Berkontribusi pada Efisien Pengembangan Material Film Tipis Logam dengan Menggunakan Informatika Kimia dan Informatika Material

TOKYO, 9 Februari 2024 – (JCN Newswire) – Hitachi High-Tech Corporation (“Hitachi High-Tech”) telah melakukan uji coba pembuktian konsep (“PoC”) menggunakan Chemicals Informatics (“CI”) dan Materials Informatics (“MI”) untuk meningkatkan efisiensi pengembangan film tipis logam bahan yang digunakan dalam perangkat elektronik dan lainnya. PoC menunjukkan pengurangan beban kerja secara keseluruhan lebih dari 80% bahkan ketika mengembangkan material baru, menunjukkan bahwa alat ini dapat digunakan untuk menyederhanakan operasi.

Dalam beberapa tahun terakhir, MI—yang memanfaatkan AI untuk mendapatkan rasio kombinasi optimal dan komposisi material berdasarkan akumulasi data eksperimen masa lalu—semakin banyak digunakan untuk mengurangi jumlah trial-and-error selama pengembangan material. CI adalah layanan milik Hitachi High-Tech yang menggunakan AI untuk menganalisis data publik seperti paten dan memilih material yang optimal untuk pengembangan. CI dan MI berkontribusi terhadap efisiensi pembangunan.

PoC mengklarifikasi bahwa bahkan material baru tanpa akumulasi data eksperimen masa lalu dapat dikembangkan secara lebih efisien dengan menggabungkan MI Teknologi Tinggi Hitachi dengan CI. Hal ini menghilangkan penelitian dokumen dan uji round-robin dengan desain eksperimental (1), sehingga meningkatkan efisiensi pengembangan material baru.

Hitachi High-Tech bermaksud menawarkan proses PoC ini sebagai layanan bagi pelanggan terutama di produsen bahan kimia dan material, yang permintaannya akan proses pengembangan yang semakin canggih dan efisien semakin meningkat. Layanan ini tidak hanya akan meningkatkan efisiensi pembangunan tetapi juga membantu mengurangi dampak lingkungan dengan mengurangi jumlah eksperimen yang diperlukan selama proses pembangunan.

Latar Belakang PoC

Permintaan akan bahan-bahan yang sangat canggih kini semakin besar, tidak hanya karena fungsinya tetapi juga bagaimana bahan-bahan tersebut dapat digunakan untuk memecahkan masalah-masalah sosial seperti mencapai masyarakat yang netral karbon/terdekarbonisasi. Ada peningkatan kebutuhan akan DX (Transformasi Digital) dan GX (Transformasi Hijau) untuk memperkuat R&D secara mendasar dan meningkatkan efisiensi operasional, sehingga banyak organisasi secara aktif memperkenalkan MI sebagai metode yang disempurnakan dengan AI dalam mengembangkan material baru. MI berguna dalam bidang dimana material yang sudah ada telah dikembangkan, namun tidak dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi ketika mengembangkan material baru, dimana tidak ada akumulasi data sebelumnya yang dapat diambil selama pemilihan bahan mentah. Oleh karena itu, diperlukan alat baru.

Detail PoC

PoC ini menguji pengembangan bahan film tipis logam yang digunakan dalam elektronik dan perangkat lainnya. Film tipis logam dibuat dengan mendepositkan atom ke substrat yang terbuat dari bahan seperti silikon atau kaca untuk membentuk lapisan film tipis, yang dilaminasi dan digunakan untuk membuat perangkat elektronik. Ikatan yang lemah antara substrat dan film tipis logam dapat menyebabkan film terkelupas, sehingga menghasilkan kinerja yang buruk, sehingga daya rekat yang kuat merupakan pertimbangan desain utama, namun desain daya rekat memerlukan banyak proses pengembangan. PoC menunjukkan pengurangan lebih dari 80% dalam jumlah proses pengembangan dibandingkan metode konvensional dengan menggunakan CI untuk menentukan elemen logam yang paling cocok untuk lapisan adhesi antara substrat dan film tipis logam, dan menggunakan MI untuk menentukan rasio kombinasi terbaik. elemen logam dan kondisi optimal untuk proses pembuatan.

1. Menggunakan CI untuk memilih material yang optimal berdasarkan data paten

Sebelumnya, pemilihan material yang ideal untuk pengembangan melibatkan membaca dokumentasi referensi yang ekstensif untuk menemukan informasi yang diperlukan, kemudian melakukan pengujian round-robin dengan desain eksperimental untuk semua kandidat material untuk memverifikasi mana yang paling berhasil. Dalam PoC ini, kami menemukan material optimal untuk lapisan perekat kuat antara substrat kaca dan film platinum dengan menggunakan CI. Sebagai informasi yang diperlukan untuk CI, kami memasukkan 2 jenis bahan pengikat yaitu kaca dan platina, serta 30 jenis unsur logam. Dari 600,000 kemungkinan kombinasi, kami mengekstraksi kromium, titanium, kobalt, dan yttrium sebagai bahan yang menunjukkan data kekuatan rekat tinggi untuk kaca dan platinum. Dari keempat jenis tersebut, kami mempersempitnya menjadi dua jenis, kromium dan titanium, tidak termasuk kobalt dan yttrium, yang harganya mahal mengingat aspek biaya. Kemudian melakukan dua percobaan saja untuk memverifikasi kekuatan lapisan perekat. Ketika memperhitungkan jumlah waktu yang dihabiskan untuk memperoleh informasi yang diperlukan dari dokumen referensi dan jumlah eksperimen verifikasi yang diperlukan, kami dapat mengurangi jumlah total proses hingga lebih dari 90%.

2. Menggunakan MI untuk mencari kondisi optimal seperti rasio kombinasi material dan proses manufaktur

Di masa lalu, menentukan kondisi optimal untuk bahan yang digunakan dalam pengembangan, termasuk rasio kombinasi ideal, volume dan suhu, melibatkan banyak percobaan berulang. Namun, MI memungkinkan untuk menentukan kondisi tersebut secara efisien dengan memilih kandidat untuk eksperimen yang diperlukan terlebih dahulu berdasarkan data eksperimen sebelumnya.

Dalam PoC ini, kami menggunakan MI untuk meneliti empat kondisi optimal yang diperlukan saat merancang lapisan perekat, yang mengurangi jumlah eksperimen yang diperlukan sekitar 80%. Hasilnya ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

Berdasarkan hasil proses diatas, kami menambahkan lapisan perekat yang terbuat dari paduan kromium-titanium pada substrat kaca pada suhu 246℃ saat membentuk film platina, kemudian diverifikasi bahwa pengelupasan tidak terjadi pada suhu kamar atau pada suhu tinggi 800. ℃.

3. Mengurangi Emisi CO2

Dengan menggunakan MI dan CI, jumlah eksperimen dikurangi dalam serangkaian langkah mulai dari pemilihan bahan optimal hingga pencarian kondisi optimal. Dibandingkan dengan metode konvensional, proses yang menggunakan MI dan CI ini mengurangi jumlah emisi CO2 dari 1.77 ton menjadi 1.42 ton — pengurangan sebesar 0.35 ton(2), kemudian berkontribusi pada netralitas karbon dan mencapai dekarbonisasi masyarakat.

(1) Desain eksperimen : Suatu metode melakukan eksperimen dalam kombinasi kondisi, menggunakan kombinasi kondisi untuk memperoleh eksperimen yang diperlukan tanpa kelalaian melalui statistik, dan menganalisis hasilnya.
(2) Dihitung berdasarkan Pedoman Penghitungan dan Pelaporan Emisi yang Dihindari yang dikeluarkan oleh WBCSD (Dewan Bisnis Dunia untuk Pembangunan Berkelanjutan). Besarnya pengurangan tergantung pada kondisi evaluasi dan model evaluasi.

Konten ini seharusnya dipresentasikan pada pertemuan musim semi Institut Pengemasan Elektronik Jepang di Kampus Noda Universitas Sains Tokyo pada tanggal 13 Maret 2024.

Hitachi High-Tech memberikan solusi yang berkontribusi dalam menyelesaikan tantangan yang dihadapi oleh perusahaan manufaktur, serta berupaya menciptakan nilai sosial dan lingkungan baru dan berkontribusi terhadap terwujudnya masyarakat yang berkelanjutan.

Tentang CI

Layanan cloud yang disediakan oleh Hitachi High-Tech untuk membantu penemuan senyawa kimia. Mendukung pelanggan dengan mencari senyawa dengan kombinasi AI investigatif dan database unik yang terdiri dari 43 juta paten berbahasa Inggris dan data publik lainnya. www.hitachi-hightech.com/global/en/products/ict-solution/randd/ci/

Tentang MI

Platform layanan dan analitik yang disediakan oleh Hitachi High-Tech dan Hitachi, Ltd. menggunakan AI untuk memaksimalkan sifat material dengan memperoleh rasio kombinasi optimal dan kondisi manufaktur, sehingga berkontribusi terhadap efisiensi pengembangan pelanggan kami. www.hitachi-hightech.com/global/en/products/ict-solution/randd/mi/

Tentang Perusahaan Teknologi Tinggi Hitachi

Hitachi High-Tech Corporation, yang berkantor pusat di Tokyo, Jepang, terlibat dalam aktivitas di berbagai bidang, termasuk manufaktur dan penjualan penganalisis klinis, produk bioteknologi, dan instrumen analitik, peralatan manufaktur semikonduktor dan peralatan analisis, serta menyediakan peralatan bernilai tinggi. menambahkan solusi di bidang infrastruktur sosial & industri dan mobilitas, dll. Pendapatan konsolidasi perusahaan untuk TA 2022 adalah sekitar. JPY 674.2 miliar. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi https://www.hitachi-hightech.com/global/en/

Kontak
Departemen Solusi Material,Div. Ketahanan Rantai Pasokan,Grup Bisnis Platform Rantai Pasokan,Perusahaan Teknologi Tinggi Hitachi
Hubungi kami : mi-info.aj.ml@hitachi-hightech.com

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://www.jcnnewswire.com/pressrelease/88933/3/