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Highly Integrated Hydrogel Fabrication Challenge

Research Project

Project/Area Number 18K18841
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Takafumi Fukushima  東北大学, 工学研究科, 准教授 (10374969)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) ベ ジチョル  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (40509874)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsハイドロゲル / フレキシブルデバイス / ウエハレベルパッケージング / 生体適合性 / チップレット / マイクロLED / FHE / 微細配線 / チップ内蔵 / システム集積
Outline of Final Research Achievements

A new flexible hybrid electronics (FHE) methodology using advanced RDL-first fan-out wafer-level packaging (FOWLP) technologies with chiplets and hydrogel substrates is proposed. Hydrogels mainly consisting of water have excellent biocompatibility, high adaptability, and substance permeability, and they are expected for biomedical applications. In this work, we integrate Si LSI and mini-LED chiplets in a hydrogel substrate on which fine-feature Au interconnections are formed in wafer-level processing. We characterize their electrical properties of the embedded dielets for biomedical applications.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

フレキシブルデバイスに対する要求が高まってくる中で、我々はハイドロゲルを基板として用いた高集積なFHEの研究に取り組んだ。昇温や真空ポロセスが使用できないため、これまで水を主成分とするハイドロゲルにチップを実装したり、配線を形成するのは困難であった。ハイドロゲルは、PDMSと同等以上の柔軟性を持つばかりでなく、物質透過性が高いため、汗などで蒸れることなく、体内でも組織液の循環を妨げる危険性は少ない。我々はこのハイドロゲルに高集積なシステムを作製するため基礎技術を立ち上げ、新世代のウェアラブルデバイスやインプランタブルデバイスの作製に対して大きな可能性を示した。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] 129.RDL-First FOWLP技術を利用したハイドロゲルフレキシブル基板上への配線形成2020

    • Author(s)
      髙橋 則之, 煤孫 祐樹, 木野 久志, 田中 徹 福島 誉史
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌 C

      Volume: J103-C Pages: 183-185

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] RDL-first Flexible FOWLP Technology with Dielets Embedded in Hydrogel2020

    • Author(s)
      N. Takahashi, Y. Susumago, S. Lee, H. Kino, T. Tanaka, and T. Fukushima
    • Organizer
      Proceedings of the 69th Electronic Components and Technology Conference (ECTC 2020)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ハイドロゲルを用いたフレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクス作製2019

    • Author(s)
      高橋 則之、煤孫 祐樹、木野 久志、田中 徹、福島 誉史
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] RDL-first FOWLPによるハイドロゲル用いたFHEのためのチップ内蔵技術2019

    • Author(s)
      高橋 則之、煤孫 祐樹、木野 久志、田中 徹、福島 誉史
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Hydrogel-based Flexible Hybrid Electronics Technology for Biomedical Application2019

    • Author(s)
      N. Takahashi, Y. Susumago, H. Kino, T. Tanaka, and T. Fukushima
    • Organizer
      Extended Abstracts of the 2019 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] New Flexible Hybrid Electronics (FHE) Using Advanced Wafer-Level Packaging Technology2019

    • Author(s)
      Takafumi Fukushima
    • Organizer
      International Congress on Advanced Materials Sciences and Engineering 2019 (AMSE-2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] New Flexible Hybrid Electronics Technologies for Biomedical Application2019

    • Author(s)
      Takafumi Fukushima
    • Organizer
      EMN Meeting on Flexible Electronics
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ハイドロゲルを用いたフレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクス作製2019

    • Author(s)
      髙橋則之, 煤孫祐樹, 木野久志, 田中徹, 福島誉史
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] チップ内蔵フレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクスの電気特性評価2019

    • Author(s)
      煤孫 祐樹, Qian Zhengyang, 髙橋 則之, 木野 久志, 田中 徹, 福島 誉史
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Mechanical Characterization of FOWLPBased Flexible Hybrid Electronics (FHE) for Biomedical Sensor Application2019

    • Author(s)
      Y. Susumago, Achille Jacquemond, N. Takahashi, H. Kino, T. Tanaka, T. Fukushima
    • Organizer
      International Conference on Electronics Packaging (ICEP)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mechanical and Electrical Characterization of FOWLP-Based Flexible Hybrid Electronics (FHE) for Biomedical Sensor Application2019

    • Author(s)
      Y. Susumago, Achille Jacquemond, N. Takahashi, H. Kino, T. Tanaka, T. Fukushima
    • Organizer
      IEEE Electronic Components and Technology Conference (ECTC)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高集積フレキシブルデバイスシステム作製のための応力緩衝層の評価2018

    • Author(s)
      煤孫 祐樹, Achille Jacqumond, 高橋 則之, 木野 久志, 田中 徹, 福島 誉史
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 先端三次元積層LSIから高集積FHEへの展開2018

    • Author(s)
      福島 誉史
    • Organizer
      日本学術振興会産学協力研究委員会 情報科学用有機材料 学振142委員会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 三次元実装とフレキシブルハイブリッドエレクトロニクスに(FHE)向けた取り組み2018

    • Author(s)
      福島 誉史
    • Organizer
      第155回有機エレクトロニクス研究センター講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited

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Published: 2018-07-25   Modified: 2021-02-19  

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