2019 Fiscal Year Annual Research Report
Highly Integrated Hydrogel Fabrication Challenge
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18K18841
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
福島 誉史 東北大学, 工学研究科, 准教授 (10374969)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| 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 / マイクロLED / FHE |
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| Outline of Annual Research Achievements |
機械研削で20μm以下にSiチップを極薄化して表面実装したフレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクス（FHE）で抱える応力の課題に対し、研究代表者らは、大型チップを分割して小さくして適度に薄くした（厚さ50μm-400μm）硬いチップレットを採用し、これらをフレキシブル基板に内蔵して先端のウエハレベルパッケージング技術で高密度配線接続した新構造FHEを提案してきた。ところが、フレキシブル基板の材料はPDMS（Polydimethylsiloxane）などに限定されていた。ポリイミドやPETに比べると立体構造に対する追従性は極めて高く、生体適合性や柔軟性は高いPDMSであるが、水などに対する物質透過性が低く、ウェアラブルデバイスとしては汗で蒸れる、インプランタブルデバイスとしては組織液の循環を妨げるなどの問題が生じていた。この問題に取り組むため、研究代表者らは、主成分が水であるハイドロゲルをフレキシブル基板に採用することに挑戦した。ハイドロゲルの水透過性は極めて高いが、水分で構成されている基板の上に高温でチップを接合したり、真空プロセスを利用して配線を設けることは難しい。そこで、研究代表者は、先に支持基板上にチップレット間を接続する高密度配線を形成してからチップをマイクロはんだバンプ（ピッチ40μm）を介した熱圧着で半導体チップレットを実装し、そこにハイドロゲル前駆体を注型して圧縮成型しながらハイドロゲルを光硬化してチップレットを内蔵した新構造FHEを作製した。本研究では、この要素技術の研究開発と、実デバイスであるMini-LEDとLED駆動回路を集積したチップレットをインテグレーションしたハイドロゲル基板でチップレットの動作確認まで検証することができた。
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