• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

液体金属の接触抵抗要因の解明による高伸縮・高性能な伸縮電子デバイスの実現

Research Project

Project/Area Number 22KJ2944
Project/Area Number (Other) 22J13665 (2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022)
Section国内
Review Section Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

佐藤 峻  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords液体金属 / ストレッチャブルエレクトロニクス / フレキシブルエレクトロニクス / ガリンスタン / 接触抵抗 / 伸縮耐性
Outline of Research at the Start

本研究の目的は液体金属を素子実装に用い,液体金属の接触抵抗要因を解明することで,高伸縮・高性能な伸縮電子デバイスを実現することである.液体金属は表面張力が高く表面に酸化皮膜を形成しやすいため,接触抵抗が高い場合がある.そのため,液体金属の濡れ性および酸化被膜厚さに着目し,金属材料といった接触条件に対する接触角と接触抵抗および酸化皮膜厚さの計測を行うことにより,接触抵抗要因を解明するとともに,低接触抵抗が得られる条件を探索する.さらに,解明した要因に基づき,液体金属実装による伸縮電子デバイスを作製し,高伸縮・高性能を実証する.

Outline of Annual Research Achievements

本研究では,液体金属を金属配線と硬い電子素子間の電気的接続材として用いるという新たな着眼の課題に対して,接触抵抗の新規な計測手法の構築による現象解明から,高い伸縮性と高い性能を兼ね備えた電子デバイスの構成法の提案まで行った.従来伸縮配線やセンサとして注目を集めていた液体金属が,「電気的接続材」という異なる用途において電気的・機械的に大きな利点を有することを示した点が秀逸である.またその性能指標となる接触抵抗の計測手法でも,従来の教科書的な方法では計測できないことから新規の手法を構築した点も秀逸である.本研究における代表的な研究成果を以下に示す.
(1) 液体金属の接触抵抗評価: 従来,半導体と金属配線間などの接触抵抗計測には接触抵抗計測方法(TLM)を用いるのがJISやISOにも示されている教科書的な手法であるが,液体金属と金属配線間といった共に導電率の高い材料間の接触抵抗計測には適用できないことを示し,電流密度分布や電流印加箇所の考慮により計測可能とする新たな計測手法を構築した.本手法により,液体金属表面の酸化膜の物理的破壊や経時的な合金化によって接触抵抗が1/10に変化することを明らかにした.
(2) 液体金属実装の伸縮耐性実証: 現状では,伸縮変形可能な電子デバイスをすべて有機材料や液体金属などの伸縮性材料で構成すると性能が劣るため,無機材料でできた硬く高性能な素子と伸縮配線を組み合わせることが有効である.一方で,デバイスの伸縮時に素子と伸縮配線の電気的接合部が破断するため,電気的接合部に液体金属を用いることを発案した.その結果,単に液体金属が伸びるという利点だけでなく,液体金属実装によって伸縮配線の性能を引き出せることを明らかにし,高伸縮(>200%)な電子デバイスを実現した.

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] シンガポール工科設計大学(シンガポール)

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Journal Article] Bilayer Self‐Folding Method with High Folding Force and Angle by Suppressing Delamination of Shrink Layer2024

    • Author(s)
      Sato Yusuke、Sato Takashi、Iwase Eiji
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      Volume: 19 Issue: 5 Pages: 908-914

    • DOI

      10.1002/tee.24055

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Electronic Component Mounting with Liquid Metal for Highly Stretchable Electronic Devices2024

    • Author(s)
      Sato Takashi、Iwase Eiji
    • Journal Title

      2024 IEEE 37th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS)

      Volume: - Pages: 356-359

    • DOI

      10.1109/mems58180.2024.10439545

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-Accuracy Contact Resistance Measurement Method for Liquid Metal by Considering Current-Density Distribution in Transfer Length Method Measurement2023

    • Author(s)
      Sato Takashi、Iwase Eiji
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 15 Issue: 37 Pages: 44404-44412

    • DOI

      10.1021/acsami.3c05070

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Bilayer Self-Folding Method with High Folding Force and Angle by Suppressing Delamination of Shrink Layer2023

    • Author(s)
      Sato Yusuke、Sato Takashi、Iwase Eiji
    • Journal Title

      2023 22nd International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers)

      Volume: - Pages: 34-37

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Large curvature self-folding method of a thick metal layer for hinged origami/kirigami stretchable electronic devices2022

    • Author(s)
      A. Eda, H. Yasuga, T. Sato, Y. Sato, K. Suto, T. Tachi, and E. Iwase
    • Journal Title

      Micromachines

      Volume: 13 Issue: 6 Pages: 907-907

    • DOI

      10.3390/mi13060907

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Highly-stretchable and high-performance electronic devices by electronic component mounting using liquid metal2024

    • Author(s)
      T. Sato and E. Iwase
    • Organizer
      The 19th IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (IEEE NEMS 2024)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Electronic component mounting with liquid metal for highly stretchable electronic devices2024

    • Author(s)
      T. Sato and E. Iwase
    • Organizer
      The 37th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (IEEE MEMS 2024)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bilayer Self-folding method with high folding force and angle by suppressing delamination of shrink layer2024

    • Author(s)
      Y. Sato, T. Sato, and E. Iwase
    • Organizer
      The 22nd IEEE International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (IEEE TRANSDUCERS2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 拡張伝送線モデル(TLM)法を用いた熱電半導体の接触抵抗の精密測定2024

    • Author(s)
      桂章皓, 鶴元真妃, 廣瀬由紀子, 佐藤峻, 岩瀬英治, 菅原徹
    • Organizer
      応用物理学会 第71回春季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 電流密度分布を考慮した液体金属の高精度接触抵抗計測2023

    • Author(s)
      佐藤峻, 岩瀬英治
    • Organizer
      日本機械学会 第14回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 液体金属とエラストマによるスルーホール実装の提案2023

    • Author(s)
      信田虎太郎, 佐藤峻, 岩瀬英治
    • Organizer
      日本機械学会 第14回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 液体金属による電子素子実装における応力分布解析2023

    • Author(s)
      佐藤峻, 岩瀬英治
    • Organizer
      日本機械学会 第14回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 高分子超薄膜電子デバイスにおける厚膜電極接続部の形状検討2023

    • Author(s)
      佐藤峻, 小此木葵衣, 藤田創, 藤枝俊宣, 岩瀬英治
    • Organizer
      日本機械学会 第14回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 高伸縮な電子デバイスのための液体金属を用いた電子素子実装2023

    • Author(s)
      佐藤峻, 岩瀬英治
    • Organizer
      早稲田大学 第10回ZAIKEN Festa
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Finite element analysis of current density distribution in transfer length method measurement of galinstan2023

    • Author(s)
      T. Sato and E. Iwase
    • Organizer
      The 5th event of Young Researchers Society for Flexible and Stretchable Electronics
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Bilayer Self-folding method with high folding force and angle by suppressing delamination of shrink layer2023

    • Author(s)
      Y. Sato, T. Sato, and E. Iwase
    • Organizer
      The 22nd IEEE International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS 2023)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Highly Accurate measurement of contact resistance between galinstan and copper using transfer length method2023

    • Author(s)
      T. Sato and E. Iwase
    • Organizer
      The 36th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2023)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Finite element analysis of current density distribution in transfer length method measurement of galinstan2023

    • Author(s)
      佐藤峻, 岩瀬英治
    • Organizer
      第5回フレキシブル・ストレッチャブルエレクトロニクス若手研究者の会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study on measurement of contact resistance between liquid and solid metals using transfer length method2022

    • Author(s)
      T. Sato and E. Iwase
    • Organizer
      Integrated Nanocomposites for Thermal and Kinetic Energy Harvesting (INTAKE) Online Seminar
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Study on measurement method of contact resistance between galinstan and copper electrodes2022

    • Author(s)
      T. Sato and E. Iwase
    • Organizer
      The 10th Asia-Pacific Conference of Transducers and Micro-Nano Technology 2022 (APCOT 2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Transfer Length Methodによる液体金属と固体金属間の接触抵抗計測の検討2022

    • Author(s)
      佐藤峻, 岩瀬英治
    • Organizer
      日本機械学会 第13回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 折り線を有する切り紙構造による2面コーナーリフレクタアレイの製作2022

    • Author(s)
      羽根田海, 佐藤峻, 岩瀬英治
    • Organizer
      日本機械学会 第13回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 液体金属による電子素子実装2022

    • Author(s)
      佐藤峻, 岩瀬英治
    • Organizer
      液体金属による電子素子実装,” 切り紙・折り紙に関する合同研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Study on measurement method of contact resistance between galinstan and copper electrodes2022

    • Author(s)
      佐藤峻, 岩瀬英治
    • Organizer
      第4回フレキシブル・ストレッチャブルエレクトロニクス若手研究者の会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2022-04-28   Modified: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi