2014年05月21日11:15
通過印刷法實現“10美分傳感器”
加利福尼亞大學聖地亞哥分校的Pisano看好的新技術與Bryzek一樣，也是印刷工藝。Pisano對Bryzek提出的萬億傳感器社會願景產生了共鳴，是從最初就積極致力於啟蒙活動的研究人員。Pisano認為，萬億傳感器的制造單價需要降到10美分以下。
Pisano在2013年10月舉行的TSensors Summit和2014年2月於東京舉行的Trillion Sensors Summit Japan 2014上，公開了名為“Advective Nanoprint”的干納米印刷技術（圖3）。解決了現有的凹版印刷和絲網印刷等印刷技術的課題，適合用於量產。
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圖3：較現有印刷方法提高分辨率 （a）分辨率和對位精度都比採用現有印刷方法的半導體制造技術高的方式（“提案方式”）。（b）利用與納米壓印同樣微小的模具形成構造。使模具內的聚合物油墨的溶劑氣化，形成構造體。（圖由美國加利福尼亞大學聖地亞哥分校提供） |
模具採用透氣材料
Advective Nanoprint技術將形成了微細溝槽（流路）的模具放到基板上之后，在模具的流路中澆注油墨，然后蒸發油墨的溶劑制作構造體。模具材料採用透氣性高的PMP（聚甲基戊烯），因此即使將模具放到基板上，溶劑也能蒸發掉。PMP是半透明的薄塑料膜狀，比較柔軟，因此還可用於復雜形狀的基板。
此次的方法使油墨隻存在於流路中，不會流到不形成構造體的位置。因此不會產生殘留油墨形成垃圾的課題。還能省去清洗工序。
該技術的分辨率（線寬/線距）為250nm，還能實現180nm，目標是實現130nm。目標定位精度為25nm。通過與企業進行共同開發，“可在2年半以內通過卷對卷工藝提高吞吐量”（Pisano）。
油墨與基板可選擇多種組合。比如在聚?亞胺基板上進行纖維素印刷和金納米顆粒物油墨印刷、在玻璃基板上進行殼聚糖印刷和金納米顆粒物油墨印刷、在硅基板上進行PMMA印刷和ZnO納米顆粒物油墨印刷等。另外，還能同時印刷2種油墨材料，將來可同時形成3∼4種材料。
3D打印也納入視野
發展規劃項目中加入的唯一一種制造方式是“數字制造與3D打印”。Bryzek認為該領域今后有望實現巨大的進步，其中除了TApp之外，還包含“IoE”、“超低功耗無線通信”、“能量採集與超低功耗電子”。
Bryzek認為，數字制造與3D打印可將大面積化的傳感系統單位面積的成本降到現有技術的1/1000。將來還計劃實現IC。他認為把用戶的周邊空間作為用戶界面的使用方法今后將成為主流，因此似乎打算用於這種用途的傳感。
德國卡爾斯魯厄理工學院在2013年10月舉行的TSensors Summit上發布了3D打印相關的技術（圖4）。
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圖4：不利用現有硅半導體工藝形成了三維構造 （a）用3D打印技術實現傳感部所需的三維構造的方法。（b）僅光的焦點位置的樹脂硬化。（c）實際形成后的示例。還可形成光導。（圖和照片由德國卡爾斯魯厄理工學院提供） |
該技術是向構造材料的原料——光刻膠照射激光使之硬化，形成三維構造。原理本身並不新穎，不過分辨率高達幾十nm。這個分辨率是通過僅在光刻膠的一點連續發生名為“雙光子吸收”的局部現象使之硬化而獲得的。光源是固定的，移動固定在三維移動台上的光刻膠，以飛秒（fs）級短脈沖激光進行照射。（作者：三宅常之,日經技術在線！供稿）
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