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NIMS一般公開2024

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研究内容

Keywords

接合,常圧低温,エレクトロニクスパッケージング

出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。

会議録

所属学会

エレクトロニクス実装学会, 日本金属学会, Institute of Electrical and Electronics Engineers

構造材料研究センター
タイトル

異種材料の低温大気圧接合と低温固相分離の両立

キーワード

低温大気圧接合,ハイブリッド接合,電子実装,移動体IoT,低温固相分離

概要

移動体IoT(Internet of things)センサデバイスの構造は,環境外乱に強いテラヘルツ波の利用や構造材料の軽量ハイブリッド化などの流れを受け,配線材料と基板材料が同一平面にある層構造を積層し,構造部材まで一括接合して構築されることが必要になる.層間の接合は,工業分野横断的な適用性を鑑み低温大気圧雰囲気で実施可能でなければならないし,異材接合が達成されるからこそ,構成材料・部品のレベルで結合・分解を制御する機構が接合プロセスに内包されなければいけない.本研究では,低温大気圧で異材表面に高い結合力を与えると共に,デバイスの実働範囲外の低温領域で急峻に界面に応力を発生させ,固相分離を可能にする極薄架橋層を創製する.

新規性・独創性

世界的に他に例を見ない「接合と分離の両立」を実現するための極薄架橋層:
低温大気圧雰囲気で異材表面間のほぼ直接接合を達成
接合性と同時に,耐水性や導電性などの機能を担保
デバイス実働環境外の低温領域で界面に急峻な応力を発生させるトリガー機構を内包

内容

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イソプロピルアルコール(IPA)などの,様々な分野で広範に用いられている簡易な有機溶剤蒸気を含有した窒素雰囲気で,材料表面に真空紫外光(VUV)を照射する表面改質手法(V-VUV, vapor-assisted VUV手法)を確立する.溶剤がVUV照射で分解して生じるラジカル種の作用で形成される極薄架橋層によって,材料寿命の違いに応じて異種材料を分離回収するための「固相分離性」を創製する.極薄架橋層は,母材金属の多座配位カルボン酸塩を基部に持つアルキル鎖など,界面の加水分解劣化を動的平衡状態に保ちながら,150℃程度以下かつ大気圧で接合が達成される構造を有する.さらに,架橋層内部には,接合が達成される際の副生成物として,母材由来のナノ結晶が一定量析出する.これらのナノ結晶の一部は低温で急激に膨張する性質を有するため,これを固相分離のための“離層”として活用する.本研究では,接合性と固相分離性を両立するプロセス条件群を明確にすると共に,接合から再接合までを通した電気特性変化から実用性を実証する.

まとめ

接合プロセスに特別な手順を加えることなく固相分離性を発現させ得る,分野汎用性の高い接合手法
固相分離による,リサイクルを含む電子デバイス製造工程全体の大幅な効率化と環境負荷の低減
異材接合から剥離,廃棄や再生までのライフサイクルを一括設計可能な新しいハイブリッド材料創製手法としての市場性

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