Mechanical Systems Engineering
Laboratory name
Micro-Nano Mechatronics Laboratory   
Laboratory title
機能性構造の加工やマイクロ機械に関する研究
Laboratory overview
最近の機械に求められる性能は、快適(情報)、 安全、環境性能に関連したものが少なくない。これらの実現には、部品表面に機能性の微細構造を加えたり、センサによる各種の状態検出が重要となる。車を例にすれば、搭乗者や室内環境の測定、車体が受ける慣性力測定などである。構造と材料両方の工夫を活用できるMEMS 技術によって、新しい付加価値創出に取り組む。
Main research themes
・3次元フォトリソグラフィ
・マイクロプラズマ応用
・振動型センサ
・波長選択赤外光源など光MEMSデバイス
Individual research theme
  • Micro-sensors and micro-actuators

    佐々木 実

    2017

     More details

    微細加工を応用して新しい、マイクロセンサやマイクロアクチュエータを創る。例えば、~10Vの低電圧で動作する静電駆動型マイクロミラーが実現できる。原理的工夫は、マイクロミラーを数100nm厚の薄い紐状ねじれバネで支えることでバネ定数を小さくしたことである。但し、静電引力がミラーの上下変位ではなく回転運動を生じるように、紐をピンと張って上下方向には硬く、回転には柔らかさを保つようにした。アモルファスから結晶化したポリシリコン膜を利用し、大きな張力と温度安定性を実現した。また、静電アクチュエータの性質を利用して、高電圧バッテリの出力を測定する絶縁型電圧センサ、人の皮膚の性質を利用したウェアラブル型の呼吸センサの研究を手掛けている。

    Outcome:

    2023
    引き続き、ギャップ1.5umを持つMEMS静電アクチュエータのデバイス試作を続けた。別に、フレキシブル基板に、サーモパイルセンサを用意した温感センサを製作した。これはロボットの指などに実装するもので、人間など対象物と接した場合に、熱流を測定することで判断するためのデバイスである。

    2022
    レジスト膜のシートを応用した研究とも関係するが、MEMS静電アクチュエータの櫛歯構造を電極ギャップ1.5µmにて行うなど微細パターンを転写するのにも有効である発展が得られた。上記ギャップは、通常のマスク露光では転写を安定してえることが難しいサイズであり、パッシェンカーブからは放電を避けて電界を高くするのに有利な寸法である。

  • Plasma-techniques for MEMS applications

    佐々木 実

    2017

     More details

    大気圧プラズマの特徴と、MEMS微細加工の技術を生かし、微小なマイクロプラズマ光源を実現する。例えば、5Wで点灯する誘導結合型プラズマ(ICP)の真空紫外光源、細胞のような小さなサンプルをトラップするインターフェース機能付きプラズマ源を実現した。真空封止したガスチャンバにて、電力を加えるだけで大気圧プラズマを点灯できることも確認した。
     また、誘導結合型の大気圧プラズマに浮遊電極を初めて導入することで、点灯し易くなり、省エネで高密度なプラズマ源の実現につながった。これはサイズの大きなプラズマ源としても有効である。

  • Latent Method for Patterning on 3D Samples beyond Diffraction Limit

    佐々木 実

    2014

     More details

    通常は平面基板にしか適用できないフォトリソグラフィ加工を、レンズ曲面や機械部品に代表される立体に適用可能にする。微細な形状が100万個程度多数並ぶ、マイクロテクスチャなどを実現する技術となる。

    Outcome:

    2021
    科学技術交流財団 R2年度採択の共同研究推進事業「三次元フォトリソグラフィ加工技術の開発」にて、立体のフォトリソグラフィ加工そのものと、その実施のための装置類を開発した。

    2022
    立体のフォトリソグラフィ加工を進めるために必須となるのが、レジスト膜の貼付け装置である。小片基板向けの貼付け装置を、民間企業と協力して開発した。

    2023
    立体のフォトリソグラフィ加工を進めるために必須となるレジスト膜の貼付け装置がを、民間企業と協力して開発した。大企業1社に納品された。この大企業とは、技術活用のための共同研究を進めた。