標準半導体プロセス（フォトリソグラフィ・PVD薄膜成膜・リフトオフ）を、ポリイミド（PI）フィルムおよび薄型SUSステンレス箔に適用。薄膜熱電対・RTD・フレキシブルヒーターなどの高精度センサー構造を直接基板上に形成します。
シリコンやガラス以外の基板として、Nanosystems JP Inc.ではポリイミド（PI）フィルムおよび薄型ステンレス（SUS）箔への直接加工実績を持っています。フォトリソグラフィ・物理的気相成長（PVD）・リフトオフパターニングを従来の半導体ウェーハ加工と同一の設備で行い、フレキシブル基板や金属基板上に精密な薄膜構造を形成します。
💡 フォトリソグラフィページにも関連情報： PET・PEN・ポリカーボネートフィルムへの直接パターニング（最大400×500mm、3µm/3µm L/S）は、ポリマーフィルムリソグラフィとして別途ご案内しています。
ポリマーフィルムリソグラフィ →いずれの材料も、従来のウェーハ加工に比べてプロセス上の調整が必要ですが、どちらも当社の確立された技術範囲内にあります。
耐熱性・寸法安定性・化学耐性・誘電特性に優れた高分子フィルム。フレキシブル回路・航空宇宙センサーパッチ・薄膜ヒーターおよび温度計測用途に広く使用されています。密着性と平坦性を適切に管理することで、標準フォトリソグラフィとリフトオフを直接適用できます。
オーステナイト系ステンレス箔（SUS304、SUS316）は、熱伝導性・耐食性・機械的強度に優れた基板です。高温環境や過酷な条件でポリイミドフィルムが劣化してしまう用途において、薄膜熱電対・抵抗温度センサーの基板として多用されています。
半導体プロセスのすべてがフレキシブル・金属基板に適用できるわけではありません。下表は各材料への対応状況と制約事項をまとめています。
| プロセス | PIフィルム | SUSステンレス | 備考 |
|---|---|---|---|
| フォトリソグラフィ コンタクト/プロキシミティ露光、ポジレジスト |
✓ | ✓ | 両材料ともに密着促進剤が必要。PIフィルムは加工時にキャリア上に平坦固定が必要。 |
| PVD薄膜成膜 スパッタ・e-beam蒸着 |
✓ | ✓ | PIへの成膜は基板温度管理が必要。両材料ともTi・Crなどの密着層が標準。 |
| リフトオフパターニング レジスト定義によるメタルパターン形成 |
✓ | ✓ | 標準リフトオフ薬液は両材料に対応。薄いPIには超音波なしのリフトオフが推奨。 |
| ドライエッチング / RIE ポリイミドのRIEパターニング |
✓ | ✗ | PIフィルムのRIE/DRIEエッチングに対応。ビア形成・PIパターニング・表面活性化に使用可能。SUSには不適用。 |
| ウェットエッチング 酸・アルカリによる化学的除去 |
✗ | ✓ | 強酸はPIフィルムを侵食するため不可。SUSは適切なマスキングのもとでメタルウェットエッチング対応可。 |
| 誘電体絶縁層 スパッタSiO₂またはAl₂O₃ |
✓ | ✓ | SUSでは導電性基板からセンサー層を電気的に絶縁するために必須。低温スパッタSiO₂またはAl₂O₃で対応。 |
| ダイシング / 個片化 | ✓ | ✓ | レーザーカットが推奨。SUSはブレードダイシングも可能。PIフィルムは手切りまたはレーザートリミングで対応。 |
プロセス注記： PIおよびSUS基板はいずれも丸型ウェーハではなく、シート・板材単位での処理となります。基板ハンドリング・固定方法・平坦度管理についてはプロジェクトのスコーピング段階で確認します。基板の寸法・厚み・目的のプロセスをお知らせください。プロセスシーケンスを確認のうえ返答いたします。
フレキシブル・金属基板へのフォトリソグラフィとPVDの最も確立された応用例が、薄膜熱電対および抵抗温度センサーの製造です。従来のワイヤー熱電対と比べ、薄膜タイプは熱応答が速く、基板への直接統合が可能で、一度のプロセスランで複数の検知接合部をパターニングできます。
基板を洗浄・キャリア上に平坦固定し、密着促進層または誘電体絶縁層を成膜。SUSでは薄いSiO₂またはAl₂O₃膜でセンサーと導電性ベースを電気的に絶縁します。
熱電対接合部およびリード形状をコンタクト/プロキシミティ露光でフォトレジストにパターニング。接合部密度に応じて数µmから数百µmの特徴寸法に対応。
熱電対の導体金属（Kタイプ: NiCr/NiAl、Tタイプ: Cu/CuNi、Eタイプ: NiCr/CuNiなど）をPVD（スパッタまたはe-beam蒸着）でレジストマスク上または全面成膜してリフトオフに備えます。
レジストを除去し、熱電対パターンを形成。接合部形状・ライン幅・導通を検査します。ご要望に応じて環境保護用のパッシベーション層も追加可能。
NiCr/NiAl（K型）、Cu/CuNi（T型）、NiCr/CuNi（E型）などの標準熱電対合金ペアに加え、お客様が指定する金属ペアにも対応。接合部の両脚を同一基板上に逐次成膜・リフトオフで形成します。
一枚の基板上に複数の熱電対接合部を一括パターニングすることで、空間的な温度プロファイリング・差分温度計測・エネルギーハーベスティングや赤外検出向けのサーモパイル構造が実現できます。
PIフィルム上の薄膜熱電対は、曲面への直接貼付・ラミネート層間への組込み・デバイス表面へのボンディングが可能。ワイヤー熱電対では対応困難なサイズ・速度・機械的制約を克服します。
熱電対製造に使用するフォトリソグラフィ + PVD + リフトオフのプロセスシーケンスは、フレキシブル・金属基板上の幅広いセンサーや機能デバイスに応用できます。
PIまたはSUS上にパターニングしたPtまたはNi薄膜抵抗体で高精度な絶対温度計測が可能。熱電対より線形性・再現性に優れ、キャリブレーションが必要な用途に最適。
SUS基板上に直接パターニングした金属箔ひずみゲージ。構造モニタリング・荷重計測・圧力センシングに対応。接着剤ボンディングが難しい環境でも使用可能。
均一面加熱・局所的な高温発生・温度サイクリングに対応したPIフィルム上の抵抗加熱素子。テストフィクスチャー・マイクロ流体チップ・生物学的インキュベーション用途に。
ポリイミド上にパターニングしたCuまたはAlトレース。曲面や不規則な取付面に対応するフレキシブルアンテナ素子・NFCコイル・RFセンサーパッチの製造に使用。
皮膚接触・ウェアラブル・埋込み型センシング用途向けに、PIフィルム上に形成した電極アレイおよびバイオセンサー構造。柔軟性と基板の生体適合性が求められる用途に対応。
タービンブレード・圧力容器壁・工具表面などのSUS構造部品上への薄膜センサー直接成膜。接着剤レイヤーなしで構造体と一体化した計測が実現します。
ポリイミドおよびSUS基板への対応は、理論上の互換性ではなく実際の製造経験に基づいています。薄膜熱電対製造のプロセスシーケンスは実際のサンプル基板で開発・検証済みです。
フォトリソグラフィ・PVD・リフトオフは、従来のウェーハ加工と同じ設備を使用。フレキシブル・金属基板への移行でも、パターン精度やフィルム品質に妥協はありません。
最も一般的な熱電対ペア以外の合金スパッタターゲットにも対応しています。非標準の金属組合せが設計に指定されている場合は、ターゲットの入手可能性と成膜条件についてお問い合わせください。
プロトタイプおよびR&Dロットを受け付けています。フレキシブル基板加工は小ロットでの依頼が多く、初回注文から対応可能な体制を整えています。
基板の種類（PIフィルム / SUSステンレス）・厚み・目的のパターン形状・金属系をお知らせください。Nanosystems JP Inc.のエンジニアが1営業日以内にご返信します。詳細見積もりはプロセス複雑度およびNDA締結状況に応じて7〜10営業日以内にご提示します。
sales@nanosystemsjp.co.jp · ご要望に応じてNDA締結可能 · 1営業日以内に返信