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2023 年度 実績報告書

マイクロコルゲーションプロセスによる縦波型ストレッチャブル微細配線の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K20425
研究機関東京大学

研究代表者

山本 道貴  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (10963225)

研究期間 (年度) 2022-08-31 – 2024-03-31
キーワードストレッチャブルエレクトロニクス / コルゲート加工 / 伸縮性配線
研究実績の概要

本研究では,高密度に配線できる微細なストレッチャブル配線の実現のため,垂直方向に波状に加工した金属箔の上に,絶縁層を介して微細な電気配線を形成した新規ストレッチャブル構造を提案する.同構造を実現するため,まず金属基板上に絶縁膜・微細配線を形成した後,コルゲート加工(歯車による連続曲げ加工)によって伸縮性を有する縦波構造を付与するプロセスを検討した.
Al箔基板・Cu箔基板の上に厚さ2 μmのパリレン基板を形成し、その上にメタルマスクを用いたスパッタ成膜によってAu配線を形成し,その後コルゲート加工を行った.結果,50%程度の伸張性を備えた,線幅100 μm程度の微細配線の形成に成功した.また,配線の形成の際にメタルマスクに代えてフォトリソグラフィによるパターニングを用いることで,さらに細い10 μm程度の線幅の縦波型配線の形成にも成功した.
一方,同配線形成の際には,コルゲート加工前後で配線抵抗値の上昇が確認された.シミュレーション,ならびに実験より,配線抵抗値の上昇はコルゲート加工時に生じる曲げ応力によって配線にクラックが入っているためと考えられ,利用する金属箔基板厚みを5 μm程度に薄くすることで,抵抗値の上昇を低減できた.一方,金属箔の厚みを2 μm程度まで薄くするとスプリングバックの影響が大きくなり,縦波構造を形成できなかった.配線にかかる応力の低減と,塑性変形による変形を両立できる層構成・膜厚構成が重要であると考えられる.
また同構造の応用として,Al箔上にPVDF圧電薄膜・上部電極を形成した後にコルゲート加工を行うことで,50%を超える伸張性を示す縦波型圧電ストレッチャブルセンサの作製に成功した.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Piezoelectric Stretchable Sensor with a Vertical Wavy Structure Fabricated by Combining Dip Coating and Micro-corrugation Process2024

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Michitaka、Tomita Naoto、Takamatsu Seiichi、Itoh Toshihiro
    • 雑誌名

      International Journal of Precision Engineering and Manufacturing

      巻: - ページ: 1-8

    • DOI

      10.1007/s12541-024-00980-2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] マイクロコルゲート加工による縦波型ストレッチャブル微細配線の開発2024

    • 著者名/発表者名
      山本道貴,高松誠一,伊藤寿浩
    • 学会等名
      第38回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
  • [学会発表] Piezoelectric Stretchable Sensor with a Vertical-wavy Structure Fabricated by Combining Dip Coating and Micro-corrugation process2023

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Yamamoto, Naoto Tomita, Seiichi Takamatsu, Toshihiro Itoh
    • 学会等名
      International Conference on Precision Engineering and Sustainable Manufacturing (PRESM2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Vertical-wavy Structured Stretchable Device Fabricated by Micro-corrugation Process2023

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Yamamoto
    • 学会等名
      JCK MEMS/NEMS 2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stretchable Microscale Patterned Interconnects Formed on Micro-corrugated Vertical Wavy Structured Substrate2023

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Yamamoto, Seiichi Takamatsu, Toshihiro Itoh
    • 学会等名
      2023 IEEE Sensors
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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