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低温大気圧ハイブリッド接合によるセンサ内包軽量構造材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H01275
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

重藤 暁津  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (70469758)

研究分担者 水野 潤  早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 上級研究員(研究院教授) (60386737)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
40,430千円 (直接経費: 31,100千円、間接経費: 9,330千円)
2020年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2019年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2018年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
2017年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
キーワード接合 / ハイブリッド / 低温大気圧 / 電子実装 / 構造材料 / 表面・界面 / ハイブリッド接合 / 移動体 / IoT / 低温大気圧接合 / 軽量構造材料 / 低温 / 大気圧 / 異種材料接合 / 電子デバイス・機器 / 構造・機能材料
研究成果の概要

1) 電子基板・移動体に共通して用いられる有機・無機材料について,組み合わせを問わず150℃程度以下・大気圧窒素雰囲気中でほぼ直接接合を得られる手法を確立した. 2) 水やアンモニアなどの簡素な溶剤蒸気を含有した窒素雰囲気中で紫外光を照射するプロセスで,架橋層厚を調整して高強度界面を形成し,接合達成機構を明らかにした. 3) 軽量ハイブリッドかつスマートな構造材料の基礎的事例として,有機構造材と圧延チタン箔の界面に薄型ひずみセンサを内包する構造を当該手法で製作し,実働を確認した.4) 当初計画にはなかったが,有機無機ハイブリッド接合体の耐水性に資する界面構造設計の可能性を見出した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

学術的意義:1) 有機・無機材料のほぼ直接界面の接合達成メカニズムの解明は他に例を見ず,電子顕微鏡観察データなどを蓄積すれば,次世代複合材料の計算機設計の促進などに資する.2) 軽量かつスマートな構造材料の基礎的な実現性を示したことで,AI自動運転時代の移動体のデザインや運用概念が多様化される.社会的意義:1) 低温大気圧雰囲気で実行可能なハイブリッド接合手法は工業的に簡易なことから,異なる分野横断的に適用可能で,従来を超えた機能を有する新規な複合材料の開発が促進される.

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 8件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 13件、 招待講演 13件) 図書 (3件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] 国立台湾大学(その他の国・地域 台湾)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] 国立台湾大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 国立台湾大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 国立台湾大学(台湾)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Patchwork metasurface quantum well photodetectors with broadened photoresponse2020

    • 著者名/発表者名
      Hainey Mel F.、Mano Takaaki、Kasaya Takeshi、Jimba Yoji、Miyazaki Hiroshi、Ochiai Tetsuyuki、Osato Hirotaka、Watanabe Kazuhiro、Sugimoto Yoshimasa、Kawazu Takuya、Arai Yukinaga、Shigetou Akitsu、Miyazaki Hideki T.
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 29 号: 1 ページ: 59-59

    • DOI

      10.1364/oe.408515

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Near-field resonant photon sorting applied: dual-band metasurface quantum well infrared photodetectors for gas sensing2020

    • 著者名/発表者名
      Hainey Mel F.、Mano Takaaki、Kasaya Takeshi、Ochiai Tetsuyuki、Osato Hirotaka、Watanabe Kazuhiro、Sugimoto Yoshimasa、Kawazu Takuya、Arai Yukinaga、Shigetou Akitsu、Miyazaki Hideki T.
    • 雑誌名

      Nanophotonics

      巻: 9 号: 16 ページ: 4775-4784

    • DOI

      10.1515/nanoph-2020-0456

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Systematic studies for improving device performance of quantum well infrared stripe photodetectors2020

    • 著者名/発表者名
      Hainey Mel F.、Mano Takaaki、Kasaya Takeshi、Ochiai Tetsuyuki、Osato Hirotaka、Watanabe Kazuhiro、Sugimoto Yoshimasa、Kawazu Takuya、Arai Yukinaga、Shigetou Akitsu、Miyazaki Hideki T.
    • 雑誌名

      Nanophotonics

      巻: 9 号: 10 ページ: 3373-3384

    • DOI

      10.1515/nanoph-2020-0095

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 移動体IoTに必要な高信頼性低温大気圧ハイブリッド接合2020

    • 著者名/発表者名
      SHIGETOU Akitsu
    • 雑誌名

      溶接学会誌

      巻: 89 号: 6 ページ: 438-446

    • DOI

      10.2207/jjws.89.438

    • NAID

      130007903891

    • ISSN
      0021-4787, 1883-7204
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synchronously wired infrared antennas for resonant single-quantum-well photodetection up to room temperature2020

    • 著者名/発表者名
      Hideki T. Miyazaki, Takaaki Mano, Takeshi Kasaya, Hirotaka Osato, Kazuhiro Watanabe, Yoshimasa Sugimoto, Takuya Kawazu, Yukinaga Arai, Akitsu Shigetou, Tetsuyuki Ochiai, Yoji Jimba, Hiroshi Miyazaki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41467-020-14426-6

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Different interfacial structures of Cu/In obtained by surface activated bonding (SAB) in vacuum and vapor-assisted vacuum ultraviolet (V-VUV) at atmospheric pressure2020

    • 著者名/発表者名
      Chiu Yu-Shan、Kao C.Robert、Shigetou Akitsu.
    • 雑誌名

      Materials & Design

      巻: 195 ページ: 109065-109065

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2020.109065

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Different Interfacial Structures of Cu/In Obtained by Surface Activated Bonding (SAB) in Vacuum and Vapor-Assisted Vacuum Ultraviolet (V-VUV) at Atmospheric Pressure2020

    • 著者名/発表者名
      Yu-Shan Chiu, Robert Kao, Akitsu Shigetou
    • 雑誌名

      Materials and Design

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Organic-Inorganic Solid-State Hybridization with High-Strength and Anti-Hydrolysis Interface2019

    • 著者名/発表者名
      Tilo Hong-Wei Yang, Robert Kao, Akitsu Shigetou
    • 雑誌名

      Nature: Scientific Reports

      巻: 9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 次世代パワー半導体用接合技術の動向2018

    • 著者名/発表者名
      重藤 暁津, 並木尚己
    • 雑誌名

      YANO E Plus

      巻: 118 ページ: 73-76

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-temperature direct heterogeneous bonding of polyether ether ketone and platinum2017

    • 著者名/発表者名
      Fu Weixin、Shigetou Akitsu、Shoji Shuichi、Mizuno Jun
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: C

      巻: 79 ページ: 860-865

    • DOI

      10.1016/j.msec.2017.05.058

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fast Atom Beam- and Vacuum-Ultraviolet-Activated Sites for Low-Temperature Hybrid Integration2017

    • 著者名/発表者名
      Yang Hong-Wei、Kao C. Robert、Shigetou Akitsu
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 33 号: 34 ページ: 8413-8419

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b02010

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Hybrid Bonding Without Vacuum and High Temperature for Cross-Cutting Applications2021

    • 著者名/発表者名
      SHIGETOU Akitsu
    • 学会等名
      IEEE EPS/JIEP International Conference on Electronics Packaging
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 機能複合化手法としての低温大気圧異種材料接合2020

    • 著者名/発表者名
      重藤暁津
    • 学会等名
      スマートプロセス学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Metasurface Quantum Well Photodetectors with Broadened Photoresponse Using Patchwork of Cavities within a Subwavelength Period2020

    • 著者名/発表者名
      HAINEY JR., Mel Forrest, MANO, Takaaki, KASAYA, Takeshi, 神馬 洋司, 宮嵜 博司, OCHIAI, Tetsuyuki, OOSATO, Hirotaka, 渡邉 一弘, SUGIMOTO, Yoshimasa, KAWAZU, Takuya, ARAI, Yukinaga, SHIGETOU, Akitsu, MIYAZAKI, Hideki
    • 学会等名
      Metamaterials'2020 - The 14th International Congress on Artificial Materials for Novel Wave Phenomena
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dual-band Metasurface Quantum Well Infrared Photodetectors for NO2 Sensing2020

    • 著者名/発表者名
      HAINEY JR., Mel Forrest, MANO, Takaaki, KASAYA, Takeshi, OCHIAI, Tetsuyuki, OOSATO, Hirotaka, 渡邉 一弘, SUGIMOTO, Yoshimasa, KAWAZU, Takuya, ARAI, Yukinaga, SHIGETOU, Akitsu, MIYAZAKI, Hideki
    • 学会等名
      2020年第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Hybrid Bonding in Ambient Atmosphere for Cross-Cutting Applications2020

    • 著者名/発表者名
      SHIGETOU Akitsu
    • 学会等名
      2020 21st International Conference on Electronic Packaging Technology
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Morphology considerations for optimizing metasurface quantum well photodetector performance2020

    • 著者名/発表者名
      HAINEY JR., Mel Forrest, MANO, Takaaki, KASAYA, Takeshi, OOSATO, Hirotaka, 渡邉 一弘, SUGIMOTO, Yoshimasa, KAWAZU, Takuya, ARAI, Yukinaga, SHIGETOU, Akitsu, OCHIAI, Tetsuyuki, 神馬 洋司, 宮嵜 博司, MIYAZAKI, Hideki
    • 学会等名
      2020年第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 位相同調アンテナを用いたメタ表面量子井戸赤外検出器2020

    • 著者名/発表者名
      宮崎 英樹, 間野 高明, 笠谷 岳士, 大里 啓孝, 渡邉 一弘, 杉本 喜正, 川津 琢也, 新井 志大, 重藤 暁津, 落合 哲行, 神馬 洋司, 宮嵜 博司, ヘネ ジュニア メル フォレスト
    • 学会等名
      2020年第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Lead-free and Fluxless Indium Solder Bonding Process in Low Temperature through Vacuum ultraviolet (VUV)2019

    • 著者名/発表者名
      Yu-Shan Chiu, Robert Kao, Akitsu Shigetou
    • 学会等名
      11th International Symposium on Environmentally Conscious Design and Inverse Manufacturing
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] IoTに向けた軽量ハイブリッドかつスマートな構造材料のための接合技術2019

    • 著者名/発表者名
      重藤 暁津
    • 学会等名
      (社)エレクトロニクス実装学会2019修善寺ワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Low Temperature and Fluxless Bonding Process of Cu-In through VUV2019

    • 著者名/発表者名
      Yu-Shan Chiu, SHIGETOU, Akitsu, Robert Kao
    • 学会等名
      2019 Taiwan-Japan Workshop on Electronic Interconnection
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hybrid Bonding in Ambient Atmosphere for 3D Integration2019

    • 著者名/発表者名
      Akitsu Shigetou, Tilo Hong-Wei. Yang, Robert Kao
    • 学会等名
      The IEEE International 3D Systems Integration Conference (3DIC)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metamaterial quantum well infrared photodetectors based on plasmon-enhanced intersubband transition2019

    • 著者名/発表者名
      MIYAZAKI, Hideki, MANO, Takaaki, KASAYA, Takeshi, OOSATO, Hirotaka, 渡邉 一弘, SUGIMOTO, Yoshimasa, KAWAZU, Takuya, OCHIAI, Tetsuyuki, ARAI, Yukinaga, SHIGETOU, Akitsu
    • 学会等名
      The 7th International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures (SemiconNano2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Metasurface Quantum-well Infrared Photodetectors2019

    • 著者名/発表者名
      MIYAZAKI, Hideki, MANO, Takaaki, KASAYA, Takeshi, OOSATO, Hirotaka, 渡邉 一弘, SUGIMOTO, Yoshimasa, KAWAZU, Takuya, OCHIAI, Tetsuyuki, ARAI, Yukinaga, SHIGETOU, Akitsu
    • 学会等名
      The Fourth A3 Metamaterials Forum
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inorganic-Organic Low Temperature Hybrid Bonding with Anti-Hydrolysis Interface2019

    • 著者名/発表者名
      SHIGETOU, Akitsu
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Electronic Packaging Technology (ICEPT)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 軽量ハイブリッドかつスマートな構造材料創製のための低温大気圧接合技術2019

    • 著者名/発表者名
      重藤 暁津
    • 学会等名
      (社)エレクトロニクス実装学会 実装フェスタ関西
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Single Process for Homogeneous and Heterogeneous Bonding in Flexible Electronics Ethanol-Assisted Vacuum Ultraviolet (E-VUV) Irradiation Process2019

    • 著者名/発表者名
      T. H. Yang, C. Y. Yang, C. R. Kao, A. Shigetou
    • 学会等名
      2019 International Conference on Electronics Packaging (ICEP)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Printing of Flexible Electronics for Wearable Applications2019

    • 著者名/発表者名
      MINARI, Takeo, LIU, Xu-Ying, SUN, Qingqing, LI, Wanli, SHIGETOU, Akitsu, 金原 正幸
    • 学会等名
      2019 IEEE/JIEP International Conference on Electronics Packaging
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 低温大気圧有機無機ハイブリッド接合に必要な極薄架橋構造の設計2019

    • 著者名/発表者名
      重藤 暁津, 楊 弘偉, 高 振宏
    • 学会等名
      第25回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高信頼性低温大気圧有機無機ハイブ リッド接合2018

    • 著者名/発表者名
      重藤 暁津, 楊弘偉, Robert Kao
    • 学会等名
      マイクロエレクトロニクスシンポジウム(MES)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Low Temperature and Non-Vacuum Surface Modification for Robust Hybrid Bonding2018

    • 著者名/発表者名
      SHIGETOU, Akitsu, Hongwei Yang, Robert Kao
    • 学会等名
      Solid State Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機能性材料創製のための低温大気圧接合技術 - 要素技術と将来展望 -2018

    • 著者名/発表者名
      重藤暁津
    • 学会等名
      日本学術振興会153委員会 プラズマ材料科学スクール
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] メタ表面量子井戸赤外線検出器2018

    • 著者名/発表者名
      宮崎英樹ら計9名,重藤暁津は最終著者
    • 学会等名
      2018年第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Hybrid Bonding Among Polymers, Metals and Semiconductors for Lightweight and Smart Structural Materialss2017

    • 著者名/発表者名
      Akitsu Shigeotu
    • 学会等名
      Materials Science Conference & SMART Center Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 新しい機能性材料創製の”道具”としての ハイブリッド接合2017

    • 著者名/発表者名
      重藤暁津
    • 学会等名
      東レ 専門自主講座
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 溶接接合教室-特論編-「異種材料の低温大気圧接合」2020

    • 著者名/発表者名
      重藤暁津
    • 出版者
      溶接学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 真空紫外光照射と極薄架橋形成による有機・無機材料の低温大気圧混載接合の要素技術(第4章 親水性表面の応用展開・活用事例). 超親水・親油性表面の技術2018

    • 著者名/発表者名
      重藤 暁津
    • 総ページ数
      16
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー
    • ISBN
      9784864281713
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 超親水・親油性表面の技術(第4章)2018

    • 著者名/発表者名
      重藤暁津
    • 総ページ数
      15
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー
    • ISBN
      9784864281713
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 積層体の製造方法、積層体、及び、暖房便座装置2019

    • 発明者名
      重藤暁津,楊弘偉
    • 権利者名
      国立研究開発法人物質・材料研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 接合方法2017

    • 発明者名
      重藤暁津,水野潤,庄子習一
    • 権利者名
      物質・材料研究機構 早稲田大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 取得年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-05-13  

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