Heterogeneous System Integration of Flexible Electronics Based on Multi-Scale Stress Engineering

基于多尺度应力工程的柔性电子异构系统集成

• 批准号: 19KK0101
• 负责人: 福島 誉史
• 金额: $ 11.73万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-10-07 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19KK0101/
• 关键词: 応力制御; FHE; 人工網膜; 三次元実装; TSV; フレキシブルデバイス; 無線給電; 埋め込みデバイス; 応力解析; 応力エンジニアリング; ウエハレベルパッケージ; PDMS; マイクロXRD; FOWLP; 応力; 高分子材料; 3D-IC; フレキシブルコイル

大きなチップの機能ブロックを分割した小型のチップを柔軟な樹脂に埋めこんで平坦化した新しい高集積フレキシブルシステムの作製技術の確立を目指し、分子レベル、材料レベル、システムレベルの視点から見たマルチスケールの応力解析を目的としている。鍵となるのはポリジメチルシロキサン（PDMS)と呼ばれる生体適合性の高い樹脂中に小型化したチップ（チップレット）を分散して埋め込み、ウエハレベルパッケージングで柔軟性を付与させる集積化手法にある。エラストマーに内蔵されたチップと多層配線の境界が最も強い応力を受けるため、そこの応力緩和がシステムの実証には必要不可欠である。小さい曲げ半径(1mm以下)と高い繰り返し曲げ耐性(10,000回以上)を有する高集積フレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクス（FHE）の作製を目標とし、マルチスケール応力エンジニアリングを援用して高い信頼性を実現可能なデザインルールを導くことを第一の目的とする。SPring-8やJ-PARC(大強度陽子加速器施設)を利用し、応力緩衝層と配線の界面を対象に独自の2つの解析を行う。1つは、曲げ応力により誘発される金属配線の格子定数変化を曲率の異なる試験片からμXRD(微小部X線回折)で測定する。もう1つは、応力緩衝層を構成する高分子の絡み合い密度の低下から極小クラックを発生する過程で生じる炭素原子密度の減少と配向度をX線CTとμSANS(中性子光小角散乱）により検出する。ひずみセンサやμラマン分光も併用し、高集積FHEの破断につながる大きな塑性・脆性変形を予測する。

The purpose of establishing the manufacturing technology of the large and small scale flexible resin is to indicate the purpose, molecular structure, material structure, system structure and force analysis of the small and soft resin. The key is to reduce the size and flexibility of PDMS, which is a high bio-compatibility resin. In addition, the internal structure of multi-layer wiring is the most powerful, and the internal structure of multi-layer wiring is the most powerful. Small curve radius (less than 1mm), high curve tolerance (more than 10,000 cycles), high concentration, high stability, high reliability, high reliability, SPring-8 and J-PARC(high intensity positron accelerator facility) are used to analyze the interaction between the force buffer layer and the alignment interface. 1. Measurement of lattice constant number variation and curvature variation of metal alignment lines due to induction and bending force. The density of carbon atoms decreases during the formation of polymer complexes, and the alignment of carbon atoms decreases during the formation of polymer complexes and buffer layers. X-ray CT and μSANS(small angle scattering of neutral electrons) are detected. High density FHE fracture prediction

项目成果

Wafer-Level 3D Wrinkling Interconnect Formation for Scalable Flexible In-Mold Electronics

用于可扩展柔性模内电子器件的晶圆级 3D 起皱互连结构

• 发表时间: 2021
• 作者: 高橋 則之;煤孫 祐樹;王 喆;小田島 輩;木野 久志;田中 徹;福島 誉史;Shuta Nagata and Takafumi Fukushima
• 通讯作者: Shuta Nagata and Takafumi Fukushima

Simulation and Experimental Study of Stretchable 3D Corrugated Interconnections for Chiplet- Embedded Flexible Hybrid Electronics Using Wafer-Level Packaging

使用晶圆级封装的小芯片嵌入式柔性混合电子器件的可拉伸 3D 波纹互连的仿真和实验研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Liu Chang;Yuki Susumago;Tadaaki Hoshi;Hisashi Kino;Tetsu Tanaka;and Takafumi Fukushima
• 通讯作者: and Takafumi Fukushima

In-mold Flexible Hybrid Electronics (iFHE) Based on Holistic System Integration with FOWLP, 3D-IC/TSV, and Chiplets

基于 FOWLP、3D-IC/TSV 和 Chiplet 整体系统集成的模内柔性混合电子 (iFHE)

• 发表时间: 2022
• 作者: Liu Chang;Yuki Susumago;Tadaaki Hoshi;Hisashi Kino;Tetsu Tanaka;and Takafumi Fukushima;Takfumi Fuksuhima
• 通讯作者: Takfumi Fuksuhima

ホリスティック・システム・インテグレーションに向けた三次元実装の技術動向と課題

整体系统集成 3D 封装的技术趋势和挑战

• 发表时间: 2021
• 作者: 小田島 輩;煤孫 祐樹;王 喆;木野 久志;田中 徹;福島 誉史;福島 誉史;福島 誉史;福島 誉史
• 通讯作者: 福島 誉史

Laue microdiffraction evaluation of bending stress in Au wiring formed on chip-embedded flexible hybrid electronics

芯片嵌入式柔性混合电子器件上形成的金布线弯曲应力的劳厄微衍射评估

• DOI: 10.35848/1347-4065/abdb81
• 发表时间: 2021
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: M. Mariappan;Y. Susumago;K. Sumitani;Y. Imai;S. Kimura;T. Fukushima
• 通讯作者: T. Fukushima