特殊金属/合金マイクロマシンの創成

创建特殊金属/合金微型机械

基本信息

批准号：
21K18870
负责人：
安部隆
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Niigata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

申請研究では計画研究として３つの研究項目がある。以下に、各々の研究項目の進捗状況を説明する。研究項目１であるフレキシブルで強靭なTitanium On Insulator (TOI)ウェハを用いた圧力、力、アクチュエータの実現のためには、シリコンMEMSにおける酸化膜に対応する絶縁薄膜の成膜技術が重要である。さらに絶縁膜を残したままで鏡面加工する技術も重要である。熱膨張係数が近く、絶縁性が高いアルミナ薄膜を絶縁膜としたTOIウェハについて、薄膜を残したままでそのままDRIE加工をしても元のチタン基板よりも鏡面状態で深掘りすることに成功した。本技術は、日本機械学会のマイクロナノ工学部門大会において若手優秀講演賞を受賞した。なお、本研究成果に関わる予備研究で実施していたドライナノ研磨技術が英文誌に掲載された。研究項目２のマイクロ電解工業に関する挑戦については、評価のための設備立ち上げを進めており、電気化学微細加工装置のセットアップを終えた段階である。次年度に試験を実施する予定である。研究項目３については、フッ素樹脂とアンカー効果を有するチタンウェハの接合に成功した。接合部は母材よりも強固であり、引っ張り試験では把持部のチタン板が破断した。本研究成果は、2022年度の徳島で開催される関連学会で発表予定である。なお、上記の計画研究以外のチタンマイクロマシニングの応用として、主刃の周縁にマイクロ刃を有するマイクロサージェリー用メスの試作も実施し、より低い力で切開できるようになった。本研究成果は、第38回センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウムにて、速報ポスター賞にノミネートされた。マイクロ構造形成と切れ味の相関に関するメカニズム解明は刃物の機能性を生み出す可能性を有し新しい分野になると期待される。

应用研究计划研究项目有3个。现将各研究项目的进展情况说明如下。为了使用柔性且坚固的绝缘体上钛（TOI）晶圆（即研究项目1）来实现压力、力和执行器，开发与硅MEMS中的氧化膜相对应的绝缘薄膜沉积技术非常重要。此外，在保持绝缘膜完好的情况下进行镜面加工的技术也很重要。对于具有由氧化铝薄膜制成的绝缘膜的TOI晶片，其具有相似的热膨胀系数和高绝缘性能，即使我们对薄膜进行DRIE处理，也成功地雕刻出比原始钛基板更深的镜面完好无损的。该技术在日本机械工程学会微纳工程分部会议上获得了杰出青年科学家奖。此外，干法纳米抛光技术进行的相关前期研究的相关研究成果发表在英文期刊上。关于研究项目2，与微电解行业相关的挑战，我们正在设置用于评估的设备，并且已经完成了电化学微加工设备的设置。该测试计划于明年进行。关于研究项目3，我们成功地将氟树脂粘合到具有锚固效应的钛晶片上。接头比基材更坚固，夹具中的钛板在拉伸测试中断裂。这项研究的结果计划于 2022 年在德岛举行的相关学术会议上公布。此外，除了上述计划研究之外，作为钛微细加工的应用，我们还试制了主刀片外周带有微刀片的显微外科手术刀，可以用更小的力进行切口。该研究成果获得第38届传感器、微机械与应用系统研讨会突发新闻海报奖提名。阐明微观结构形成和锋利度之间的相关机制有望成为一个新领域，有可能在餐具中创造功能。