革新的集積技術で実現される超小型完全自律式プログラマブルマターの研究

创新集成技术实现超紧凑全自主可编程物质研究

• 批准号: 18J10240
• 负责人: 宇佐美 尚人
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J10240/
• 关键词: MEMS; マイクロロボット; SCFD; 無線電力伝送; 超臨界流体成膜; 静電アクチュエータ

無線電力伝送に用いるシリコン埋込み型配線を用いたインダクタの実現にむけて、超臨界流体薄膜堆積法(SCFD)によって形成された銅薄膜を種層とする電解めっきによるトレンチ埋め込みプロセスの研究を行った。トレンチ埋め込みを実現するにあたってまず、高信頼な銅種層の条件を探求した。超臨界流体薄膜堆積法の下地、温度依存性について研究を行った。結果として、導電性膜のうち、高アスペクト比な構造へ成膜可能なものを探求することにつながり、銅薄膜に対して高密着なRu薄膜の採用に至った。Ru下地を用いてSCFDによって形成された銅薄膜を種層とする電解めっきによるトレンチ埋め込みプロセスが可能であることを示した。このプロセスの信頼性を上げるべく、SCFDで成膜された銅薄膜の応力測定手法を提案した。応力は薄膜の密着性を大きく左右するため、これを管理することで電解めっきによる埋め込みプロセスの歩留まりを向上させることができる。以上の道具立てによって、シリコン埋込み型配線を用いたインダクタの実現に必要なテクノロジーが揃うに至った。また、Programmable matterに不可欠な静電脱着アクチュエータについて研究を行った。三次元に動作するProgrammable matter の実現に当たっては、数mmサイズの立体構造上に、微細な電極パターンをもつ配線が必要になる。これを実現するにあたって、3Dプリントされた単位ロボットcatomの殻にフレキシブルなデバイスを巻き付けることで三次元的に静電脱着アクチュエータを配置する手法を探求した。具体的にはフレキシブル電極の作製手法を確立するとともに、この静電脱着機構の評価を行った。以上の通り、本年度はProgrammable matterの実現に必要な基礎技術の確立に努めたことで、Programmable matterのコンセプトを実証する準備が整った。

In connection with the implementation of interconnection devices for wireless power supply and transmission using medium-sized distribution lines, research has been carried out on the copper thin film seed layer formed by supercritical fluid thin film deposition (SCFD) and the technology for electrolysis. The condition of the copper layer is explored. Study on the Ground and Temperature Dependence of Supercritical Fluid Thin Film Deposition Method The results show that conductive films with high density can be used to form high density Ru thin films. The copper thin film is formed by the SCFD. To improve the reliability of this solution, we propose a method for measuring the strength of copper thin films formed by SCFD. The adhesion of thin films is very tight. The above items are used for the purpose of designing and implementing the system. , Programmable matter The realization of three-dimensional programmable matter is necessary when the three-dimensional structure of several mm is used, and the fine electrode is arranged. This paper discusses the method of 3D static discharge and configuration of 3D static discharge. The specific operation method of the electrode is established, and the electrostatic detachment mechanism is evaluated. This year, we are preparing for the establishment of the necessary basic technology for the realization of Programmable matter.

项目成果

高アスペクト比深掘りトレンチの均一な電解めっきを可能とする超臨界流体薄膜堆積法で作製された低抵抗銅薄膜種層

采用超临界流体薄膜沉积方法制备的低电阻铜薄膜种子层，可实现高深宽比深沟槽的均匀电解电镀

• 发表时间: 2019
• 作者: 宇佐美 尚人;太田 悦子;肥後 昭男;百瀬 健;三田 吉郎
• 通讯作者: 三田 吉郎

Microscale ultrahigh-frequency resonant wireless powering for capacitive and resistive MEMS actuators

用于电容式和电阻式 MEMS 执行器的微型超高频谐振无线供电

• DOI: 10.1016/j.sna.2018.03.020
• 发表时间: 2018
• 期刊: Sensors and Actuators A: Physical
• 作者: Mita Yoshio;Sakamoto Naoyuki;Usami Naoto;Frapp? Antoine;Higo Akio;Stefanelli Bruno;Shiomi Hidehisa;Bourgeois Julien;Kaiser Andreas
• 通讯作者: Kaiser Andreas

A Device for Localized Measurement of Small Particles with Electrode-Integrated Small Pores

一种集成电极小孔的小颗粒局部测量装置

• DOI: 10.1541/ieejsmas.139.271
• 发表时间: 2019
• 期刊: IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines
• 作者: Takeshiro Yudai;Usami Naoto;Okamoto Yuki;Takada Takeaki;Higo Akio;Ikeno Rimon;Washizu Nobuei;Asada Kunihiro;Mita Yoshio
• 通讯作者: Mita Yoshio