強誘電体薄膜パターンの形成
• はじめに
• 1. インクジェットプリント法の課題
• 2. アルコール系インクによるチタン酸ビスマスの合成
• 3. インクジェットプリント法による薄膜パターンの形成
• おわりに
• [3] スクリ－ン印刷法を用いたCu(In,Ga)Se2薄膜太陽電池の作製
• はじめに
• 1. メカノケミカルプロセスによるCIGS粉末の合成
• 2. CIGS薄膜の作製と評価
• 3. CIGS太陽電池の作製
• 4. CIGS太陽電池の透過電子顕微鏡による評価
• おわりに
• [4] LTCC基板へのインクジェット法による高密度微細配線パターン形成技術
• はじめに
• 1. LTCC用金属インク
• 2. グリーンシートへのインクジェット描画
• 3. インクジェット描画シートの積層・焼成
• 4. インクジェット印刷配線の特性
• 5. ファインビアの必要性
• 6. 厚膜印刷との複合化
• まとめ

【第4節 実装・その他への応用】

• [1] 電子部品実装へのスクリーン印刷技術の応用
• はじめに
• 1. 印刷機の基本性能
• 1.1品質を決定づける要素
• 1.2基本性能
• 1.2.1充填性能
• 1.2.2版離れ性能
• 1.2.3マスククリーニング性能
• 2. 印刷技術の応用事例
• 2.1パッケージ用バンプ印刷事例
• 2.1.1解決すべき技術的な課題
• 2.1.2充填工程
• 2.1.3版離れ工程
• 2.2回路形成印刷事例
• 2.2.1解決すべき技術的な課題
• 2.2.2充填工程
• 2.2.3版離れ工程
• おわりに
• [2] 印刷工法によるウエファーレベルCSPパッケージの開発
• The development of the wafer CSP package by the print method
• 1. 工程の説明
• 2. 各工程の特長と写真の説明
• 3. 各工程に使用した印刷機及び特殊リフロー装置
• 4. 印刷工法によるウェハーレベルCSPの優位点
• [3] SiP技術
• はじめに
• 1. SiP構造の選択
• 2. SiPの構成
• 2.1導体配線形成方法
• 2.2配線間の絶縁層の形成
• 2.3埋め込み部品の外縁処理
• 2.4外部端子の形成方法
• 3. SiPの試作例
• 3.1LEDモジュールの構造
• 3.2プロセス
• 3.3完成モジュール
• 4. インクジェット方式でのSiPの課題
• 4.1導体配線の密着性
• 4.2低抵抗化
• 4.3部品埋め込みの隙間
• 4.4配線断面形状
• 4.5生産性とコスト
• 4.6その他の課題
• 5. 印刷エレクトロニクスの将来展望
• [4] レーザープリンターを用いた導電性高分子のパターニングとデバイス化
• はじめに
• 1. レーザープリント法
• 2. 溶媒効果
• 3. デバイス化
• 3.1高分子分散型液晶ディスプレイ
• 3.2プッシュスイッチ
• 3.3ショットキーダイオード
• 3.4ショットキーゲート型有機トタンジスタ
• おわりに