2022 Fiscal Year Annual Research Report
プリンタブルエレクトロニクスを用いた放射線飛跡検出器の高機能化技術開発
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20K03994
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
庄子 正剛 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 技師 (50646718)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | プリンタブルエレクトロニクス / 印刷技術 / 放射線検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プリンタブルエレクトロニクスを用いた検出器信号処理集積回路の高密度実装技術の開発を行い、高密度・高性能放射線飛跡検出器開発に向けた原理検証を行う。近年、印刷技術の発展は目覚しくサブミクロンにも及ぶ描画精度の向上と様々な印刷技術の開発が進み、絶縁体へのフレキシビリティが高く、かつ高精細な金属配線の形成が可能となった。これらの印刷技術の発展により、高精細金属配線がウェアラブル端末等に使用され始めている。この印刷技術を用いて、信号処理集積回路一体型2次元放射線飛跡検出器を作成し、プリンタブルエレクトロニクスによる集積回路実装技術の検証と検出器の性能評価を行い、放射線飛跡検出機の高機能化技術を確立させる。
最終年度は、本研究で開発している印刷技術を高ガンマ線環境下で用いる中性子検出器の実装へ適用すべく開発を進めた。ガンマ線環境下における懸念点として、銀ペースト中に含まれる樹脂が放射線により変質し、電気伝導性を失う可能性がある。本研究で使用している銀ペーストの耐放射線性の評価を行った。評価の結果、積算線量1MGy以上でも電気伝導性を失わないことが確認できた。この結果を元に、検出器の実装に適用し、性能評価を行い、検出器の実装技術として用いることが可能であることを確認した。また、近年、集積回路に使用されるトランジスタサイズは数nmまで微細化が進み、集積回路実装パッドサイズ・パッドピッチは100μm以下の狭ピッチになってきている。このように狭ピッチパッドに対応すべく、線幅50μm,線間15μmの極狭ピッチ金属配線を用いた集積回路実装試験を行い、段差に沿った狭ピッチ金属配線が形成できることを確認した。今後の印刷技術の応用開発として、集積回路上にインダクタと実装配線を同時に印刷する試験を行い、同時に印刷できることを確認した。
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