2020 Fiscal Year Research-status Report
Heterogeneous System Integration of Flexible Electronics Based on Multi-Scale Stress Engineering
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19KK0101
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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) |
マリアッパン ムルゲサン 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 学術研究員 (10509699)
木野 久志 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (10633406)
清山 浩司 長崎総合科学大学, 工学研究科, 准教授 (60412722)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| Keywords | 応力エンジニアリング / フレキシブルデバイス / ウエハレベルパッケージ / PDMS / マイクロXRD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大きなチップの機能ブロックを分割した小型のチップを柔軟な樹脂（ここでは、ポリジメチルシロキサンPDMSを使用）に埋めこんで平坦化した新しい高集積フレキシブルシステムの作製技術の確立を目指し、分子レベル、材料レベル、システムレベルの視点から見たマルチスケールの応力解析を計画してきた。ファンアウト型のウエハレベルパッケージング技術を利用したチップ成型加工技術により、昨年度の応力緩衝層（SBL: Stress Buffer Layer）の構造設計では、薄膜の厚さと弾性率が支配する応力中立軸の制御により、曲げ耐性に優れたフレキシブルシステムの設計が円滑に進んでいる。今回、大型放射光施設SPring-8のμXRD(微小部X線回折)により曲げ試験下の幅100μm、厚さ500nmのファンアウトAu配線にかかる応力を解析した。チップサイズは1mm角、チップ間距離は0.8mm、チップの厚さは0.1mm、PDMSの厚さは0.5mmとした。このμXRD の装置内で曲げて固定できる特殊な治具を製作し、曲げ半径20mmで計測した。チップ間の中間に位置するAu配線の中心、および中心から配線の長手方向と直交する向きに（配線のエッジ側に）10μm、20μmシフトした位置の応力を格子状数の変化から算出した。また、チップとPDMS（SBLのパリレン層が配線下には形成されている）の境界でも同様に測定した。測定ばらつきを考慮して、配線の長手方向にも10μmずつ間隔を空けて各位置で計5点の応力をプロットした。その結果、位置による明確な差は観測できていないが、いずれの場所でもおよそ260-300MPaの応力がかかっていることが判明した。この結果は、同構造を有限要素法でシミュレーションした結果で得られたフォン・ミーゼス応力約300MPaと同程度であることが分かった。このように微小スケールでの応力を追跡することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年の材料レベルの応力解析に続き、微小スケールの応力解析に成功しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
システムレベルの応力解析を進め、高い曲げ安定性を示すフレキシブルシステムを構成するのに必要なパラメータの抽出を引き続き進め、最終年度に試作するフレキシブルデバイスの構造設計を最適化する。
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[Journal Article] Significant Die-Shift Reduction and μLED Integration Based on Die-First Fan-Out Wafer-Level Packaging for Flexible Hybrid Electronics2020
Author(s)
Takafumi Fukushima , Yuki Susumago, Zhengyang Qian, Chidai Shima, Bang Du, Noriyuki Takahashi, Shuta Nagata, Tomo Odashima, Hisashi Kino, and Tetsu Tanaka,
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Journal Title
IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS, PACKAGING AND MANUFACTURING TECHNOLOGY
Volume: 10
Pages: 1419-1422
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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