芝浦工大,レーザーで樹脂フィルムに銅配線を形成

芝浦工業大学は,大気中で銅錯体膜へのレーザー照射により,有機樹脂上への銅配線が簡便に形成でき,配線形成の低コスト化に貢献できる技術を開発した(ニュースリリース)。

近年,印刷技術を利用して集積回路やデバイスを作る技術(プリンタブルエレクトロニクス)が注目されている。その配線工程には,酸素が無い環境での大がかりな処理設備や複雑な作製プロセスを必要とする。

電⼦デバイスの配線材料をレーザー照射で⽣成するには,ある⼀定以上のエネルギー量(出⼒量)を必要とすることから,従来はガラスやセラミックスなど耐熱性のある基板が⽤いられ,レーザーによる配線が形成できる素材には限りがあった。

近年は⽐較的⾼い性能を備え,安価な銅の活⽤が進んでいる。しかし銅は容易に酸化するため⾼真空環境下で作業をする,複雑な⼯程を経る必要があるなど,結果的にコストや時間がかかることが課題となっていた。

今回研究グループは,分解性をもつ銅錯体溶液を有機樹脂(ポリイミドフィルム)上に塗布し,レーザー照射することで銅錯体に化学反応を促し,連続的に照射することで銅を定着させることに成功。原料となる銅錯体の種類を複数組み合わせ,その⽐率を⼯夫することにより,低エネルギー量(低出⼒)で銅を析出する条件を発⾒した。

これにより⾼エネルギー量で照射すると溶けてしまう有機樹脂上でも銅配線を形成することが可能となった。またこの⼿法により,銅膜が均⼀化・緻密化し配線の表⾯がより滑らかになることで,導電性の⾼い銅配線が形成できた。

さらにこの研究は,従来必要であった特殊な設備が不要となるほか,銅めっき法との併⽤により,銅膜の厚さを増すことも可能。その際,通常の銅めっき法で使⽤される貴⾦属触媒(パラジウムなど)なども不要となるなど,⼤幅なプロセスの簡略化と低コスト化を実現したという。

研究グループは今回の研究が,スマートフォン,フレキシブルディスプレーなどの普及にともない注⽬されている「フレキシブルプリント配線基板」のさらなる発展に寄与する可能性があるとし,柔軟性を必要とする⽣体センサーや,設置場所を選ばない太陽電池への展開が想定されるとしている。

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