横浜国大、液体金属で導電性の高い微細配線を実現：バブルプリント法で簡便かつ自由に

横浜国立大学は、「バブルプリント法」を用い液体金属コロイド粒子をガラス基板上にパターニングし、導電性の高い微細な配線を作製することに成功した。柔軟性や伸縮性に優れたウェアラブルセンサーや医療用デバイスなどへの応用を見込む。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

ウェアラブルセンサーや医療用デバイスなどへの応用に期待

　横浜国立大学の向井理特任助教や上野和英教授、丸尾昭二教授らによる研究グループは2024年10月23日、「バブルプリント法」を用いて液体金属コロイド粒子をガラス基板上にパターニングし、導電性の高い微細な配線を作製することに成功したと発表した。柔軟性や伸縮性に優れたウェアラブルセンサーや医療用デバイスなどへの応用を見込む。

　レーザー加工技術は、高い精度で高速に加工できることから、さまざまな分野で活用されている。加工方法としては、光化学反応や光による熱、光圧を利用する方法など数種類あり、それぞれの特長を生かして用いられている。

　その1つが、レーザー誘起バブルを利用したバブルプリント法である。この方法では、レーザー光を基板や液体に照射・吸収させることによって小さな泡を発生させる。泡の周囲には流れが生じ、これを利用して粒子を凝集させる。ただし、この方法で実証されてきたのは固体粒子のパターン形成だけで、液体コロイド粒子の配列についてはまだ行われてこなかったという。

　研究グループは今回、EGaIn（ガリウム-インジウム共晶合金）を分散した、直径0.7μmの液体金属コロイド粒子を用い、バブルプリント法によってガラス基板上に微細配線を作製した。実験では、「ダンベル型」や「YNU」といった文字パターンを形成することに成功した。

バブルプリント法を用いて液体金属を描画した例［クリックで拡大］ 出所：横浜国立大学

　EGaInは表面に酸化被膜が形成され導電性が低下するという課題も解決した。今回は、卑金属としてEGaInの酸化被膜を用い、硝酸銀水溶液を貴金属イオン溶液としてガルバニック置換を行い導電性を改善した。実験により、導電性は約1.5×10⁵S/mで、曲率0.02m^-1まで曲げても導電性が維持されることを実証した。さらに、レーザー強度を制御すれば配線幅を調整でき、最小3.4μmの微細配線が可能であることを確認した。

液体金属配線のガルバニック置換の模式図と、発光ダイオードを点灯させ導電性を確認［クリックで拡大］ 出所：横浜国立大学