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マイクロデバイスの高気密封止のための金属の常温接合に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K06034
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生産工学・加工学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

倉島 優一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (70408730)

研究分担者 高木 秀樹  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 副研究センター長 (00357344)
鈴木 健太  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (60709509)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワード常温接合 / マイクロデバイス / 実装 / MEMS / 微細加工 / MEMS / 表面平滑化 / 気密封止 / 平滑化 / 封止 / マイクロ・ナノデバイス / 電子・電気材料 / デバイス設計・製造プロセス
研究成果の概要

マイクロデバイスの気密封止には金メッキによる封止枠等が広く用いられているが、メッキによる金の表面は非常に粗いため、高温・高圧下で金を変形させて接合面同士の密着を図る必要がある。このため熱膨張係数の異なる異種材料を含むマイクロデバイスのような場合には、接合後に熱応力が残留するなどの問題がありデバイス特性を悪化させる原因になっていた。超平滑な基板表面にスパッタ成膜された金薄膜を封止基板上の金メッキ表面に写しとる手法を開発し表面活性化常温接合に適応させたところ、従来の熱圧着法と同程度の高強度が得られた。さらに気密封止性について評価したところ、Heリーク試験での測定限界以下のリーク率であった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

エレクトロニクス実装分野において金属同士の接合を実現するには、高温下での接合が一般的であった。原子レベルで平滑な表面を用いることで、常温低荷重でデバイスの真空気密封止を可能にする技術を新たに確立した。この技術を用いればダメージレスのデバイスパッケージングへの実現につながる。これにより研究室レベルでしか実現出来なかった様々なデバイスが世の中に製品として広く実用化されることが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Room-temperature Au?Au bonding in atmospheric air using direct transferred atomically smooth Au film on electroplated patterns2018

    • 著者名/発表者名
      Kurashima Yuichi、Matsumae Takashi、Takagi Hideki
    • 雑誌名

      Microelectronic Engineering

      巻: 189 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1016/j.mee.2017.12.004

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Auメッキ封止枠を用いた常温気密封止接合 ―剥離転写法によるメッキ表面の平滑化―2019

    • 著者名/発表者名
      倉島優一 松前貴司 日暮栄治 高木秀樹
    • 学会等名
      2019年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Direct transfer of atomically smooth Au film onto electroplated patterns for room-temperature Au-Au bonding in atmospheric air2017

    • 著者名/発表者名
      Kurashima Yuichi、Matsumae Takashi、Takagi Hideki
    • 学会等名
      2017 5th International Workshop on Low Temperature Bonding For 3d Integration
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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