高精細な印刷はなぜできる? - 銀ナノインクのメカニズムを解明

産業技術総合研究所(産総研)は、超微細回路を簡便・高速・大面積に印刷できる「スーパーナップ法」の技術の鍵となる、銀ナノ粒子の吸着性とインクの安定性が両立するメカニズムを解明したと発表した。

同成果は、東京大学(東大) 大学院工学系研究科物理工学専攻の長谷川達生教授(兼:産業技術総合研究所フレキシブルエレクトロニクス研究センター総括研究主幹)、荒井俊人講師(兼:産総研産学官制度来所者)らと、山形大学学術研究院の栗原正人教授、冨樫貴成助教と共同研究によるもの。詳細は、英国科学誌「Scientific Reports」に掲載された。

左から、スーパーナップ法により作製した銀配線の拡大写真と紙幣に印刷された高精細画の拡大写真。スーパーナップ法の精細度は、従来の高精細印刷(最小線幅は約25μm)と比べて20倍以上に達している (出所:産業技術総合研究所Webサイト)

塗布や印刷によりフレキシブルな電子機器を製造するプリンテッドエレクトロニクス技術は、大規模・複雑化した従来のデバイス製造技術を簡易化できる技術として期待されている。中でも、スーパーナップ法は線幅1μm以下の銀配線を簡易に印刷できる印刷技術として、これにもとづく透明で曲げられるタッチパネルセンサの量産化が進められている。

同法では、インク中に含まれた特殊な銀ナノ粒子が、基材表面に選択的に吸着する仕組みが技術の鍵となっている。しかし、高活性な銀ナノ粒子を大量に含んだインクが、印刷に至る過程で安定なまま保たれる理由は不明だった。

研究グループは今回、インク中で銀ナノ粒子が凝集するメカニズムを検討するために、液体界面近くの微小領域からの散乱光を高感度に捉えることが可能な共焦点動的光散乱(DLS:Dynamic Light Scattering)法を適用した。その結果、銀ナノ粒子表面を保護するため、わずかに含まれている脂肪酸の分子鎖の挙動が、銀ナノ粒子の吸着性とインクの安定性を両立させるため、巧みに機能していることが明らかになった。