ものづくりニュース by aperza

4人の研究から始まった山形大発プリンテッドエレ (庄司智昭,[EE T...

4人の研究から始まった山形大発プリンテッドエレ (庄司智昭,[EE Times Japan])

ターゲットは、印刷プロセスを用いたTFT

 山形大学有機エレクトロニクス研究センター(ROEL)の時任静士教授と熊木大介准教授らは2016年5月、プリンテッドエレクトロニクスの研究開発成果を事業展開するベンチャー「フューチャーインク」を設立したと発表した。

 同社は、ROELに関する材料技術、プロセス技術、デバイス技術の事業展開を目的に2016年4月1日に設立。銀ナノ粒子の開発/製造/販売を始め、プリンテッドデバイスの試作、機能性インクの性能評価、コンサルティングなどの事業を行うという。

 同社の設立は、科学技術振興機構(JST)の大学発新産業創出プログラム(START)から生まれたものである。STARTは大学から生まれた技術の研究開発支援と、民間の事業化ノウハウを持った人材「事業プロモーター」を活用した事業育成を一体的に行うプログラムである。山形大学は、事業プロモータ―を東北イノベーションキャピタルとして、2013〜2015年に「微細印刷集積回路に向けた高精細、高機能な銀ナノ粒子インクの開発、製造・販売」を目指し研究開発を行った。

 熊木氏は「プリンテッドエレクトロニクスは、低コストで開発できることが産業的に注目されている。スマートフォンのタッチパネルの配線は既に印刷技術で作られているが、価格競争に直面しているのが現状だ。当社は、印刷プロセスを用いた薄膜トランジスタ(TFT)をターゲットにしていこうと決めた」と語る。

 TFTを製品化しようとすると、開発の仕方が必然的にインクジェット印刷や凸版反転印刷、フレキソ印刷のいずれかに決まってくる。印刷法が決まると、相性の良い材料も決まってくる。それが、銀ナノ粒子を用いたインクだったとする。

アモルファスSiと同等以上の性能を持つTFTを実現

 山形大学はSTARTの3年間の研究開発で、印刷装置に適用可能な銀ナノ粒子インクの開発や、大規模な印刷装置に適用できるだけの量を確保する銀ナノ粒子インクの製造法、それを用いたロールツーロール印刷プロセス*)開発に関する研究を行ってきた。

*)ロールツーロール印刷プロセス:ロール状に巻いたフィルムを巻き送り出しながら、インクジェット印刷のような任意の加工を施し、再びロール状に巻き取るプロセス。フレキシブルデバイスの製造技術として期待されている。

 研究開発の結果、銀ナノ粒子の表面エネルギー制御に成功し、従来のインクジェット印刷では難しかった線幅10μmよりも微細な配線の形成に成功。熊木氏は「製品によって求められる数値は変わるが、半導体回路を圧縮したり、消費電力を低減したりするための技術的な目安が線幅10μmだった」と語る

 また、合成プロセスの最適化により、試験管レベルの量だったラボスケールの合成から、大型の印刷装置などでも扱える量(50g)を一気に合成できるまで製造法をスケールアップした。「品質のばらつき低減や低価格化に向けて、今後も1回の合成量を増やしていく」(熊木氏)。

 銀ナノ粒子を用いたTFTでは、センサーを十分に駆動できる1cm2/Vsのホール移動度も得られ、事業化に向けて必要だった技術開発の目安を一通りクリアできたという。時任氏は、「印刷技術だけを用いたTFTで、アモルファスケイ素(Si)のTFTと同等以上の性能が出ているのは当社以外にないだろう」としている。

一体的に開発できる体制と設備が特徴

 時任氏はフューチャーインク社長を務めるとともに、ROELのセンター長でもある。ROELは有機材料に関する先端研究拠点であり、学生も含めて100人以上の規模を持つ。

 時任氏と熊木氏は、2010年にNHK放送技術研究所から山形大学へと移り、秘書を含めた4人でプリンテッドエレクトロニクスに関わる研究を進めた。2016年6月現在、約20社の企業との共同研究を行い、学生やスタッフを含め50人規模の研究室になったとする。

 「私たちの研究室の特長は、材料やデバイスなどを一体的に開発できる体制と設備を持っていることだ。今まで企業と共同で開発してきた成果を集積し、ポートフォリオごとにフューチャーインクで事業展開していく予定である」(時任氏)

 同社は今後、印刷技術を用いた事業だけでなく、TFTを組み込んだ軽量でフレキシブルなヘルスケア用途のセンサーデバイスの開発を進める。「特に、市場の成長が期待できる圧力センサーとバイオセンサーをターゲットにする。2017年中には、全て印刷で開発したシート型圧力センサーを試作品レベルで展開する予定」(熊木氏)と語る。

 また、時任氏と熊木氏は、研究の傍らボランティアで事業を行っている。2016年6月1日現在、役員6人を除いた社員は2人だ。そのため、2016年中に資金調達を行い、社員を募集する。「設立3年で、売上1億5000万円を超えることが目標」(熊木氏)とした。

日本のプリンテッドエレ市場は……

 米国が国防総省が(DoD)フレキシブルエレクトロニクスに総額1億7100万米ドルの投資を決めるなど、市場の拡大が予想されるプリンテッドエレクトロニクス市場。海外では、食品管理や車載センサーに応用されているケースが既にあるという。

 国内では、次世代プリンテッドエレクトロニクス技術研究組合(JAPERA)が2011年3月に設立され、関連メーカーが全印刷TFTを用いた大面積圧力センサーや電子棚を開発している。

 時任氏は、「国内もプリンテッドエレクトロニクスに対する期待感は大きいが、一足飛びにはいかないため、関連メーカーが粛々と研究開発をしている状況だ。国内の大手企業は保守的で、なかなか新しい技術を導入しようとしない。そのため、台湾や韓国などで導入しようとする動きがある。中堅メーカーを中心にもちろん挑戦はしているが、全般的な雰囲気として保守的だ。大手のメーカーが、印刷技術で新製品を量産するといった発表をすれば、流れは一気に変わるだろう」と指摘した。


エレクトロニクス技術を駆使した製品を設計・開発するエンジニアやマネージャー層を対象に、半導体・電子部品、ディスプレイ、ネットワーク、ソフトウエア、エネルギー、設計・解析ツールなどに関する技術情報や、業界の最新動向を提供するサイトです。特集記事に加え、各種技術解説やトップへのインタビュー、海外発のニュースなど、エレクトロニクス分野における最新かつ専門性の高い情報を発信します。 http://eetimes.jp/