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

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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。