極限形状のための分子インク｜狭帯域インクジェット可能蛍光体｜GaNsのR2Rシート｜シリコンベースのAgClインク｜スクリーン製作の技術｜EMIシールド
ハウスキーピングノートI TechBlickは、2022年6月6日に開催されるInnovation Showcase Dayに向けたアジェンダを現在まとめています。プレゼン希望の方は khasha@TechBlick.com までメールをください。前回のイベントでは、4時間で600人近くのライブ参加者が集まりました!
トピックス 今回は、以下の技術を取り上げます。 極限形状用分子インク｜狭帯域インクジェットプリンタブル蛍光体カラーコンバータ｜GaNマイクロLEDのR2R大面積成長｜コンフォーマル・パッケージレベルEMIシールド｜シリコンベースのストレッチャブルAgClペースト｜20um以下のフィーチャーに向けたスクリーン印刷の進展。
分子性粒子を含まないインキは、極めて高い成形性と伸縮性を実現します。
分子性粒子を含まないインクは、非常に高い成形性と伸縮性を備えており、極端な曲率や複雑な形状を持つ3D成形品やインモールド電子部品の設計・製造を可能にします。
アーノルド・ケル と ジュリー・フェリグノ 2021年5月に開催されたTechBlickカンファレンスで、これらのインクのユニークな特性やIMEのユニークな可能性を紹介しました。いくつかのユニークな足跡は:
UVシンタリング：下のスライドで、透明なクリア分子インクをUVシンタリング（熱硬化の5倍の速さ）する様子をご覧いただけます。最初は、透明なインクはほとんど紫外線を吸収しません。しかし、Ag粒子が析出し始めると、吸収が大きくなります。吸収率が高くなると温度が上昇し、焼結が促進され、紫外線の吸収率が高くなる。このプロセスは、インクが完全に焼結するまで続き、その後、粒子が鏡のように光を反射するため、自己停止する。
インモールドエレクトロニクスに対応した部分焼結：IMEプロセスの一環として、熱成形の工程が必要です。この工程では、基板温度を制御しながら上昇させ、材料を軟化させ、3次元成形を可能にする。今回の提案では、まず印刷した分子インクを紫外線で部分的に硬化させるだけです。その後、3D熱成形プロセスの昇温により、完全な焼結がその場で行われます。この方式は、硬化が速く、PCのような低温の基板上でも分子インクを焼結できるため、興味深いアプローチといえる。
究極の成形性 下の3枚目のスライドは、分子インキと他の標準的なインキの比較です。このように、分子インキは50％まで伸ばせますが、抵抗値はほとんど変わりません。これは、印刷された線が非常に細いため、粒子入りの厚いインクやペーストよりも、伸びた基材の輪郭に沿うことができるためと考えられます。
ユニークな形状。IMEが可能にする形状は、インクの成形性によって制限されることが多い。IMEは、そのような制限からデザイナーを解放し、極端な曲率を持つ複雑な形状の設計と製造を可能にします。ここでは、Julieによる受賞例を紹介します。急カーブを描いています（コントロールノブをご覧ください）。
LCDやmicroLEDの色変換は蛍光体とQDのどちらを使う？どちらが勝つか？
進化し続ける興味深い技術領域として注目される. ジェームズ・E・マーフィー 等より GEリサーチ は、クラス最高の狭帯域赤色および緑色蛍光体を開発し、現在、マイクロLEDとオンチップ集積化に向けて技術を進化させています。
赤色KSF蛍光体は、広色域ディスプレイの狭帯域色変換に優れた蛍光体です。5つのピークを発し、それぞれのピークの半値幅は5nmと非常に狭い。メインピークは631nm付近に集中している。また、高光束・高温条件下でも安定した材料です。実際、既存の黄色蛍光体の直接の代替品としてオンチップ集積化することが可能である。KFSは商業的に大きな成功を収めており、19社以上のライセンシーと、ディスプレイ産業向けに世界中で400億個以上（さらに増加中）のKFS含有LEDが販売されています。
で発表した下記のスライドの通りです。 テックブリック 2021年7月、示す、KFSの技術は進化している。2014年当初、平均粒子径は25～30umでした。現在では3～9umまで小さくなり、サブミクロン、さらにはナノサイズの粒子へと進化しており、今日と明日のマイクロLEDに直接組み込むことができます。これは、QDと蛍光体の競争をマイクロLEDの分野にも持ち込むという意味で、重要な技術トレンドです（以前は、QDはサイズが小さいため、この分野ではQDだけが唯一のゲームでした）。
さらに、GEのKSFは、ノズルを詰まらせることなくインクジェット印刷に適した、封止剤を使用しない蛍光体をベースにした空気安定性インクに配合することができるようになった。これは、マイクロLEDの上にカラーコンバータとして印刷することも可能で、特に、効率的な青色のマイクロLEDを使用して赤色を作成したり、青色のマイクロLEDの色だけを転送したりすることができます。
ジェームズ・E・マーフィー また、CdフリーのInP QDとマイクロLED用KSFの興味深い比較も掲載されています。非常に薄い膜（10μm未満）では、QDの方が効率的であると論じています。しかし、おそらく青の色漏れを防ぐために膜を厚くすると、自己吸収効果が働き、外部量子効率が低下する可能性があります。したがって、自己吸収がないことを考えると、20μm以上の厚さでは明らかにKSFが勝っていると言える。
最後に、超狭帯域の緑色蛍光体がないため、QDにスペースが残されている。特に、緑色のペロブスカイト型QDはこの分野では非常に強い。しかし、GEは狭帯域の緑色蛍光体の開発を進めている。下図のように、この材料は100％DCI-P3を可能にします。ベータサイアロンに匹敵する性能でありながら、KSF赤色発光体とのクロストークがない。さらに、100%のHTHH安定性を提供し、オンチップでの直接統合を可能にします。さらに、QEレベルは90%以上に近づくことが期待されます。もちろん、KFSと同様に、90-450um（QDはns）のオーダーの遅いPL減衰時間を有している。
QDとマイクロLEDの詳細については、11月30日～12月1日に開催されるTechBlickのイベントにご参加ください。 www.TechBlick.com/microLEDs
高価な小面積サファイア基板の代わりに、金属箔上にR2R成長したGaN LEDや、GaN/AlGaN HEMTトランジスタを搭載することも可能ではないか？
これは、堅牢で効率的な無機 LED 技術を大面積で実現する、画期的な技術になる可能性があります。マイクロLEDディスプレイでは、モノリシック集積化を意味し、ウェーハから基板への搬送工程なしで製造されるモバイルサイズや大型ディスプレイにつながる可能性があります。
以下に示すように, iBeamマテリアル は、そのような技術を開発しています。まず、粗い金属箔を平坦化し、イオンビームを使って結晶粒が整列した厚さnmの層を形成する。この「テンプレート」が、例えばサファイアウェハーの代わりに成長基板として機能する。
この技術を使って、すでに機能性GaN LEDやGaN/AlGaN HEMTを実証しています。2021年7月（TechBlickでの成果発表時）には、PLが通常のLEDの70％まで向上していた。しかし、標準的なアプローチは、何十年も何十年も蓄積されたノウハウと生産ノウハウの恩恵を受けているため、直接比較することはまだ公平ではありません。
現在、LEDはまだR2R方式で行われていないが、「テンプレート」は20インチ幅の基板でR2R製造が可能である。次の開発ステップでは、MOCVDによるGaN成長のR2Rを実証する予定です。テンプレートのR2R製造がボトルネックではなく、厚い（5um程度）GaN LEDの成長がボトルネックです。
最後に, ウラジミール・マティアス は、この技術によって生産コストを25分の1に低減できる可能性があると主張しています。以下に詳細なコスト分析を示し、このコストロードマップを実現するために必要な技術的マイルストーンを示す。
この講演とマイクロLEDの詳細については、TechBlick初のマイクロLEDに関する専門イベントにご参加ください。 www.TechBlick.com/microLEDs
コンフォーマル電磁波シールド用パーティクルフリーインク？
コンフォーマル EMI シールドは、エレクトロニクスのユビキタス化に向けたメガトレンドである。現在のプロセスは、パッケージのEMC（エポキシ樹脂成形材料）上に、SUS（ステンレス）-Cu-SUSの3層構造（合計で通常3～6μm積層）をスパッタリングで形成するものである。. 宇野ヒカル から メルク & メルブス・レミュー から エレクトロ二クス株式会社 は、パーティクルフリーAgインクの非真空スプレーコーティングに基づく代替案を示しています。このスライドでは、性能分析および詳細なコスト分析/予測をご覧いただけます。
現存する技術（スパッタリング）は、AppleやSamsungのような企業から多くの市場リファレンスを得ている確立された技術です。しかし、真空プロセスであるため、大規模な設備投資と生産拠点が必要です。また、要求される膜質を考えると、スパッタリング成膜レートは低くなります。スパッタリングは、側壁や深いトレンチの被覆が苦手で、天面と側壁の厚さのばらつきが大きくなる。
EMIシールドの溶射は、非真空プロセスであり、設備投資も少なく、単位時間当たりの処理能力も高く、側壁と天壁を均一に覆うことができるため、いくつかの問題を解決することができる。スプレーはAgまたはCuのナノ粒子を使用することができる。
しかし、どちらの技術も高価な材料、ノズルの目詰まりによる生産停止、比較的厚いコーティングが必要という欠点がある。
これらの欠点を克服するために、粒子を含まない銀インクを噴霧することができる。
この技術は有効ですか？下のスライドは、1.2μmと3μmのコーティングで40GHzまで有効なシールドを示したものです。これは、要求事項を満たしていると思われます。
信頼性は？以下のスライドでは、長期間過酷な条件にさらされた場合でも、パッケージレベルのコーティングのシート抵抗に測定値の変化がないことを示す信頼性データを見ることができます。
費用対効果は？スパッタリングは設備投資が高く、また人件費も比較的高いです。しかし、溶射は継続的な材料消費コストが高いです。以下のスライドは、溶射が非常にコスト競争力のあるアプローチであることを示しています。
すでに実用化されているのか？まだサンプリング中です。主な障害は、現職の力を過小評価していることと、スパッタリングラインへの設備投資が既に終了していることです。
下図のように、まずパッケージはプラズマで前処理される。その後、チャック上のパッケージを160～200℃に保ちながら、パーティクルフリーインクを噴射する。この温度上昇により、スプレー中にパーティクルが急速に生成されます。最後に、スプレー後、140-160℃で20分間、インクをキュアする。他のパーティクルフリーインクと比較すると、硬化温度は比較的低くなっています。
スプレーを使用した最初の成功例により、市場のゲートは開かれ、すべてのインクベースの技術を持ち上げ、これを急成長する電子パッケージ産業の一部とすることができます。
AgClフィラーを用いた伸縮性シリコーンベースの医療機器？
一般に、シリコーンベースのシート状導電性ペーストは珍しく、医療用ウェアラブルアプリケーションに必要なAgClフィラー入りのものは、さらに稀少です デービッド・デューイ from フジクラ化成株式会社 で初めて公開されました。 テックブリック. PETやシリコーンシートなどの基板に150℃で30分程度硬化させると、1-10E-4Ω/□rの性能を発揮する。このインクは、フジクラの他のシリコーンベース（絶縁体、接着剤など）との互換性があり、シリコーンなどの伸縮する基材に複雑な多層構造の医療用ウェアラブルデバイスを印刷することができます。
詳しくはこちらをご覧ください。 www.TechBlick.com または、2022年10月12日～13日にアイントホーフェンで開催される産業に参加する。
スクリーン印刷の線幅を20μm以下に押し上げる
スクリーン印刷の細線化については、2010年以前の100μmフィーチャーから70μm、2015年、2018年の40μm、そして現在では20μm以下へと発展しています。それと並行して、印刷されたラインのウェット厚は、2018年には12um程度だったのが、今ではわずか4umにまで低下しています。
以下のスライドで, ジェフリー・キャンベル from 株式会社セファー. は、細線印刷用スクリーンの事例を紹介し、細線（20um未満）の印刷特性を紹介しました。このスライドは、以下の場所で発表されました。 テックブリック を2022年3月に発売します。
この開発を推進するためには、スクリーン製作技術のあらゆる要素の進歩が欠かせません。今回の講演では テックブリック また、このトレンドを実現し、持続させるために必要な重要な技術的ステップを説明しました。その内容は以下の通りです。
ファインメッシュ：メッシュを細かくすることで、高いメッシュ数でも高い開口率と細いラインが可能になるため、これは必須である。これは以下のとおりです。このスライドでは、アサダメッシュの11μmのステンレスメッシュを使用した印刷物の例をご紹介しています。メッシュの径を細くするのは簡単なようで、1ミクロン削るのに3年の開発期間が必要なのです。
メッシュカレンダリング：ローラーでメッシュを平らにすることで、メッシュの引っ張り強度が向上し、寸法安定性が高まります。これにより、微細な印刷の際にも、より優れた制御性と印刷間の一貫性を実現します。
エマルジョンフラットニング スクリーン表面の粗さを減らし、ペーストが通る通路をより安定したものにします。さらに、最終的な印刷のエッジの精度を向上させます。
下のスライドでは、ファインライン印刷（20μm以下）に適した様々なスクリーン（メッシュ＋乳剤＋カレンダーなどの追加処理）の例を多数紹介しています。 [This is automatically translated from English]
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