2023 Fiscal Year Annual Research 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, 医工学研究科, 特任准教授 (10633406)
清山 浩司 長崎総合科学大学, 工学研究科, 教授 (60412722)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Keywords | フレキシブルデバイス / マイクロLEDディスプレイ / 3D-IC / FOWLP / 常温接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、これまで行った原子レベル、材料レベルの応力解析に続いて配線のトポグラフィーに着目しての応力解析を行った。特に埋め込みチップ間を接続するファンアウト配線の曲げに対する安定性を評価するため、材料物性学的な観点からマイクロコルゲーションの感光性材料を比較検討し、従来のSU-8に対してヤング率（GPa）が低く、破断曲げ伸長率（％）の高いソルダーレジスト系の樹脂を用い、三次元的な波状構造を有するAu配線の形成に成功した。また、SU-8では、断面が台形状(Trapezoidal)、または半円状(Serpentine)のコルゲーション構造を形成するために、大過剰な露光量やグレースケール化による検討を試みたが、いずれも所望の構造を効率よく形成することができなかった。そこで、Flexible Photosensitive Dielectric (F-PD)を用いてリソグラフィ条件を最適化したところ、希釈TMAHを用いて理想的な半円状(Serpentine)のマイクロコルゲーションを得ることができた。この原因は、F-PDの分子構造に起因している。露光部が架橋してもアルカリ溶液に可能な機能性の官能基を有するF-PDでは現像液に露光部・未露光部の境界で溶解したからであると考えられる。これにより、システムを構成する重要な構成要素である多層のファンアウト配線にかかる応力を、材料物性学的な観点から応力緩衝層のヤング率と応力中立軸設計を施すことによって軽減でき、且つ三次元波状構造によって僅かな伸縮性も付与することができた。これにより、低応力で高い信頼性を有する新構造フレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクス（FHE)の作製に資する技術を創出できたと言える。
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