水蒸気プラズマを用いた超柔軟な導電接合技術の開発

利用水蒸气等离子体开发超柔性导电接合技术

• 批准号: 22KJ2886
• 负责人: 高桑 聖仁
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo (2023)Waseda University (2021-2022)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2886/
• 关键词: フレキシブルエレクトロニクス; 柔軟接合技術; 水蒸気プラズマアシスト接合; フレキシブルエレクトロニクス実装技術

昨年度、金の直接接合のための水蒸気プラズマ処理の最適化には、接合体の剥離試験による結果を用いて判別していたが、本年度はプラズマ状態を同定するプラズマプロセスモニタを導入し、プラズマ状態と接合結果の比較評価をおこなった。その結果、水蒸気をガス源とする水蒸気プラズマは、プラズマの電圧やガス流量により処理中の反応室内のプラズマ状態が大きく変化することを確認した。電圧が高くなると水蒸気ガスの電離が促進し、電圧が低い状態に比べＯＨ基の存在比が低下し酸素の存在比が増加した。一方で電圧が高いと直接接合は発現せず、電圧が50W程度であると直接接合が発現した。したがって、昨年度のＸＰＳ測定の結果と同様に、OH基が接合に対して寄与していることを改めて確認した。また、金以外の金属に対しても接合が発現するか検討した結果、銀電極をパリレン基板上に蒸着したサンプルは、金同様に接合が発現することを確認した。走査型透過電子顕微鏡で断面を観察すると金接合同様に界面が消失しており、界面を越えたコントラスト変化が確認できたため、拡散による金属結合が発現していると考えられる。次に銅電極をパリレン基板上に蒸着したサンプルの直接接合を試みたが接合は確認できなかった。金、銀と異なり、水蒸気プラズマ処理後に銅表面が変色しており、水蒸気プラズマによる化学的な反応が生じてしまうことを確認した。水蒸気プラズマによる直接接合は金電極のみ接合が生じる。そのためフレキシブルエレクトロニクス同士の接合力は配線幅に依存してしまうが、その対策として配線及び接合用補助金パッドを接合面に設けることで、接合力と配線幅による接合力のトレードオフ関係を緩和できることを確認した。

Last year, the optimization of the water vapor deposition process of the direct bonding of gold was used to determine the results of the peeling test of the bonding body. This year, the results of the peeling test were compared and evaluated. The results of the process, the source of water vapor, the flow rate of water vapor, and the status of water vapor in the reactor room are confirmed. When the voltage is high, the ionization of water vapor is promoted, when the voltage is low, the existence ratio of OH group is lower, and the existence ratio of acid increases. The voltage of one side is high and the direct bonding is not present, and the voltage is high and the direct bonding is present. The results of XPS measurement in the past year were similar to those of the previous year. The results of the study on the bonding of metals other than gold and silver electrodes on the substrate were confirmed. The metal bonding interface disappears when the electron microscope detects the metal bonding surface. The copper electrode is evaporated on the substrate and the bonding is confirmed. Gold, silver, water vapor treatment of copper surface color, water vapor treatment of chemical reaction to determine Water vapor deposition, direct bonding, and metal electrode bonding The bonding force of the bonding agent depends on the alignment amplitude. The bonding agent is used for alignment and bonding. The bonding agent is used for bonding. The bonding force depends on the alignment amplitude. The bonding force depends on the alignment amplitude. The bonding agent is used for bonding.

项目成果

Development of the Au-Au Flexible Bonding without Any Adhesives

无粘合剂金-金柔性键合的研制

• 发表时间: 2021
• 作者: Masahito Takakuwa;Kenjiro Fukuda;Tomoyuki Yokota;Daishi Inoue;Daisuke Hashizume;Shinjiro Umezu;Takao Someya;髙桑聖仁;Masahito Takakuwa
• 通讯作者: Masahito Takakuwa

アクアプラズマを用いた表面活性化接合の検討

使用水等离子体进行表面活化粘合的研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Masahito Takakuwa;Kenjiro Fukuda;Tomoyuki Yokota;Daishi Inoue;Daisuke Hashizume;Shinjiro Umezu;Takao Someya;髙桑聖仁
• 通讯作者: 髙桑聖仁

Direct bonding of gold on flexible substrates

金直接键合在柔性基材上

• DOI: 10.1038/s41928-022-00716-y
• 发表时间: 2022
• 期刊: Nature Electronics
• 影响因子: 34.3
• 作者: Yuki Satake;Hiroyuki Ishii;Parker Matthew
• 通讯作者: Parker Matthew

接着剤いらずの超柔軟導電接合、理化学研究所

无粘合剂超柔性导电粘合，RIKEN

Development of the Flexible Conductive Bonding Method Without Any Adhesive forWiring of Soft Robots

软体机器人布线无需任何粘合剂的柔性导电粘合方法的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Masahito Takakuwa;Kenjiro Fukuda;Tomoyuki Yokota;Daishi Inoue;Daisuke Hashizume;Shinjiro Umezu;Takao Someya
• 通讯作者: Takao Someya