地方独立行政法人大阪産業技術研究所 森之宮センター

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ナノマテリアル研究室

ナノ材料は、省資源・省エネルギー・低環境負荷型プロセスの基幹材料として注目されています。「グリーンプロセスによる高機能材料」をキーワードに、様々なナノ粒子や金属錯体材料を開発し、エレクトロニクス、装飾、バイオセンサーなどの幅広い用途開拓に取り組んでいます。

担当者 お問い合わせなどについては「*」印の連絡担当者へお願い致します。

  1. 千金正也 *
  2. 柏木行康
  3. 斉藤大志
対応する業界、素材や技術

家電業界、電子材料・半導体関連業界、自動車業界、建築業界、塗料業界、セラミックス業界、金属材料業界

研究内容

金属・酸化物ナノ粒子の設計、開発

エレクトロニクス、接合、装飾などへの応用を目指し、各種金属・合金・酸化物ナノ粒子の開発を行っています。
これまでに、金属錯体の熱分解やアミン還元によって、以下のナノ粒子を合成することに成功しました。

  • 銀ナノ粒子
  • 銅ナノ粒子
  • 金ナノ粒子
  • 銀‐銅複合ナノ粒子
  • 銀‐パラジウム合金ナノ粒子
  • 金‐銀合金ナノ粒子
  • ITO(スズドープ酸化インジウム)ナノ粒子
  • ニッケル系合金ナノ粒子
  • 水溶性銀ナノ粒子

また、配線・接合材料用途や色材用途への応用を目的として、有機保護層の設計、低温熱処理で脱離や熱分解する有機保護層の設計、ナノ粒子の粒子径制御・組成制御を行っています。

ナノ粒子のプリンテッドエレクトロニクス応用

印刷プロセスで配線、電極、接続等を形成してデバイスを構築するプリンテッド・エレクトロニクス用途の金属・酸化物ナノ粒子ペーストの開発に取り組んでいます。
ナノ粒子ペーストとは、ナノ粒子を溶剤や樹脂中に分散させたインク状のものです。ナノ粒子ペーストを印刷し、熱処理することで、樹脂などの有機物やナノ粒子表面の有機保護層が分解除去されると同時にナノ粒子同士が融着して導電性が発現します。
これまでに、様々な用途に応じたナノ粒子ペーストの研究開発を行っており、

  1. 低温熱処理での配線の低抵抗化
  2. 配線の微細化
  3. 透明導電膜形成用ITOナノ粒子ペースト
  4. 鉛フリーはんだ代替の接合用ペースト
  5. 導電性接着剤

などが主に挙げられます。
また、導電性発現のためのプロセスとして一般的な熱処理ではなく、”光”を使った新しい焼結プロセスに関する基礎研究を行っています。

色材・調色・金属光沢材料のナノ粒子開発

教会に飾られるステンドグラスの鮮やかな赤色は、金ナノ粒子によるもので、数百年を経た現在でも色あせることなく美しい色調を保っています。本研究室では、色材用途の金ナノ粒子(赤色)や銀ナノ粒子(黄色)、また、組成比により赤からオレンジ、黄色へと調色できる金‐銀合金ナノ粒子の開発を行っています。
また、陶磁器の金装飾への応用を目指した金ナノ粒子インクや、プラスチックなどの耐熱性の低い基材に銀光沢膜を形成できる銀ナノ粒子インクの開発を行っています。

評価

熱分析(DSC,TG-DTA):ナノ粒子の有機保護層や金属錯体の熱分解温度、ナノ粒子の金属含有率の評価、耐酸化性評価
走査型電子顕微鏡観察(SEM): 導電膜の表面・断面観察、EDX分析
透過型電子顕微鏡観察(TEM):ナノ粒子のサイズや形状の観察
蛍光X線分析(定性):合金ナノ材料の組成解析
粉末X線回折:金属・合金ナノ粒子や酸化物ナノ粒子の結晶構造解析、シェラー式による結晶子サイズの算出
動的光散乱分析:溶液中に分散する粒子のサイズ分布の計測
比抵抗評価:4探針法による抵抗値測定と段差計による膜厚測定からの比抵抗値の算出

イオンマイグレーション評価:
イオンマイグレーションとは、高湿度下で電極に電圧を印加すると、電極から金属がイオン化して溶出し、対極で電子を受け取って金属が析出することにより短絡する現象です。電子機器の小型軽量化に対応するため配線の線幅/線間隔の微細化が進み、その結果、電子機器の故障の原因となるイオンマイグレーションが起こりやすくなっています。
Water Drop法による目視観察や、高温高湿度下で直流電圧を印可し、抵抗値の経時変化を調べる方法によりイオンマイグレーション評価を行っています。

ナノマテリアル研究室に関するお問合せ

依頼試験、技術的相談、相談内容で担当部署がわからない場合などの際は、
技術相談窓口へお尋ねください。

06-6963-8093

メールでお問合せ

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