幾何学なパターンが美しいプラスチック板——プリンテッドエレクトロニクスという手法で作られた電子回路だ。もっとも細い線幅はなんと0.6マイクロメートル。この超微細な加工は「2元表面アーキテクトニクス」という新技術から生まれた。

金属や半導体のインクを基板に印刷して電子回路を形成するプリンテッドエレクトロニクス。ガラス板や金属に加え、プラスチックなど柔らかい基板にも配線を描けることから、フレキシブルデバイスに必須の技術として広く研究開発が行われている。

ただ、既存の技術は印刷の精度が十分ではない上、特殊な環境が必要でコストがかさむ。より微細な配線をもっと簡単に、低コストでできないか——そこで三成研究員が考えたのは、基板表面に「極性」を持つ領域と「無極性」の領域を作り出す「2元表面アーキテクトニクス^※注」の手法だ。

基板の配線を描く部分に紫外線を当て、溶液で30秒処理する。すると、照射された部分のみが極性を持ち、インクが吸着するようになる。あとは上からインクを塗れば回路が描けるという仕組みだ。これにより、それまで100マイクロメートルが限界だった線幅を、世界最細の0.6マイクロメートルまで微細化することに成功。基板にインクを直接塗布する従来の方法より、高精度かつ大気下において簡易なプロセスで印刷できるようになった。

さらに、プリンテッドエレクトロニクスには銀インクが多く使われるが、低コストな銅インクも開発中だ。銅は酸化に弱いが、大気下でも安定して使えるよう、配合に工夫を施した。これにより、大面積の基板にも、安価で電子回路の作製が可能となった。

現在、三成はNIMS認定ベンチャー「株式会社プリウェイズ」を立ち上げ、企業がこれらの技術を自社で簡単に行える専用装置や材料の販売を通して、独自の微細印刷技術の実装を目指している。「開発した成果を広く使っていただくのが目標です」と三成。プリンテッドエレクトロニクスの一層の普及を目指し、三成の挑戦は続く。

（※注）基板表面の電荷が正（プラス）または負（マイナス）に偏っている「極性」領域と、正負のない「無極性」領域に分ける技術。