일본산업뉴스요약

Flexible Electronics④
센서회로, 인쇄기술로

압력이나 온도 등 다양한 데이터를 검출하는 센서에서도 플렉서블 기술의 연구개발이 진행되고 있다. 모든 것이 인터넷으로 연결되는「IoT」에서는 방대한 수의 센서를 사용하여, 공공 인프라나 제조설비와 같은 거대한 설비부터 가전이나 의복 등 일상생활 상품까지 센서를 장착하여 정보를 얻는다. 가혹한 조건에서 사용할 수 있는 내구성을 갖추었고, 감각으로 밖에 캐치할 수 없었던 데이터를 탐지할 수도 있게 되었다.

RICOH社나 Toppan Printing社, Dai Nippon Printing社 등으로 구성되는「차세대 Printed Electronics 기술연구조합(JAPERA)」는 新에너지∙산업기술종합개발기구(NEDO)의 사업의 일환으로 구부러지는 압력 센서를 개발했다.

박막상태의 전자회로를 전부 인쇄기술로 만들고 있다. 노광(露光)이나 박막형성을 반복하는 일반적인 반도체 제조기술에 비하면, 미세하게 만드는 것은 어렵지만 저가로 다양한 전자회로를 만들 수 있다.

JAPERA는 전자회로의 기초가 되는 박막트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 격자 모양으로 늘어놓은「TFT Array Sheet」를 제조하는 자동화 라인을 구축했다. 잉크젯 기술 등을 구사하여, 유연한 기판 위에 회로 패턴을 인쇄한다. 센서를 만드는 기술이나 응용법의 실증 실험을 진행하고 있다.

압력센서는 TFT Array Sheet와 감압(感壓)고무 Sheet를 조합시켰으며, 압력을 검출한 신호를 TFT를 통해 집약한다. Sheet 위의 어디에 물건이 있는가를 실시간으로 표면상에 표시하며, 물류분야에 응용하는 것을 제안한다. 앞으로는 온도센서 등도 시작(試作)하여 응용 폭을 넓혀 간다.

인쇄기술과 플렉서블 기술은 친화성이 높지만, 실용화에는 기판, 잉크 소재, 인쇄방법 등 새로운 기술 개발이 필수다. 소재나 전자기기 등 다른 업종과의 연계가 필요하게 된다.

올해 1월, 도쿄대학과 과학기술진흥기구(JST)는 구부려도 성질이 변하지 않는 플렉서블 압력센서 제작에 세계에서 처음으로 성공했다고 발표했다.

센서의 두께는 3.4마이크로(마이크로는 100만분의 1) 미터로, 식품용 랩 두께의 3분의 1정도다. 머리카락의 약 2배에 해당하는 곡률(曲率) 반경 80마이크로 미터까지 구부려도 정확한 측정이 가능하다고 한다.

압력을 감지하는 소재에 직경 0.3~0.7마이크로 미터의 고무상태의 섬유를 사용하여 얇게 만들었다. 압력이 가해지면 전기저항이 변하고, 신호로서 검지한다. 3000회 이상 반복하여 압력을 가해도 성질이 변하지 않는다는 사실도 확인했다.

고무장갑에 장착하면 물건을 만졌을 때의 압력을 측정할 수 있다. 이전에는 의사의 감각에 의지했던 촉진을 센서를 사용해 정량적으로 측정하는「디지털 촉진」도 실현할 수 있다. 플렉서블 기술로 지금까지 수치로 나타낼 수 없었던 데이터를 얻을 수 있게 되는 좋은 예라고 할 수 있다.

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