プラモデルのように組み立てる5µmの超薄型半導体ひずみセンサーチップを開発――次世代型高性能フレキシブルデバイスの機械構造設計、精密組み立て技術に貢献

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東京大学と産業技術総合研究所(産総研)の共同研究グループは2019年2月14日、厚さ5µmの超薄型半導体ひずみセンサーチップを、実装機と呼ばれる精密組み立て装置を用いてプラモデルのパーツのように1つずつ切り離し、回路上に配置配線する技術を開発したと発表した。

近年、有機半導体を用いた屈曲可能なフレキシブルエレクトロニクスが注目を集めている。一方で、既存のセンサーやアンプ、集積回路などを構成するシリコンを用いた半導体デバイスは動作速度や安定性が高い利点があったが、300µm以上と厚く硬いためフレキシブルエレクトロニクスへの適用が困難だった。そのため、既存の半導体デバイスを5µm程度に薄くしてのフレキシブル化が試みられてきたが、切断や搬送を現在の半導体工場にある装置で行うことが難しく、実用化が困難だった。

今回研究チームは、プラモデルのようにセンサーと枠との間に細い切り離し部を設け、実装機のコレットと呼ばれる部品搬送部品で弱く押すだけで切り離して搬送できる機械構造設計と精密組み立て技術を開発した。特に、切り離し部分に力が集中し、センサーや集積回路部分には力がかからない構造の設計方法を確立した。

今回開発した手法は、現在のウェアラブルデバイスやスマートウォッチのセンサー、集積回路などが入った硬い半導体部分を、超薄型にして柔らかくすることを可能とする技術であり、次世代高性能フレキシブルエレクトロニクス実現への貢献が期待できるという。特に、半導体プロセスや組み立ては既存の半導体工場にある半導体製造プロセス装置や実装装置を用いているため、同設計手法を取り入れるだけで早期の実用化が考えられるとしている。

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