インクレスデジタル印刷｜はんだ・接着剤フリーダイボンディング｜3DPEロードマップ｜高性能OPV向けHTL｜LCD生産に対応した有機TFTの高性能化
今週の技術アップデートの詳細を掘り下げる前に、2022年OCT12-13日にオランダのアイントホーフェンで開催されるオンサイトイベントについて非常に楽しみにしていることをお伝えしたいと思います。展示会は長蛇の列で完売し、世界レベルのアジェンダが発表され、参加者チケットの需要も非常に高い状況です。全情報をご覧いただけます これ. これは、この業界で最も重要な今後のイベントです。
次に、アディティブエレクトロニクスの世界におけるいくつかの興味深い開発について、最新情報と洞察を提供します。(1) ドライインクフリーデジタル印刷 (2) 深い作業機能を持つ HTL (3) 3DPE のロードマップ (4) はんだや接着剤を使った紙へのダイレクトダイボンディング (5) Ga-In-Sn 導電ゲルに基づく液体ワイヤ (5) LCD 製造に対応した OTFT バックプレーン (6) 30um 以下の線幅の印刷のキーステップについて取り上げる予定である。
ドライインクフリーのデジタル印刷プロセスで、多機能素材を蒸着？
最近、私たちは、この興味深いシステムに出会いました。 Masoud Mahjouri-Samani, 博士号 等 オーバーン大学. 下図のように、エキシマレーザーをレンズで集光し、ターゲットに照射します。ターゲットはアブレーションされ、ナノ粒子のプルームを形成し、それが基板上に凝縮してナノ粒子を形成する。このレーザーシステムにより、その場で焼結、結晶化させることができる。
この乾式印刷プロセスは、インクを使用しないため、TiO2やITOなどの複雑な多機能材料を「印刷」することができ、従来のデジタルインク印刷の能力を超えている。研究者らは、「この新しい方法では、大気圧かつ室温で、さまざまなナノ粒子ビルディングブロックをその場でオンデマンドに形成することができる」と主張している。これらのナノ粒子構成要素は、ノズルから基板に向けてナノ粒子の流れを形成し、リアルタイムでさまざまな基板上にレーザー焼結/結晶化することができます"。
確かに、以下では、生成・焼結されたTiO2ナノ粒子の例を見ることができます。さらに、このプロセスを使ってSiO2基板上にITOやTiO2回路を印刷した例も見ることができます。
これは、さまざまな基板上にさまざまな材料を直接デジタル成膜するための、新規かつ有望で革新的なアプローチです。特に、使用可能な材料の選択肢という点で、インクベースのウェットプリント技術の重要な制限を克服できる可能性があります。もちろん、これは現在のところ小規模な研究室での作業であり、技術開発が進めば、より多くのトレードオフが明らかになるでしょう。
この技術は今、実用化の段階に入っている。実際, NanoPrintek(ナノプリンテック社) は、このエキサイティングなアプローチを推進するために、最近設立されたものです。
新しい HTL 材料は、最新のラボレベルと生産レベルの印刷 OPV の性能のギャップを埋めることを可能にします。
下の図は、2000年に2.5％だったOPV（有機薄膜太陽電池）の効率が、現在では18％以上にまで上昇した歴史を示しており、材料の進化がこの上昇を促進したことを示しています。
(材料の進化。P3HT：PCBM→プッシュプルポリマー（PPP）の出現→ノンフラーレンアクセプター（NFA）の台頭→新規PPPとNFA）。
Nicolas Bouchard Brilliant Mattersによる下のグラフは、研究室での最高の結果と生産レベルでの最高の結果の間に大きなギャップがあることも明らかにしています。
生産レベルの OPV の効率を妨げている重要な要因の 1 つは、最新の OPV ドナーおよびアクセプタ材料に適合する正孔輸送層（HTL）が利用できないことである。これは、最新の新規ドナーおよびアクセプタ材料はバンドギャップが広いため、従来の一般的なHTL材料との間に大きなエネルギー障壁が生じるためである。PEDOTである。これは電荷注入に対して作用し、効率を低下させる。
したがって，産業規模のプロセスで最新の PPP や NFA を最大限に活用するには，非ハロゲン溶媒で深い仕事関数を持ち，周囲条件で印刷でき，均一な厚さ（100nm 以上）の層を形成できる HTL 材料が必要である。
Brilliant Mattersは、そのような材料を開発しました。ここでは、この新しい印刷可能な深層HTLが、PTQ10およびNFAと併用した場合に、MoO3（最良の蒸発材料）と同等の結果を達成する方法を示している。
これは、有機薄膜太陽電池のさらなる開発と産業化に向けた重要なステップとなります。
による5分間のショートプレゼンテーションをご覧いただけます。ニコラ・ブシャール 釈義 これ
接着剤やはんだを使わずに、紙に直接フリップチップをボンディングする？
アリ・ロシャンヒアス 等 シリコン・オーストリア・ラボ（SAL） は、紙へのポリプロピレン（PP）コーティングのユニークな特性を利用した興味深いアプローチを最近の論文で紹介しています。
ここでは、ダイの底面にCr（10nm）/Au（300nm）層のスパッタリングラインをコーティングしています。紙は、押し出しラミネーションにより、18μmの薄いPP層でコーティングされている。AgトラックはR2Rフレキソプリンティングを行い、乾燥させた。ダイは、フリップチップを基板に熱圧着しただけのものです。
以下に示す結果から、接着剤やはんだ層なしでボンディングが形成されることが確認された。PP層は150℃で軟化し、ダイボンディング時に162〜165℃で局所的にリフローするため、バンプがプリントされたAgラインに侵入して接触する。固化すると、PP層は接点を囲み、実質的にあらかじめ塗布された接着剤のように作用し、圧縮力を加えて電気接点を安定化させる。
これは、この分野での興味深い進歩であり、はんだやACFに代わるプロセスです。しかし、現在では、あらかじめPP層を塗布することが負担となっています。PP層が、基板の平坦化および/または印刷性の促進のためにいかなる場合でも不可欠である場合、このステップは、追加の分注/印刷ステップを削除し、追加の材料の必要性を削除し、プロセスを簡素化することができる。
3Dプリンターエレクトロニクスの中期的（3～5年）、長期的（5～10年）な今後のロードマップは？
5分間のショートプレゼンテーションで, マーティン・ヘッジズ博士 の現状と中期（3-5年）、長期（5-10年）の開発ロードマップをご紹介しています。
マーティンは、CEO Neotech AMT GmbH, 3Dプリンターによる試作・量産用電子機器の開発で業界をリードしている株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモが開発しました。
現在の状況: このページでは、(1)既にある3次元表面へのプリント、(2)完全積層造形による電子機器のプリントの例を見ることができます。後者では、フィラメント（FFM）3Dプリンターで機械部分を造形している例を見ることができます。この工程を中断して、導電性トラックを構築するためのSMT PnPとAg金属の噴射を自動的に行っています。ここでは、LED、光学系、導波管などの部品を統合した3D構造内に、相互に接続された電子機器の複数の層が作成されています。
短期（3〜5年）のロードマップ: 電子機器のデジタル3Dプリントをベースにした、業界初の完全自動化加工ラインが完成するはずです。品質検査や、おそらく自動補正のために、ある程度のAI/MLも統合されるでしょう。さらに、幅広い機能、特に電力電極が、おそらくセラミック構造を用いて統合され、印刷面積/体積も拡大し、大きな3Dオブジェクトが形成されるでしょう。
長期的（5-10年）なロードマップ。これにより、全く新しい製品アーキテクチャが実現され、従来のエッチングによるプリント基板製造技術からの脱却が可能になります。さらに、自動化されたリサイクル、修理、再利用が可能になります。
30μm以下の特性をスクリーン印刷するには？
スクリーン印刷の進化はとどまるところを知らず、超微細線印刷の領域に突入しています。このスライドショーとショートビデオでは、30μm以下のフィーチャーを生産するために必要なことを考察します。
チームワークの良さ スクリーン印刷は、糊メーカー、メッシュ・乳剤メーカー、印刷会社などとの密接な連携が必要なチームワークです。
ブラックステンレスメッシュ従来のステンレスメッシュは反射率が10～15％でした。高解像度の感光性乳剤の開口部を狭くシャープにするためには、ステンレスメッシュからの乱反射、特に波長365nmと405nmでの乱反射を最小限に抑える必要があります。そのため、黒色バージョンが必要なのです。
メッシュの幅が狭い 浅田メッシュは、最先端のステンレスメッシュを作る名手である。サブ30umを達成するためには、直径11〜13umで開口率55〜60％のメッシュが必要になる。浅田メッシュは、すでに9umのメッシュまで提供し、性能の限界に挑戦している。メッシュの直径を1μm小さくするには、3年ほどの開発期間を要することを考えると、これは驚異的な進歩である。
基板選定: ペーストによっては、表面張力とエネルギーのバランスをとるために、基板の選択が重要な鍵となります。FERNANDO ZICARELLIが発表した以下の例では、50μmの印刷ラインでも基板の特性が大きく影響することがわかります。
高性能TFTバックプレーンを80℃で印刷し、既存のLCD装置でパターニング？
この15〜20年の有機半導体（OSC）の進歩には目を見張るものがある. 株式会社スマートケム は、有機 TFT 技術を採用するための長年の障壁を取り除くことです。移動性や安定性といった技術的な進歩だけでは決して十分ではないため、これらは商業的な成功を確実にするために、苦労して勝ち取った重要かつ不可欠な開発ステップなのです。
EDAツール 自社の有機TFT回路を用いた回路の設計やシミュレーションを可能にするEDAツールを設計している。従来はなかった採用の必須条件である。
TFT材料のフルポートフォリオ。TFTは半導体の層だけではありません。TFT は半導体層だけでなく，TFT スタックに含まれるすべての材料が最適な方法で一緒に機能する必要があります。パッシベーション層，耐スパッタ層，ベース層ゲート絶縁膜などのプロセスパラメータとともに，有機TFTの製造に必要な材料の完全なポートフォリオを開発するために，およそ5千万ドルと10年が費やされた。これは、すべての材料が一緒に機能し、既存の製造プロセスとの互換性を確保する必要があるため、非常に重要なことです。
既存プロセスとの互換性 新しい材料だけでなく、新しいプロセスを採用することは、ディスプレイメーカーが車輪の再発明をすることを期待することはできません。したがって、既存の工程との互換性は絶対に必要な条件です。Smartkem は、既存の LCD 装置をベースに、同社の材料セットを使って有機 TFT バックプレーンを製造できることを保証しています。
様々なディスプレイ技術における商業的パートナーシップ。AMOLED、QD-LCDディスプレイ、ミニLEDについて、それぞれRiT Display、Nanosys、台湾の無名メーカーと提携を発表した。このように、複数の技術分野をカバーし、単一のターゲット市場だけを追いかけることはない。過去、ほとんどの有機TFT開発者は、電子ペーパーという低空飛行の果実に賭けただけだったので、この間違いは大きな代償となった。
有機TFTの技術が進歩していることは、私たちにとって喜ばしいことです。導入の障壁が取り除かれつつあるのです。最終的には、この技術は、メタバースの普及のための必須条件である、最小の処理コストで十分な品質のディスプレイを提供することを提案します。
イアン・ジェンクスのプレゼンテーション（5分）を見るには、以下をクリックしてください。 これ
超伸縮性液体金属を用いた完全筋骨格系キネマティクスプラットフォーム？
ガリウム-インジウム-錫は、伸縮自在の電子機器にとって興味深い材料です。無害なRoHS指令準拠のゲルに成形し、ほぼすべての基板に塗布して、伸縮自在の導電性メタライゼーションや回路を形成することができるのです。
つまり、ヒステリシスの限界に近づかなければ、基板の伸縮に追従することができる。
このプレゼンテーションでは ジョルジュ・カルボ - のイノベーター。 リキッドワイヤー株式会社- 100％伸縮で100万サイクルの抵抗値変化なしというデータもあり、これはかなりのベンチマークになります。実際、ほとんどのストレッチャブルインクは、この性能に匹敵するのは難しいだろう（より高い導電性を提供する可能性はあるが）。
さらに、この素材をベースにした完全なプラットフォームも開発中だ。このプラットフォームは、同社の伸縮自在のインターコネクトとマイクロプロセス、ストレインゲージセンサー、その他のリジッドICを統合しており、電子機器を組み込んだ完全に機能するシリコーンベースの新しいセンサーシステムを形成できることを示しています。
スライドとビデオでは、この技術の複数の例を紹介し、この「第二の皮膚」が、運動能力の測定、VR/ARゲーム、臨床試験などに使用できるプラットフォーム技術の基礎を形成していることを説明しています。 [This is automatically translated from English]