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2021 Fiscal Year Research-status Report

Heterogeneous System Integration of Flexible Electronics Based on Multi-Scale Stress Engineering

Research Project

Project/Area Number 19KK0101
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

福島 誉史  東北大学, 工学研究科, 准教授 (10374969)

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)
Project Period (FY) 2019-10-07 – 2023-03-31
Keywordsフレキシブルデバイス / 無線給電 / 埋め込みデバイス / 応力解析
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。初年度の応力緩衝層(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の有効性を示した。また、昨年度には、大型放射光施設SPring-8のμXRD(微小部X線回折)により、曲げ試験下のファンアウトAu配線にかかる応力を解析し、微小曲げ試験時にかかる応力を格子状数の変化から算出した。また、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・ミーゼス応力の値とよく一致する結果を得た。今年度は主に表面保護膜を使った応力中立軸の制御に取り組んだ。厚さ7umのパリレン薄膜を最上層のファンアウト配線上に形成することによって、テンションフリーの曲げ試験機を用いた繰り返し曲げ耐性を高められることを実験的に証明し、システムレベルの高い信頼性を得ることができた。曲げ半径5mm、繰り返し曲げ回数1000回に耐えることができたため、例えば、機械的強度の観点から、提案するマルチチップ人工網膜システムでの応用が潜在的には可能であることを示すことができた。一方、UCLAとの連携に関しては、現地で議論しながら進めることがCOVID-19の影響でできなかったが、毎週の定例オンライン会議を設け、システム設計は机上レベルでは進んでいる。体内埋込コイルのサイズは、コイル部の直径Dと厚さTで決まるため、体内モジュールに電力監視機能を設けて受電と消費電力の情報を眼球外モジュールにフィードバックして最適な需給エネルギに保つ無線給電の電力制御機能を設計中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

COVID-19の影響で渡米することができず、現地でのシステム設計と試作ができていないため。

Strategy for Future Research Activity

今年度にはなんとか渡米して、応力耐性の高いフレキシブルブルシステムの試作を共同で進めたい。

Causes of Carryover

COVID-19のため、渡航する計画が後ろ倒しになっているため。主に渡航費に利用する。

  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2021

All Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 6 results)

  • [Presentation] 埋込型医療機器向け無線給電の設計2022

    • Author(s)
      清山 浩司, 福島 誉史, 木野 久志, 田中 徹
    • Organizer
      2022年度 電子情報通信学会総合大会
    • Invited
  • [Presentation] 三次元実装/TSV を基盤とした ヘテロインテグレーション技術の研究開発動向2022

    • Author(s)
      福島 誉史
    • Organizer
      2022年度 電子情報通信学会総合大会
    • Invited
  • [Presentation] Wafer-Level Flexible 3D Corrugated Interconnect Formation for Scalable In-Mold Electronics with Embedded Chiplets2021

    • Author(s)
      Tomo Odashima, Yuki Susumago, Shuta Nagata, Hisashi Kino, Tetsu Tanaka, and T. Fukushima
    • Organizer
      Proceedings of the 71st Electronic Components and Technology Conference (ECTC 2021)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] チップレット内蔵インモールドエレクトロニクス用フレキシブル基板の細線化2021

    • Author(s)
      小田島 輩, 煤孫 祐樹, 王 喆, 木野 久志, 田中 徹, 福島 誉史
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] Heterogeneous, 3D, & Flexible System Integration Technology Based on Chiplet-on-Wafer Assembly2021

    • Author(s)
      福島 誉史
    • Organizer
      電子実装工学研究所(IMSI)接合界面創成技術研究会(LTB-3D 研究会 旧学振191研究会)
    • Invited
  • [Presentation] Chiplet-Based Advanced Packaging Technology from 3D/TSV to FOWLP/FHE2021

    • Author(s)
      福島 誉史
    • Organizer
      IEEE Solid-State Circuits Society (SSCS) Kansai Chapter 主催「2021 Symposia on VLSI Technology 国内報告会」
    • Invited
  • [Presentation] ホリスティック・システム・インテグレーションに向けた三次元実装の技術動向と課題2021

    • Author(s)
      福島 誉史
    • Organizer
      エレクトロニクス実装学会(JIEP) 先端ファブリケーション研究会主催 第8回公開研究会
    • Invited
  • [Presentation] Die-first and RDL-first FOWLP Processing for Flexible Hybrid Electronics2021

    • Author(s)
      Takafumi Fukushima, Yuki Susumago, Noriyuki Takahashi, Hisashi Kino, and Tetsu Tanaka
    • Organizer
      IMAPS (International Microelectronics Assembly and Packaging Society) 17th International Conference on Device Packaging, 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] チップレットを基盤とした三次元集積の技術動向とフレキシブルデバイスの高集積化2021

    • Author(s)
      福島 誉史
    • Organizer
      システムデバイスロードマップ委員会(SDRJ)主催 2021年度第4回Beyond CMOS & More Than Moore合同委員会
    • Invited

URL: 

Published: 2022-12-28  

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