本記事シリーズの第2弾として、TechBlickはプリンテッド・エレクトロニクス、ハイブリッド・エレクトロニクス、インモールド・エレクトロニクスにおける有望な技術革新と市場動向を紹介します。今回取り上げるのは、（1）フレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクス、（2）精密積層造形とR2Rプリンティング、（3）プリンテッド・R2R太陽光発電、（4）ハイブリッドCMOS SWIRセンサーなどである。 この記事で取り上げたすべてのトレンドは、TechBlickが今後開催するインタラクティブなLIVE（オンライン）カンファレンスと展示会で、この分野のキーパーソンが議論する予定です。2021年3月10日～11日 であり、かつ 2021年5月11日～12日 シングルで 年間パス 今後開催されるライブ（オンライン）カンファレンス、展示会、マスタークラス、オンデマンドコンテンツのライブラリ、コミュニティでのネットワーキングの機会をすべて利用できます。
今後予定されているイベントは以下の通りです。
3月10日、11日 プリンテッド、フレキシブル、ハイブリッド、インモールドエレクトロニクス(I)
4月14日、15日 グラフェン、二次元材料、カーボンナノチューブ
5月11日、12日 プリンテッド、フレキシブル、ハイブリッド、インモールドエレクトロニクス(II)
5月11日、12日 量子ドット：材料イノベーションと新たなアプリケーション
6月15日、16日 ディスプレイと照明の技術革新とトレンド。OLED、フレキシブル、プリンテッド、マイクロLED、そしてその先へ
7月14日、15日 スキンパッチ、ウェアラブル、E-Textiles、ストレッチャーブル・エレクトロニクス
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フレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクス（FHE）：プリンテッドエレクトロニクスにおける最も重要なトレンド？
しかし、プリンテッド・ロジックは、モビリティ、安定性、サイズなど、必要な性能を備えておらず、プリンテッド・エレクトロニクスが提供できるものは限られていました。しかし、現在では、薄くて柔軟なダイ/ICが形成され、フレキシブルハイブリッドエレクトロニクスが実現されています。これは、プリンテッドエレクトロニクスやフレキシブルエレクトロニクスの最もエキサイティングなトレンドのひとつです。
以下に、極薄でフレキシブルなICの例を示す。また、性能の向上を示すロードマップも示しています。これらのデバイスは、印刷をベースにしていないことに注意してください。しかし、プリンテッド・エレクトロニクス・アプリケーションを実現する技術であることに変わりはありません。
現在、超薄型ダイやICの開発には、複数のアプローチがあります。ひとつは、シリコンダイを可能な限り薄くし、フレキシブル化する方法。この場合、技術的な能力はシリコンのようになります。実際、すでにBluetoothレベルのフレキシブル超薄型ICは実証されている。これは重要なマイルストーンです。
もうひとつは、フレキシブルな電子部品製造技術を使って、ネイティブに薄い技術をベースにしたフレキシブルICを開発し、ネイティブにフレキシブルなLSIやVLSIへの道を開くというアプローチです。最終的な目標は、身近なものをよりスマートにすることだが、そのための技術力は、シリコンに比べればまだ数十年遅れている。 一人で 年間パス をクリックすると、当社の全製品にアクセスできます。 インタラクティブLIVEだが、オンライン会議 この技術を推進するすべてのキーパーソンから話を聞くことができます。アメリカン・セミコンダクター、ARM、CEA、ラックスセミコンダクター。
低温インターコネクト（ダイやICの取り付け）は、新たなFHE（フレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクス）にとって重要な要素です。実際、適切なソリューションがないため、フレキシブルプリント基板（FPCB）はPI基板に限定され、不必要にコストが高くなっています。
この問題を解決するために、PETと互換性のあるダイやICの取り付け技術を可能にする複数のアプローチが登場しています。
ノバセントリックスは、はんだ光焼結法を開発し、処理時間と温度の両方を短縮することで、R2R処理とPET基板に対応できるようにしました。これは、リフロー炉の代わりにパルス状の高輝度光を用いて、基板にダメージを与えることなく、はんだを数ミリ秒で液相線温度まで上昇させるものです。
セフテックは超低温はんだを開発している。有名で今では当たり前のSACハンダを開発したアイオワ州立大学出身だ。実際、SAFI-Tech社のアプローチは、SAC305を常温並みの低温ではんだ付けできるようにすることを提案しており、PETや紙と互換性のあるフレキシブルハイブリッドエレクトロニクスへの扉を開くものです。
また、アルファ社は超低温ハンダを開発し、熱安定性PETやその先の互換性を拡張しています。なお、はんだにはセルフアライメント機能があり、R2R FHEではピックアンドプレースの精度要求が緩和されるため重要であり、多数のI/Oピンが密に配置された複雑なICの採用が可能になる。
導電性接着剤は、当然ながら低温に強い。導電性接着剤は低温で使用でき、おそらく最初に成功した単純なFHEアプリケーションであるRFIDに使用されています。 しかし、I/Oピンの数が多い大型のICには対応していない。
CondAlignは、新しい異方性導電性接着フィルムを開発しています。ここでは、埋め込まれた粒子が電気的に整列している。このフィルムは現在、厚さ数μmから数百μm、抵抗値0.01 Ohm/cm^2以下のR2Rスケールで製造されています。興味深いのは、10μmピッチに対応できることだ。
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もちろん、アプリケーションや、最終的にはR2R処理なしには、これらすべては意味をなさない。前者は重要であり、そうでなければ、FHEは問題を探すソリューションのままになってしまう。後者は、この技術が潜在的な単位当たりのコストメリットを実現するために必要です。
このインタラクティブなオンライン会議・展示会シリーズでは、アプリケーションとR2R処理に取り組んでいる興味深い企業を厳選しています。
GEリサーチは、ラップから実世界への応用に向けたアプローチについて発表します。ジャビルは、フレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクスを市場に投入することについて発表します。両社ともプリンテッドエレクトロニクスの商業化において強力な実績を持っています。
Smooth & Sharpは、Covid印刷用のR2R印刷RFIDタグについて発表します。IDENTIVは、フレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクスを使用したNFCおよびUHFセンサーについて発表する予定です。CPI (Centre for Process Innovation) は、R2Rプロセスを利用したフレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクス製造の先進性について発表します。
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精密印刷
エレクトロニクス分野では、印刷の高解像度化が進んでいる。過去10年間で、あらゆる印刷技術が解像度の飛躍的な向上を示してきた。スクリーン印刷でさえ、10umの線幅に達した例もあります。
XTPLは、3次元形状表面に1μmの微細なフィーチャーを印刷できる超精密成膜技術を紹介します。同社は、自社製のプリンターと高密度銀ナノ粒子インクを提供しています。再配線層の試作・印刷、microLEDなどのディスプレイの後期修復、セキュリティ機能印刷、量子ドット印刷など、その用途は多岐にわたる。いずれは、プラットフォーム技術になる可能性があります。
また、エンジェットは、超微細エレクトロハイドロダイナミック・プリンティングプロセスについても発表します。これは、静電界を利用した近接場ジェット印刷技術です。これは、平らでない表面の小さな特徴も実現することができます。
ノースウェスタン大学からスピンアウトしたNanoOps社は、ユニークで革新的なアプローチを開発しています。彼らはサブミクロン（20nmまで）の転写印刷を行うことができます。ここでは、まず回路をテンプレートにエッチングする。 このテンプレートを化学バッチに挿入すると、ナノ粒子材料が静電気力で回路パターンに引き寄せられる。このテンプレートをフレキシブル基板などのターゲット基板に押し付けて、パターンを転写する。これにより、サブミクロンの解像度で、ウエハーベースの多層マルチマテリアル印刷が可能になります。このプロセスは、現在、モジュール式の自動化されたGen2生産ラインとして提供されています。
上記のようなアプローチは、R2Rではありません。しかし、R2R印刷でも解像度の向上が進んでいる。
コダックは、10μm以下の解像度と10m/minの印刷速度を持つ高スループット・高解像度のフレキソプリンティングについて発表する予定です。 これは、R2R太陽電池、アクティブ回路、セキュリティ機能、透明アンテナ、RFIDタグなどに利用できる可能性がある。
旭化成は、電子ビームリソグラフィーを用いてパターンを形成するシームレスローラーモールド技術により、サブマイクロの解像度を達成するR2Rプロセスも開発している。また、Cuインクも独自に開発している。透明ヒーター、ディスプレイの配線メタライズ、透明RFIDやタグなど、さまざまな用途に応用できる。旭化成は、透明RFID技術を使って、タグ＆トレースのフルソリューションプロセスへと事業を進化させている。 一人で 年間パス をクリックすると、当社の全製品にアクセスできます。iインタラクティブなLIVEだが、オンライン会議 と展示会、そして上記の全プレイヤーによるLIVE（オンライン）プレゼンテーションで、最新情報を直接聞くことができます。
プリンテッド・フォトボルタイクス
プリント太陽電池は、長い間、浮き沈みの歴史を繰り返してきました。しかし、ようやく、その技術が成熟してきたように見える。特にOPVは、Konarkaの時代から、開発者の忍耐力を試されてきました。しかし、今、ポジティブなニュースがあり、私たちのプログラムでも取り上げています。
ひとつは、OPVの外部量子効率が再び上昇に転じ、長い停滞期を脱したことです。以下に示すように、非フラーレン系アクセプタへのシフトが、この傾向を後押ししている。
それと並行して、処理技術も成熟し、より高速で広範なフォーマットのR2R処理にスケールアップしたものもあります。また、材料の安定性も向上し、バリア性の要求が緩和され、製造プロセスも容易になりました。
重要なのは、応用分野も大きく前進していることだ。現在では、誰もがOPVをSi PVと同じカテゴリーに分類しているわけではありません。実際、多くの人が、優れた室内光量効率、柔軟性、パターンのカスタマイズ能力など、OPVのユニークな特徴を認識し、活用している。 私たちのカンファレンスでは 私たちは、すべての主要なトレンドにハイライトを当てます。Armorは新しいOPVアプリケーションについて、SunewはOPV生産のスケールアップと産業上の課題について発表します。 Brilliant Matters は、OPV 用の半導体と中間膜のポートフォリオを拡大し続けており、最新世代の太陽光発電材料について講演を行います。レイエナジー テックは、クラス最高のOPV材料を紹介し、フィリップス66は、OPVの産業用印刷に適した光活性ポリマーを紹介する予定です。
もちろん、以下に示すように、PVの印刷やR2R加工は有機PVに限定されるものではない。他の分野でも良い進展が見られている。 米国では、高速R2R印刷がペロブスカイトに適用されており、インクジェット印刷は最初の商業印刷ペロブスカイトPVに使用されています。後者はSaule Technologies社が開発したもので、Saule Technologies社は当社のインタラクティブなオンラインかつライブの会議と展示シリーズで発表する予定です。 一人で 年間パス をクリックすると、当社の全製品にアクセスできます。 インタラクティブLIVEだが、オンライン会議 と展示会、そして上記の全プレイヤーによるLIVE（オンライン）プレゼンテーションで、最新情報を直接聞くことができます。
近赤外および遠赤外センシング用ハイブリッドCMOS光検出器
以下に示すように、プリンテッドエレクトロニクスは、フルプリンティングやハイブリッド光検出器の製造に一役買うことができる。興味深いのは、CMOSとSWIRのハイブリッドセンサーである。CMOSはSWIRを見ることができません。CMOSはSWIRを見ることができません。せいぜい、深い絶縁トレンチなどの技術革新により、NIRで40～50％程度の効率を達成しているに過ぎません。しかし、SWIR領域では、工業検査、繊維の選別、ADASや自律走行など、数え切れないほどのアプリケーションが存在します。
現状では、InGaAsが主流です。しかし、InGaAsはSWIRでは高価であり、拡張SWIRでは超高価になります。また、従来はInGaAsとSiの読み出しダイをはんだバンプで接合する必要があったため、画素サイズが制限されており、解像度も低い（注：ソニーによるCu-Cu接合技術がこれを変える）。QDや有機材料をCMOS ROIC上に溶液キャストまたは蒸着して、NIR、SWIR、MWIRまで感知できるハイブリッドセンサーを実現することができる。QDの直径を微調整することで、吸収特性を調整することができます。
この分野では、多くの進展がありました。当コンファレンスシリーズでは、その中でも特に優れた作品を厳選してご紹介しています。SWIR Vision SystemはQD-CMOS製品を商品化した最初の企業であり、Nokiaのスピンアウト企業であるEmberionは長年の開発期間を経て製品を発売しようとしています。IMECはこの分野の主要研究機関として0.13μというピクセルサイズの記録を打ち立て、プロセスの工業化に取り組んでおり、フラウンホーファーFEPは有機CMOS NIRおよびSWIR光検出器に関する最高クラスの仕事を完了させています。
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[This is automatically translated from English]