国立产业技术综合研究所［中钵良二会长］（以下简称“AIST”）集成微系统研究中心[研究中心主任 Hiroshi Hiroshima] 多尺度功能化表面研究团队 [研究团队负责人 Naoki Takada] 研究员 Ryohei Hokari、首席研究员 Kazuma Kurihara 是纳米压印和丝网印刷融合，与之前相同原印刷版，我们开发了一种超精细印刷技术，可以使线条比原始图案的1/30更细。
新开发的技术采用纳米压印技术，可以以低成本成型纳米尺寸的结构，在薄膜表面形成细微的凹凸结构，这种结构发生在微小的间隙毛细管力功能性墨水被困在间隙中，这是传统印刷技术难以实现的纵横比的厚膜印刷可以做到。
在丝网印刷中，当为了印刷精细图案而将孔径图案做得更细时，原版区域中的油墨堵塞是不可避免的。利用新开发的技术，无需将原版上的孔径图案小型化，就可以印刷精细图案，因此有望提高高清图案印刷的批量生产率。此外，由于可以以高纵横比印刷超精细图案，因此可以形成低电阻和高透明性的布线。
这项技术近年来备受关注自由曲面透明触摸屏有望应用于布线，甚至下一代装修技术也被预期。使用新开发技术的产品将在 2016 年 MEMS 传感与网络系统展览会的 AIST 展位 (P-9) 上展出，该展览会将于 2016 年 9 月 14 日至 16 日在横滨 Pacifico 举办。
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使用传统技术（左）和新开发技术（右）打印的图案
防止油墨渗色和扩散，保持高纵横比，并提高薄膜的透明度（右）。 |
目前，在汽车行业，随着无反光镜汽车禁令的解除，对包括显示器在内的内饰面板的设计有改进的需求，预计未来对自由形状车载面板的需求将会增加。为了改善此类车载面板的设计以及曲面显示器中触摸传感器的透明度，需要印刷高清布线的技术。通常使用丝网印刷来制造这些，但提高印刷版的分辨率会导致墨水堵塞在开口中，因此批量生产期间图案的线宽被限制在大约50μm。此外，当使用精细印刷图案作为电气布线时，需要高纵横比以保持较低的电阻，但是使用一般的印刷技术难以印刷具有大于1的纵横比的布线。
AIST的集成微系统研究中心一直致力于研究和开发使用大面积纳米结构的防反射透镜、使用精细凹凸的表面润湿性控制技术以及使用纳米压印成型和注射成型的微成型技术将丝网印刷和微成型技术相结合的下一代MEMS制造技术。2007 年 4 月 23 日、2009 年 10 月 13 日、2012 年 7 月 10 日 AIST 新闻稿）。此次，为了满足装饰、电子、光学等行业的需求，我们以研发积累的微成型技术和利用微观凹凸结构的表面润湿性控制技术为基础，开发了利用微观间隙中产生的毛细管力的高清印刷技术。
这项开发得到了JST Matching Planner Program 2016 Corporate Needs Solution Test“使用纳米压印的纳米丝网印刷技术的开发”的支持。
新开发的技术首先采用纳米压印成型，在薄膜表面形成纳米至微米的凹凸结构，经过适当设计，可产生较大的毛细管力。当对具有凹凸结构的薄膜进行丝网印刷时，凹凸结构会产生很大的毛细管力，使功能性墨水能够填充结构中的微小间隙，从而可以打印甚至几微米宽的线条（图1）。利用该技术，可以打印出线宽为原始图案1/30的图案，因此不需要像传统技术那样将原始图案中的开孔做得那么细，也不会出现开孔中墨水堵塞的问题。通过解决油墨堵塞问题，可以减少原版需要清洗的次数以保证印刷质量，这也有助于提高批量生产率。
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| 图1 使用纳米压印和丝网印刷的精细厚膜印刷工艺 |
图 2a 和 2b 显示了通过使用导电油墨印刷线路而制成的透明导电薄膜原型及其透射光谱。采用传统印刷技术生产的导电薄膜（原始孔径宽度为200μm）对于550纳米波长的光的透射率为43%。另一方面，利用新开发的技术，可以印刷线宽为3μm的超细布线，导电膜的透过率为90%。由于印刷前薄膜的透过率为91%，因此可以说因布线而导致的透过率下降可以忽略不计（图2b）。通过使用该技术印刷布线，可以创建高度透明的导电膜，当应用于触摸面板时，可以提高屏幕的对比度。
另外，采用传统的印刷技术，随着尺寸变小，布线的高度也会变低，方块电阻会增加。该技术将墨水限制在凹凸结构的微小间隙内，即使布线小型化也能保持相同的高度。这允许印刷高纵横比的布线并抑制薄层电阻的增加（图2c）。触摸屏是RC 电路以及响应时间常数由电路电阻和电容的乘积决定。方块电阻越低，电路的电阻就越低，触摸屏的响应速度就越快。
换句话说，这次开发的技术有望创造出具有出色可视性和快速响应的触摸面板。
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| 图2a 通过印刷原型制作的透明导电薄膜 |
图2b 透明导电薄膜的透射光谱 |
图2c 印刷线宽与方块电阻之间的关系
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此次开发的技术不仅能够像透明导电膜那样稀疏地印刷微细布线，而且还能够高密度地印刷微细布线。微细布线与原版的开口部之间不需要一一对应，通过从原版的一个开口部用墨水填充多个微细的间隙，就能够印刷高密度的微细布线。应当注意的是，可能存在墨池残留在微细凹凸结构的顶部并且需要去除的情况，但是去除它们的方法已经在眼前。图 3 显示了使用该技术制造的高密度、精细互连原型。我们能够制造高密度、精细布线（图3a），并实现线宽为08μm的精细布线的高纵横比25（图3b）。由于该技术采用纳米压印技术，预计印刷图案的清晰度更高、密度更大，印刷尺寸误差也将减少。目前确认的最小线宽为08μm，但原则上也可以印刷01μm以下的精细图案。
图 3a 高密度精细布线原型 |
图 3b 亚微米接线
（去除墨坑之前）
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此次开发的技术是汽车曲面面板的制造技术之一薄膜嵌件成型，我们制作了一个在曲面上印刷有精细厚膜图案的零件原型（图 4）。首先，利用这项技术，在薄膜上印刷出一层精细的厚膜。当将薄膜弯曲以适合模具的曲面，插入模具中，并通过注射成型制造零件时，没有观察到墨水流动，并且成功制造了在曲面上印刷有图案的零件。这样，新开发的技术也可以应用于汽车、家电等曲面面板的薄膜嵌件成型。
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| 图4 薄膜嵌件成型工艺和原型结果 |
为了在许多工业领域使用新开发的技术，我们将通过提供高清厚膜印刷薄膜样品和联合研究，重点关注技术先进性和桥接合作活动。
也是由于非常精细的印刷图案结构色的表达以及油墨的显色，其目的是实现具有前所未有的表现深度的装饰膜。