研究者詳細

顔写真

タケウチ　カイ
竹内　魁
Kai Takeuchi
所属
大学院工学研究科　電子工学専攻　電子システム工学講座（電子機器工学分野）
職名
助教
学位

  • 博士（工学）（東京大学）

  • 修士（工学）（東京大学）

e-Rad 研究者番号
20896716

経歴 4

  • 2022年8月 ～ 継続中
    東北大学　大学院工学研究科 電子工学専攻　助教

  • 2021年10月 ～ 2022年7月
    東京大学　工学系研究科附属システムデザイン研究センター　特任研究員

  • 2020年8月 ～ 2022年7月
    東京大学　生産技術研究所　協力研究員

  • 2020年4月 ～ 2022年7月
    明星大学　連携研究センター　主任研究員

学歴 3

  • 東京大学　大学院工学系研究科　精密工学専攻

    2017年4月 ～ 2020年3月

  • 東京大学　大学院工学系研究科　精密工学専攻

    2015年4月 ～ 2017年3月

  • 東京大学　工学部　精密工学科

    2011年4月 ～ 2015年4月

委員歴 6

  • 一般社団法人 電子実装工学研究所 (IMSI)　接合界面創成技術研究会 幹事

    2024年6月 ～ 継続中

  • International Conference on Electronics Packaging (ICEP) 論文副委員長

    2023年9月 ～ 継続中

  • IEEE EPS Symposium Japan (ICSJ) 運営委員

    2023年1月 ～ 継続中

  • 第41回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム運営委員 幹事

    2024年1月 ～ 2024年12月

  • 電気学会　第40回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム運営委員 副幹事

    2023年3月 ～ 2023年12月

  • International Conference on Electronics Packaging (ICEP) 2023 論文委員

    2022年8月 ～ 2023年6月

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所属学協会 4

  • IEEE EPS

    2023年1月 ～ 継続中

  • 電気学会

    2023年1月 ～ 継続中

  • エレクトロニクス実装学会

    2021年3月 ～ 継続中

  • 精密工学会

    2021年3月 ～ 継続中

研究キーワード 2

  • low temperature bonding

  • wafer bonding

研究分野 1

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 電子デバイス、電子機器 /

受賞 7

  1. ポスターアワード

    2025年3月　第34回マイクロエレクトロニクスシンポジウム(MES2024)　Au薄膜の転写とコイニングにより作製した平坦な Auマイクロバンプアレイ

  2. 優秀ポスター発表賞ファイナリスト

    2024年11月　電気学会センサ・マイクロマシン部門 第41回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム　無機ポリマーを用いた水中でのSi基板間の接着

  3. Poster Award of ICEP 2024

    2024年4月　The Japan Institute of Electronics Packaging　Investigation of Plasma Gases for Polysilazane Conversion into SiO2 for Wafer Bonding

  4. IEEE EPS Japan Chapter Young Award of ICEP 2024

    2024年4月　IEEE Electronics Packaging Society Japan Chapter　Formation of SiO2 Bonding Interface using Perhydropolysilazane at Room Temperature

  5. 若手優秀研究賞

    2024年3月　東北大学電気・情報系

  6. Best Presentation Award

    2021年10月　The Organizing Committee of 2021 7th International Workshop on Low Temperature Bonding for 3D Integration (LTB-3D)　Quantification of Wafer Bond Strength of Silicon Nitride under Controlled Atmosphere

  7. Outstanding Student Paper Award

    2016年10月　The Electrochemical Society

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論文 56

  1. Room temperature wafer bonding through conversion of polysilazane into SiO2 査読有り

    Kai Takeuchi, Tadatomo Suga, Eiji Higurashi

    Scientific Reports　14　(1)　2024年1月

    DOI： 10.1038/s41598-024-51800-6 　

    eISSN：2045-2322

  2. Room temperature bonding of Au assisted by self-assembled monolayer 査読有り

    Kai Takeuchi, Junsha Wang, Beomjoon Kim, Tadatomo Suga, Eiji Higurashi

    Applied Physics Letters　122　(5)　051603-051603　2023年1月30日

    出版者・発行元： AIP Publishing

    DOI： 10.1063/5.0128187 　

    ISSN：0003-6951

    eISSN：1077-3118

  3. Quantification of wafer bond strength under controlled atmospheres 査読有り

    Kai Takeuchi, Tadatomo Suga

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　61　(SF)　2022年6月

    DOI： 10.35848/1347-4065/ac5e49 　

    ISSN：0021-4922

    eISSN：1347-4065

  4. Microfluidic chip connected to porous microneedle array for continuous ISF sampling 査読有り

    Kai Takeuchi, Nobuyuki Takama, Kirti Sharma, Oliver Paul, Patrick Ruther, Tadatomo Suga, Beomjoon Kim

    DRUG DELIVERY AND TRANSLATIONAL RESEARCH　12　(2)　435-443　2022年2月

    DOI： 10.1007/s13346-021-01050-0 　

    ISSN：2190-393X

    eISSN：2190-3948

  5. Sequential Plasma Activation for Low Temperature Bonding of Aluminosilicate Glass 査読有り

    Kai Takeuchi, Fengwen Mu, Akira Yamauchi, Tadatomo Suga

    ECS JOURNAL OF SOLID STATE SCIENCE AND TECHNOLOGY　10　(5)　2021年5月

    DOI： 10.1149/2162-8777/abfd4b 　

    ISSN：2162-8769

    eISSN：2162-8777

  6. Room Temperature Wafer Bonding of Glass Using Aluminum Oxide Intermediate Layer 査読有り

    Kai Takeuchi, Fengwen Mu, Yoshiie Matsumoto, Tadatomo Suga

    ADVANCED MATERIALS INTERFACES　8　(5)　2021年3月

    DOI： 10.1002/admi.202001741 　

    ISSN：2196-7350

  7. Flexible and porous microneedles of PDMS for continuous glucose monitoring 査読有り

    Kai Takeuchi, Nobuyuki Takama, Rie Kinoshita, Teru Okitsu, Beomjoon Kim

    BIOMEDICAL MICRODEVICES　22　(4)　2020年11月

    DOI： 10.1007/s10544-020-00532-1 　

    ISSN：1387-2176

    eISSN：1572-8781

  8. Microfluidic chip to interface porous microneedles for ISF collection 査読有り

    Kai Takeuchi, Nobuyuki Takama, Beomjoon Kim, Kirti Sharma, Oliver Paul, Patrick Ruther

    BIOMEDICAL MICRODEVICES　21　(1)　2019年3月

    DOI： 10.1007/s10544-019-0370-4 　

    ISSN：1387-2176

    eISSN：1572-8781

  9. Low pressure Au–Au bonding using flat-topped micro-bump Au arrays fabricated by Au film transfer and coining methods 査読有り

    Shintaro Goto, Kai Takeuchi, Le Hac Huong Thu, Takashi Matsumae, Hideki Takagi, Yuichi Kurashima, Eiji Higurashi

    Japanese Journal of Applied Physics　64　(5)　05SP08-05SP08　2025年5月1日

    出版者・発行元： IOP Publishing

    DOI： 10.35848/1347-4065/adcc3a 　

    ISSN：0021-4922

    eISSN：1347-4065

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    Abstract The fabrication of highly functional optical devices requires solid-state, low-pressure bonding techniques. In this study, we developed micro-bump Au arrays that come into close contact at low pressure and facilitate low-temperature bonding. The micro-bumps were fabricated by Au film transfer and coining methods. A high die shear strength was achieved between the Si chip with the micro-bumps and the Si substrate with an Au film under a low bonding pressure of 10 MPa in ambient air at 150 °C after Ar fast-atom beam irradiation. The close contact between the micro-bumps and Au film was confirmed via cross-sectional scanning electron microscopy. Using the micro-bumps, a GaAs laser diode chip with an active layer near the bonding interface was junction-down mounted without degradation. The study findings confirm that the proposed methods can bond dissimilar materials at low bonding pressures, thereby contributing to the integration of optical components.

  10. Wafer Bonding of GaAs and SiC via Thin Au Film at Room Temperature 査読有り

    Kai Takeuchi, Eiji Higurashi

    Micromachines　2025年4月7日

    DOI： 10.3390/mi16040439 　

  11. Room temperature bonding of Au plating through surface smoothing using polyimide template stripping 査読有り

    Kai Takeuchi, Shogo Koseki, Le Hac Huong Thu, Takashi Matsumae, Hideki Takagi, Yuichi Kurashima, Takahiro Tsuda, Tomoaki Tokuhisa, Toshikazu Shimizu, Eiji Higurashi

    Sensors and Actuators A: Physical　383　116211-116211　2025年3月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.sna.2025.116211 　

    ISSN：0924-4247

  12. Room temperature wafer bonding via polysilazane for vacuum sealing bonding 査読有り

    Kai Takeuchi, Eiji Higurashi

    Japanese Journal of Applied Physics　2025年2月12日

    出版者・発行元： IOP Publishing

    DOI： 10.35848/1347-4065/adb4fb 　

    ISSN：0021-4922

    eISSN：1347-4065

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    Abstract This paper presents a novel room temperature wafer bonding method under vacuum using perhydropolysilazane (PHPS) as an adhesion layer. Vacuum wafer bonding is a critical technique for vacuum-sealed electronics packaging, such as MEMS sensors; however, conventional methods typically require high-temperature processes. In this study, we propose and demonstrate a room temperature wafer bonding approach via PHPS, enabling the formation of a robust SiO2 bonding interface. By utilizing plasma hydrophilic treatment to introduce adsorbed water at the bonding interface, the PHPS layer undergoes conversion to SiO2, even though the bonding is performed under vacuum at room temperature. While analysis of the bonding interface reveals partial desorption of the adsorbed water at the bonding interface due to the vacuum process, the achieved bond strength remains high at 3.98 J/m2. The proposed bonding method offers a promising solution for vacuum-sealing applications in electronics packaging.

  13. Plasma Hydrophilic Treatment for Improved Wafer Bonding Strength via Polysilazane

    Nemoto Daiki, Kai Takeuchi, Eiji Higurashi

    2024 International 3D Systems Integration Conference, 3DIC 2024　2024年

    DOI： 10.1109/3DIC63395.2024.10830136 　

  14. Formation of Au Hollow Micro-Bump Arrays for Low Temperature Au-Au Bonding

    Shintaro Goto, Kai Takeuchi, Le Hac Huong Thu, Takashi Matsumae, Hideki Takagi, Yuichi Kurashima, Eiji Higurashi

    13th IEEE CPMT Symposium Japan: Innovation of Packaging Technology for Advanced Heterogeneous Integration, ICSJ 2024　150-151　2024年

    DOI： 10.1109/ICSJ62869.2024.10804723 　

  15. Adhesion between Si Substrates in Liquid Water Using Inorganic Polymer

    Daiki Nemoto, Kai Takeuchi, Eiji Higurashi

    13th IEEE CPMT Symposium Japan: Innovation of Packaging Technology for Advanced Heterogeneous Integration, ICSJ 2024　168-169　2024年

    DOI： 10.1109/ICSJ62869.2024.10804705 　

  16. Sequential Surface Treatment Process with VUV light and Ar Plasma for Room Temperature Au-Au Bonding

    Mika Ogino, Kai Takeuchi, Eiji Higurashi

    13th IEEE CPMT Symposium Japan: Innovation of Packaging Technology for Advanced Heterogeneous Integration, ICSJ 2024　166-167　2024年

    DOI： 10.1109/ICSJ62869.2024.10804698 　

  17. Perhydropolysilazane as an Adhesion Layer for Vacuum Sealing Wafer Bonding

    Kai Takeuchi, Daiki Nemoto, Eiji Higurashi

    2024 8th International Workshop on Low Temperature Bonding for 3D Integration, LTB-3D 2024　2024年

    DOI： 10.1109/LTB-3D64053.2024.10774106 　

  18. Template Stripping Process Combined With Polyimide and SiO<inf>2</inf>/Si Templates for Obtaining Smooth Au Surfaces

    Shogo Koseki, Mika Ogino, Kai Takeuchi, Le Hac Huong Thu, Takashi Matsumae, Hideki Takagi, Yuichi Kurashima, Takahiro Tsuda, Tomoaki Tokuhisa, Toshikazu Shimizu, Eiji Higurashi

    2024 International Conference on Electronics Packaging, ICEP 2024　129-130　2024年

    DOI： 10.23919/ICEP61562.2024.10535611 　

  19. Investigation of Plasma Gases for Polysilazane Conversion into SiO<inf>2</inf> for Wafer Bonding

    Daiki Nemoto, Kai Takeuchi, Eiji Higurashi

    2024 International Conference on Electronics Packaging, ICEP 2024　289-290　2024年

    DOI： 10.23919/ICEP61562.2024.10535633 　

  20. Influence of Various Plasma and UV/O<inf>3</inf>Treatments on Au Surfaces for Au-Au Surface Activated Bonding

    Mika Ogino, Kai Takeuchi, Eiji Higurashi

    2024 International Conference on Electronics Packaging, ICEP 2024　331-332　2024年

    DOI： 10.23919/ICEP61562.2024.10535697 　

  21. Formation of SiO<inf>2</inf> Bonding Interface using Perhydropolysilazane at Room Temperature

    Kai Takeuchi, Daiki Nemoto, Tadatomo Suga, Eiji Higurashi

    2024 International Conference on Electronics Packaging, ICEP 2024　113-114　2024年

    DOI： 10.23919/ICEP61562.2024.10535553 　

  22. Optimization of Ag Thin Film Thickness with a Capping Layer for Ag-Ag Surface Activated Bonding

    Yuanhao Cai, Kai Takeuchi, Miyuki Uomoto, Takehito Shimatsu, Eiji Higurashi

    2024 International Conference on Electronics Packaging, ICEP 2024　117-118　2024年

    DOI： 10.23919/ICEP61562.2024.10535599 　

  23. Suppression of Surface Roughening of Ag Films by Capping Layer for Ag/Ag Surface Activated Bonding 査読有り

    Yuanhao Cai, Kai Takeuchi, Miyuki Uomoto, Takehito Shimatsu, Eiji Higurashi

    2023 IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ)　135-136　2023年11月15日

    出版者・発行元： IEEE

    DOI： 10.1109/icsj59341.2023.10339608 　

  24. Template Stripping of Au from Polyimide Film for Smoothing of Bonding Surface 査読有り

    Shogo Koseki, Mika Ogino, Kai Takeuchi, Le Hac Huong Thu, Takashi Matsumae, Hideki Takagi, Yuichi Kurashima, Tomoaki Tokuhisa, Toshikazu Shimizu, Eiji Higurashi

    2023 IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ)　133-134　2023年11月15日

    出版者・発行元： IEEE

    DOI： 10.1109/icsj59341.2023.10339541 　

  25. Conversion of Perhydropolysilazane into SiO2 using Plasma Treatment for Wafer Bonding 査読有り

    Kai Takeuchi, Daiki Nemoto, Tadatomo Suga, Eiji Higurashi

    2023 18th International Microsystems, Packaging, Assembly and Circuits Technology Conference (IMPACT)　2023年10月25日

    出版者・発行元： IEEE

    DOI： 10.1109/impact59481.2023.10348949 　

  26. Hydrophilic Bonding of SiO2/SiO2 and Cu/Cu using Sequential Plasma Activation 査読有り

    Kai Takeuchi, Takeki Ninomiya, Michitaka Kubota, Masaya Kawano, Takeshi Takagi, Niwa Masaaki, Tadahiro Kuroda, Tadatomo Suga

    ECS Transactions　112　(3)　95-101　2023年9月29日

    出版者・発行元： The Electrochemical Society

    DOI： 10.1149/11203.0095ecst 　

    ISSN：1938-5862

    eISSN：1938-6737

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    Hybrid bonding is an indispensable technique for the 3D integration of electronic systems. Cu-to-Cu interconnections and SiO2-to-SiO2 dielectric layers should be bonded simultaneously in the wafer-to-wafer bonding process. In this study, sequential plasma activation (SPA) including O2 plasma, N2 plasma, and N radical is investigated for low-temperature bonding of Cu and TEOS SiO2 at 200°C. The SPA bonding improves the bond strength to more than 1 J/m2 compared to the conventional single gas plasma activation bonding. The surface analysis indicates that SPA forms oxynitrides on TEOS SiO2 surface and Cu oxide with adsorbed water on the Cu surface, facilitating the bonding interface formation. The presented technique will contribute to the hybrid bonding applications at lower temperatures.

  27. Protection of Activated Au Surface using Self-assembled Monolayer for Room Temperature Bonding 査読有り

    Kai Takeuchi, Junsha Wang, Tadatomo Suga, Beomjoon Kim, Eiji Higurashi

    2023 International Conference on Electronics Packaging, ICEP 2023　173-174　2023年

    出版者・発行元： IEEE

    DOI： 10.23919/ICEP58572.2023.10129675 　

  28. Removal of Adsorbed Water on Si Wafers for Surface Activated Bonding 査読有り

    Kai Takeuchi, Eiji Higurashi, Junsha Wang, Akira Yamauchi, Tadatomo Suga

    2022 IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ)　61-64　2022年11月9日

    出版者・発行元： IEEE

    DOI： 10.1109/icsj55786.2022.10034710 　

  29. A novel strategy for GaN-on-diamond device with a high thermal boundary conductance 査読有り

    Fengwen Mu, Bin Xu, Xinhua Wang, Runhua Gao, Sen Huang, Ke Wei, Kai Takeuchi, Xiaojuan Chen, Haibo Yin, Dahai Wang, Jiahan Yu, Tadatomo Suga, Junichiro Shiomi, Xinyu Liu

    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS　905　2022年6月

    DOI： 10.1016/j.jallcom.2022.164076 　

    ISSN：0925-8388

    eISSN：1873-4669

  30. Polishing Diamond Substrates using Gas Cluster Ion Beam (GCIB) Irradiation for the Direct Bonding to Power Devices 査読有り

    Junsha Wang, Kai Takeuchi, Izumi Kataoka, Tadatomo Suga

    2022 International Conference on Electronics Packaging (ICEP)　2022年5月11日

    出版者・発行元： IEEE

    DOI： 10.23919/icep55381.2022.9795483 　

  31. Sequential Plasma Activation Bonding of Sapphire using SiO2 Intermediate Layer 査読有り

    Kai Takeuchi, Tadatomo Suga

    2022 International Conference on Electronics Packaging (ICEP)　2022年5月11日

    出版者・発行元： IEEE

    DOI： 10.23919/icep55381.2022.9795608 　

  32. Prolongation of the Surface Activation Effect using Self-Assembled Monolayer for Low Temperature Bonding of Au 査読有り

    Kai Takeuchi, Beomjoon Kim, Tadatomo Suga

    2022 IEEE 72nd Electronic Components and Technology Conference (ECTC)　2022年5月

    出版者・発行元： IEEE

    DOI： 10.1109/ectc51906.2022.00103 　

  33. Low-temperature bonding of surface-activated polyimide to Cu Foil in Pt-catalyzed formic acid atmosphere 査読有り

    Ying Meng, Yang Xu, Runhua Gao, Xinhua Wang, Xiaojuan Chen, Sen Huang, Ke Wei, Dahai Wang, Haibo Yin, Kai Takeuchi, Tadatomo Suga, Fengwen Mu, Xinyu Liu

    JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS　33　(5)　2582-2589　2022年2月

    DOI： 10.1007/s10854-021-07463-4 　

    ISSN：0957-4522

    eISSN：1573-482X

  34. Demonstration of high thermal performance GaN-on-graphite composite bonded substrate for application in III-V nitride electronics 査読有り

    Lei Li, Tomohiro Obata, Aozora Fukui, Kai Takeuchi, Tadatomo Suga, Atsushi Tanaka, Akio Wakejima

    Applied Physics Express　14　(9)　2021年9月

    DOI： 10.35848/1882-0786/ac15c0 　

    ISSN：1882-0778

    eISSN：1882-0786

  35. Low temperature bonding of GaN and carbon composite via Au capping layer activated by Ar fast atom bombardment 査読有り

    Kai Takeuchi, Suga Tadatomo, Atsushi Tanaka, Akio Wakejima

    2021 International Conference on Electronics Packaging, ICEP 2021　43-44　2021年5月12日

    DOI： 10.23919/ICEP51988.2021.9451955 　

  36. 表面活性化による Cu バンプと WBG デバイスの低温接合 査読有り

    須賀 唯知, 竹内 魁, 申 盛斌, 池田 良成, 平尾 章, 堀 元人

    エレクトロニクス実装学術講演大会講演論文集　35　19-20　2021年

    DOI： 10.11486/ejisso.35.0_17a3-02 　

  37. Effect of Sequential Plasma Activation on Al2O3 for Low Temperature Bonding of Glass 査読有り

    Kai Takeuchi, Tadatomo Suga

    2021 INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRONICS PACKAGING (ICEP 2021)　59-60　2021年

  38. Surface Activated Bonding of Glass Wafers using Oxide Intermediate Layer 査読有り

    Kai Takeuchi, Fengwen Mu, Yoshiie Matsumoto, Tadatomo Suga

    IEEE 71ST ELECTRONIC COMPONENTS AND TECHNOLOGY CONFERENCE (ECTC 2021)　2024-2029　2021年

    DOI： 10.1109/ECTC32696.2021.00319 　

    ISSN：0569-5503

    eISSN：2377-5726

  39. Evaluation of Wafer Bond Strength under Vacuum 査読有り

    Kai Takeuchi, Tadatomo Suga

    2021 IEEE CPMT SYMPOSIUM JAPAN (ICSJ)　57-60　2021年

    DOI： 10.1109/ICSJ52620.2021.9648866 　

    ISSN：2373-5449

  40. Surface Activated Bonding of Glass Using Aluminum Oxide Intermediate Layer for Microchannel Fabrication 査読有り

    Kai Takeuchi, Fengwen Mu, Yoshiie Matsumoto, Beomjoon Kim, Tadatomo Suga

    ECS Meeting Abstracts　MA2020-02　(22)　1631-1631　2020年11月23日

    出版者・発行元： The Electrochemical Society

    DOI： 10.1149/ma2020-02221631mtgabs 　

    eISSN：2151-2043

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    With a huge demand from the society on a more precise and rapid biological molecule detection in a reduced amount of biosamples, biomedical engineering technology has been in rapid development, resulting in a wide range of biosensors using microfluidic systems. For microfluidic structure, glass is still the main material owing to its chemical stability, cost efficiency, and optical characteristics. In order to seal the fluidic channel based on glass materials, glass substrates should be bonded to cover the channel grooves. Conventionally, glass materials are bonded by anodic bonding or hydrophilic bonding at high temperature process, in which the bonding surfaces are bonded via covalent bonds. However, these bondings of glass at high temperature lead to residual stress at the bonding interface and damage to the device on the substrate, especially the biomolecule sensors using enzymes. In addition to the process temperature, the bonding interface should be transparent as a wide range of biosensors utilizes optical measurements to detect biomarkers. For this reason, a room temperature bonding of glass is desirable for the microchannel sealing. As a room temperature direct bonding method of glass, modified surface activated bonding (mSAB) using Si intermediate layer has been reported to achieve a strong bond of glass via Si layers and Fe nano adhesion layers [1]. Although this approach enables the glass bonding at room temperature, the bonding interface is covered with the deposited Si layers, resulting in deteriorated optical characteristics at the bonding interface. Therefore, mSAB using Si intermediate layer is not suitable for the optical measurement of biomolecules in the microchannels. Recently, we reported a new SAB using aluminum oxide (AlO) intermediate layer instead of Si [2]. AlO has excellent optical characteristics such as low absorbance and refraction index uniformity. From the aspect of bonding, thin AlO membrane by ALD has been reported as intermediate layer for hydrophilic bonding [3]. Furthermore, it has been also reported that bulk sapphire is bonded by standard SAB process, where the sapphire surfaces are activated by Ar ion beam irradiation and bonded through amorphous-like AlO structure [4]. In this study, we apply mSAB using AlO intermediate layer for glass substrate and Si substrate with microchannel patterning. The bonding is evaluated from the perspective of the channel sealing. In order to evaluate the sealing by the proposed bonding method, microfluidic channels were realized on a 4 inch and 525 µm thick Si wafer. The patterning consists of 64x64 inlet ports 100 µm diameter, 46-142 µm wide microchannels, 4x4 mm2 cavity, and capillary pump. For the fabrication of the microfluidic components, inductively coupled plasma reactive ion etching (ICP-RIE) was employed. For the sealing of the microchannels on the Si wafer, mSAB using AlO intermediate layer was conducted. The substrates are activated by Ar ion beam and the AlO layers are deposited by ion beam sputtering, followed by contact and press. After sealing by the wafer bonding, through-glass holes were fabricated by sand blast etching to enable flow in the channels. In order to evaluate the sealing of the microfluidic system by the proposed bonding method, first, scanning acoustic tomography (SAT) was conducted. As shown in Figure, the whole structure is sealed without significant voids. Additionally, we also evaluated the sealing of the microfluidic structure by a flow test. A droplet of phosphate buffered-saline (PBS) as a model liquid of biosample was put on the inlet ports. As a result, PBS flow was observed through the microchannels and capillary pump without leakage. Therefore, it can be said that the proposed bonding method successfully sealed the microfluidic system and the bonding interface kept its transparency. From these result, it is indicated that the developed bonding method is suitable for the microchannel device fabrication by realizing a transparent bonding interface at room temperature. MMR Howlader, S. Suehara, and T. Suga. Sensors and Actuators A: Physical, 127(1):31–36, 2006. Takeuchi, F. Mu, Y. Matsumoto and T. Suga, 6th International Workshop on Low Temperature Bonding for 3D Integration (LTB-3D), Kanazawa, Japan, 2019, pp. 85-85. Ikku, M. Yokoyama, R. Iida, M. Sugiyama, Y. Nakano, M. Takenaka, and S. Takagi, 23rd International Conference on Indium Phosphide and Related Materials, May 2011, pp. 1–4. Takagi, Y. Kurashima, A. Takamizawa, T. Ikegami, and S. Yanagimachi, Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 57, 02BA04, 2017. Figure 1 <p></p>

  41. Porous Microneedle Integrated in Paper based Glucose Sensor for Fluid Channel Interface 査読有り

    Hakjae Lee, Kai Takeuchi, Yui Sasaki, Nobuyuki Takama, Tsuyoshi Minami, Beomjoon Kim

    2019 IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ)　39-42　2019年11月

    DOI： 10.1109/icsj47124.2019.8998695 　

    ISSN：2373-5449

  42. Capillary driven porous pdms microneedle for naked-eye glucose sensor

    Hakjae Lee, Kai Takeuchi, Yui Sasaki, Nobuyuki Takama, Tsuyoshi Minami, Beomjoon Kim

    23rd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences, MicroTAS 2019　654-656　2019年

  43. Room Temperature Bonding of Quartz Glass using Aluminum Oxide Intermediate Layer 査読有り

    Kai Takeuchi, Fengwen Mu, Yoshiie Matsumoto, Tadatomo Suga

    PROCEEDINGS OF 2019 6TH INTERNATIONAL WORKSHOP ON LOW TEMPERATURE BONDING FOR 3D INTEGRATION (LTB-3D)　85-85　2019年

    DOI： 10.23919/ltb-3d.2019.8735327 　

  44. Correction to: Functionalized microneedles for continuous glucose monitoring (Nano Convergence, (2018), 5, 1, (28), 10.1186/s40580-018-0161-2)

    Kai Takeuchi, Beomjoon Kim

    Nano Convergence　5　(1)　2018年12月1日

    出版者・発行元： Korea Nano Technology Research Society

    DOI： 10.1186/s40580-018-0169-7 　

    ISSN：2196-5404

  45. Functionalized microneedles for continuous glucose monitoring 査読有り

    Kai Takeuchi, Beomjoon Kim

    Nano Convergence　5　(1)　2018年12月

    DOI： 10.1186/s40580-018-0161-2 　

    ISSN：2196-5404

    eISSN：2196-5404

  46. Mechanism of bonding and debonding using surface activated bonding method with Si intermediate layer 査読有り

    Kai Takeuchi, Masahisa Fujino, Yoshiie Matsumoto, Tadatomo Suga

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　57　(4)　2018年4月

    DOI： 10.7567/JJAP.57.04FC11 　

    ISSN：0021-4922

    eISSN：1347-4065

  47. Room temperature bonding and debonding of polyimide film and glass substrate based on surface activate bonding method 査読有り

    Takeuchi Kai, Fujino Masahisa, Matsumoto Yoshiie, Suga Tadatomo

    Japanese Journal of Applied Physics　57　(2)　02BB05-02BB05　2018年1月15日

    DOI： 10.7567/jjap.57.02bb05 　

    ISSN：0021-4922

    eISSN：1347-4065

  48. A Porous Microneedle Array Connected to Microfluidic System for ISF Collection 査読有り

    Kai Takeuchi, Nobuyuki Takama, Beomjoon Kim, Kirti Sharma, Patrick Ruther, Oliver Paul

    2018 IEEE CPMT SYMPOSIUM JAPAN (ICSJ)　85-88　2018年

    DOI： 10.1109/icsj.2018.8602945 　

    ISSN：2373-5449

  49. Room Temperature Temporary Bonding of Glass Substrates Based on SAB Method Using Si Intermediate Layer 査読有り

    Kai Takeuchi, Masahisa Fujino, Tadatomo Suga

    IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS PACKAGING AND MANUFACTURING TECHNOLOGY　7　(10)　1713-1720　2017年10月

    DOI： 10.1109/TCPMT.2017.2731621 　

    ISSN：2156-3950

    eISSN：2156-3985

  50. Bonding and Debonding of Si/Glass based on SAB Method Combined with Hydrophilic Treatment 査読有り

    K. Takeuchi, Y. Matsumoto, T. Suga

    Extended Abstracts of the 2017 International Conference on Solid State Devices and Materials　2017年9月21日

    出版者・発行元： The Japan Society of Applied Physics

    DOI： 10.7567/ssdm.2017.h-4-04 　

  51. Room temperature bonding and debonding of PI film and glass substrate based on SAB method 査読有り

    K. Takeuchi, M. Fujino, Y. Matsumoto, T. Suga

    2017 5th International Workshop on Low Temperature Bonding for 3D Integration (LTB-3D)　2017年5月

    出版者・発行元： IEEE

    DOI： 10.23919/ltb-3d.2017.7947434 　

  52. Modified Surface Activated Bonding Using Si Intermediate Layer for Bonding and Debonding of Glass Substrates 査読有り

    K. Takeuchi, M. Fujino, T. Suga

    ECS Transactions　75　(9)　185-189　2016年9月23日

    出版者・発行元： The Electrochemical Society

    DOI： 10.1149/07509.0185ecst 　

    ISSN：1938-6737

    eISSN：1938-5862

  53. Direct Bonding and Debonding of Glass Wafers for Handling of Ultra-thin Glass Sheets 査読有り

    Kai Takeuchi, Masahisa Fujino, Tadatomo Suga

    2016 International Conference on Electronics Packaging (ICEP)　298-301　2016年

  54. Room Temperature Bonding and Debonding of Ultra-Thin Glass Substrates for Fabrication of LCD 査読有り

    Kai Takeuchi, Masahisa Fujino, Tadatomo Suga

    2016 IEEE 66TH ELECTRONIC COMPONENTS AND TECHNOLOGY CONFERENCE (ECTC)　1284-1289　2016年

    DOI： 10.1109/ECTC.2016.145 　

    ISSN：0569-5503

  55. Room temperature direct bonding and debonding of polymer film on glass wafer for fabrication of flexible electronic devices 査読有り

    K. Takeuchi, M. Fujino, T. Suga, M. Koizumi, T. Someya

    2015 IEEE 65th Electronic Components and Technology Conference (ECTC)　2015年5月

    出版者・発行元： IEEE

    DOI： 10.1109/ectc.2015.7159668 　

  56. Room temperature direct bonding and debonding of polyimide film on glass wafer using Si intermediate layer 査読有り

    K. Takeuchi, M. Fujino, T. Suga, M. Koizumi, T. Someya

    2015 International Conference on Electronic Packaging and iMAPS All Asia Conference (ICEP-IAAC)　2015年4月

    出版者・発行元： IEEE

    DOI： 10.1109/icep-iaac.2015.7111037 　

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MISC 19

  1. Au薄膜転写による中空マイクロバンプアレイの作製

    後藤慎太郎, 竹内魁, 日暮栄治, LE Hac Huong Thu, 松前貴司, 高木秀樹, 倉島優一

    センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム(CD-ROM)　41st　2024年

  2. VUV光とArプラズマのシーケンシャル表面処理による金薄膜を用いたウェハ常温接合

    荻野美佳, 竹内魁, 日暮栄治

    センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム(CD-ROM)　41st　2024年

  3. 無機ポリマーを用いた水中でのSi基板間の接着

    根本大輝, 竹内魁, 日暮栄治

    センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム(CD-ROM)　41st　2024年

  4. ポリシラザンを介した常温ウェハ接合

    竹内魁, 根本大輝, 日暮栄治

    センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム(CD-ROM)　41st　2024年

  5. Au薄膜の転写とコイニングにより作製した平坦なAuマイクロバンプアレイ

    後藤慎太郎, 竹内魁, LE Hac Huong Thu, 松前貴司, 高木秀樹, 倉島優一, 日暮栄治

    マイクロエレクトロニクスシンポジウム論文集　34th　2024年

    ISSN： 2434-396X

  6. ポリイミドフィルムを用いたテンプレートストリッピングによる金めっき膜表面の平滑化

    小関奨吾, 荻野美佳, 竹内魁, LE Hac Huong Thu, 松前貴司, 高木秀樹, 倉島優一, 津田貴大, 清水寿和, 徳久智明, 日暮栄治

    エレクトロニクス実装学会講演大会講演論文集(CD-ROM)　38th　2024年

    ISSN： 1880-4616

  7. ウェハ接合界面における水分の影響

    竹内魁

    エレクトロニクス実装学会誌　26　(5)　434-440　2023年8月1日

    出版者・発行元： Japan Institute of Electronics Packaging

    DOI： 10.5104/jiep.26.434 　

    ISSN： 1343-9677

    eISSN： 1884-121X

  8. 活性化されたAu表面の保護と低温直接接合への応用

    竹内魁, 日暮栄治, KIM Beomjoon, WANG Junsha, 須賀唯知

    センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム(CD-ROM)　40th　2023年

  9. 利得スイッチングによる925nm帯LDの第2量子準位発振とその抑制

    古戸颯真, CUI Yuwen, 竹内魁, 山田博仁, 横山弘之, 日暮栄治

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　84th　2023年

    ISSN： 2758-4704

  10. ヘテロジニアス集積に向けた常温接合技術の動向と今後の展開

    日暮栄治, 竹内魁

    電子情報通信学会技術研究報告(Web)　123　(142(CPM2023 10-22))　2023年

    ISSN： 2432-6380

  11. 925nm帯LDの強パルス励起による第2量子準位発振の動特性

    CUI Y., 安食聡一郎, 竹内魁, 竹内魁, 日暮栄治, 日暮栄治, 山田博仁, 山田博仁, 山田博仁, 横山弘之, 横山弘之

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　70th　2023年

    ISSN： 2436-7613

  12. GaN/カーボン材料の低熱抵抗界面を目的としたAu低温接合

    竹内 魁, 須賀 唯知, 田中 敦之, 分島 彰男

    精密工学会学術講演会講演論文集　2021S　699-700　2021年3月3日

    出版者・発行元： 公益社団法人 精密工学会

    DOI： 10.11522/pscjspe.2021s.0_699 　

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    GaNを用いたパワーデバイスの実装では、効率の良い放熱のためにカーボン材料をGaNに接合する必要がある。その際カーボン材料の表面粗さやGaNデバイスへのダメージ低減のため、接合荷重や接合温度に制限が生じる。本研究では、Ar原子ビームによって活性化した Au薄膜を介することで、GaN/カーボン材料の150°Cでの大気中接合を達成した。

  13. アルミシリケートガラスの低温接合のためのシーケンシャルプラズマ活性化のAl2O3への影響

    竹内 魁, 須賀 唯知

    エレクトロニクス実装学術講演大会講演論文集　35　18C4-05　2021年

    出版者・発行元： 一般社団法人エレクトロニクス実装学会

    DOI： 10.11486/ejisso.35.0_18c4-05 　

  14. 表面活性化によるGaN/カーボン材のAu層を介した低温接合

    竹内 魁, 須賀 唯知, 田中 敦之, 分島 彰男

    エレクトロニクス実装学術講演大会講演論文集　35　17A3-03　2021年

    出版者・発行元： 一般社団法人エレクトロニクス実装学会

    DOI： 10.11486/ejisso.35.0_17a3-03 　

  15. SiC/Ni中間層を用いたGaN基板の常温接合

    竹内 魁, 須賀 唯知, Mu Fengwen, 魚本 幸, 島津 武仁

    エレクトロニクス実装学術講演大会講演論文集　35　17A3-04　2021年

    出版者・発行元： 一般社団法人エレクトロニクス実装学会

    DOI： 10.11486/ejisso.35.0_17a3-04 　

  16. 表面活性化による異種材料接合と界面形成—Bonding and Interfaces of Dissimilar Materials by Means of Surface Activation Method—特集 セラミックスコーティングの新潮流 : 界面制御が拓く新しい機能

    須賀 唯知, 竹内 魁

    Ceramics Japan = セラミックス : bulletin of the Ceramic Society of Japan　55　(10)　716-719　2020年10月

    出版者・発行元： 日本セラミックス協会

    ISSN： 0009-031X

  17. Functionalized microneedles for continuous glucose monitoring

    Kai Takeuchi, Beomjoon Kim

    NANO CONVERGENCE　5　2018年10月

    DOI： 10.1186/s40580-018-0161-2 　

    ISSN： 2196-5404

  18. 生分解性多孔質マイクロニードルの開発

    森下 靖久, 竹内 魁, 高間 信行, 金 範埈

    精密工学会学術講演会講演論文集　2018　734-735　2018年

    出版者・発行元： 公益社団法人 精密工学会

    DOI： 10.11522/pscjspe.2018A.0_734 　

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    <p>体内残留時の安全性の向上、また加工工程の簡略化並びに加工手段の選択肢の拡大を目指した、生分解性高分子採血用マイクロニードルの開発を目的とした。ニードル構造として従来の中空構造に代わり、多孔質構造を目標とした。先ず液体の透過が可能な構造を持つ多孔質PLGAの作成を、ソルトリーチング法を中心とした複数の手法で行った。更に熱溶融法を選択し、ドローイングリソグラフィー法によって多孔質ニードル形状を得た。 </p>

  19. TFT作成のためのSi中間層を用いたポリイミドフィルムとガラスウェハの接合とはく離

    竹内 魁, 藤野 真久, 須賀 唯知, 小泉 真理, 染谷 隆夫

    エレクトロニクス実装学術講演大会講演論文集　29　537-540　2015年

    出版者・発行元： 一般社団法人エレクトロニクス実装学会

    DOI： 10.11486/ejisso.29.0_537 　

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共同研究・競争的資金等の研究課題 5

  1. ナノ界面制御による常温接合基盤技術の創出

    日暮 栄治, 竹内 魁

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2024年4月1日 ～ 2026年3月31日

  2. ナノ界面制御による常温接合基盤技術の創出

    日暮 栄治, 竹内 魁

    2023年4月1日 ～ 2026年3月31日

  3. 常温接合技術に基づく耐腐食性接合界面の創出

    竹内 魁

    2023年4月 ～ 2026年3月

  4. 高出力用光学素子実装のための直接接合技術の開発

    竹内魁

    2021年10月 ～ 2024年3月

  5. 光学素子実装のための酸化アルミニウム中間層を介したガラス材料の常温透明接合

    竹内魁

    2021年4月 ～ 2022年3月

担当経験のある科目(授業) 2

  1. 学生実験A　東北大学

  2. 学生実験D　東北大学