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。

Large functional tree split tree Small tree soft tree Fat is buried, flattened, new, high-density, high-density, high-density Established manufacturing technology: を目し, molecule レベル, material レベル, システムレベルのViewpoint から见たマルチスケールの応力analytic をpurpose としている. Key となるのはポリジメチルシロキサン（PDMS）とHU ばれるBiological compatibility のHigh resin medium に miniaturization したチップ(チップレット) をdispersion してbury め込み, ウエハレベルパッケージングでsoftness and させるintegration technique にある. The strongest power of the multi-layer wiring system The strength of the けるため and the そこの応 is alleviated by the がシステムの実prove that the には must not be owed to the である. Small bending radius (less than 1mm) and high bending resistance (10,000 times Above) There are high-density high-density フレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクス (F HE) The target of the production, the use of Malaccaて高い信頼性を実appearpossibleなデザインルールをdirectorくことをFirst purposeとする. SPring-8's J-PARC (High Intensity Pyrotron Accelerator Facility) utilizes the power buffer layer and wiring interface and performs independent analysis and analysis. 1. Measurement of the curvature of the metal wiring by measuring the lattice constant change and the curvature of the test piece by μXRD (micro X-ray deflection).もう1つは、The force buffer layer is composed of a polymer network and the density is low and the density is extremely small and the production process is The carbon atomic density is reduced, the degree of alignment is reduced, X-ray CT is used, and μSANS (neutral light small angle scattering) is produced.ひずみセンサやμラマンSpectral もCombined use し、High accumulation FHE のbreaking につながる大きなplasticity・brittleness change をpredicted する.

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