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微細構造をプラスチック・ガラスに型転写する技術の開発とそのプロセス中の現象の解明

研究課題

研究課題/領域番号 13450053
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械工作・生産工学
研究機関東京大学

研究代表者

松本 潔  東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 助教授 (10282675)

研究分担者 米山 猛  金沢大学, 工学部, 教授 (30175020)
田中 秀治  東北大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (00312611)
中尾 政之  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90242007)
研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
13,100千円 (直接経費: 13,100千円)
2002年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
2001年度: 8,800千円 (直接経費: 8,800千円)
キーワード3次元微細構造 / 知能化金型 / 熱流束センサ / マイクロヒータ / 局所加熱 / 熱流速センサ / 犠牲層マスク
研究概要

本研究では,(a)ホログラム回折格子,(b)免疫検査チップ,(c)使い捨てコンタクトレンズ,などを試作対象に設定して,新たな転写プロセスの原理,被転写材料や型材料の材質,型材料の微細加工方法,プロセス条件の最適化,などを総合的に検討した。
平成13年度ではホログラム回折格子用の射出成形金型として温度センサと熱流束センサにより内部のプラスチックの状態をモニタつつ圧電素子により部分的な加圧ができる装置を開発した。この装置を用いてピッチ1μm、深さ150nmの回折格子をプラスチックに射出成形できることを確認した。また、犠牲層マスクを用いて硬質材料に転写を行うプロセスを開発した。ガラスの上にプラスチックを塗布しこれに型から形状を転写する。次に高速原子線により異方性エッチングを行う。プラスチックとガラスのエッチングレートを制御することで、元の型をそのまま、あるいは深さ方向に縮小/拡大した形状をガラスに転写できることを確認した。
平成14年度は,射出成型のキャビティ内の状態をリアルタイムに把握し,それに応じて能動的,局所的にキャビティ内の条件を精密に制御できる小形知能化金型を開発した。これは98x98x117mmの大きさの金型に,キャビティ内の局所的な熱流束を測る熱流束センサを3個,キャビティ内を局所的に加熱する小形ヒータを2個,そしてそれぞれキャビティ内圧と容積を測る力センサおよび変位センサを埋め込んだものであり,局所熱流束制御により30x15x6mm,厚さ1mmの箱型成型品の平面度を20μmから3μmへと向上させることができることなどを確認した。また,より狭い領域をピンポイントに加熱・冷却するためにφ1.0mmの小形ヒータやφ1.0mmの二重パイプ水路冷却器を試作・検討した。さらに,これらの小形温調器を用い,より精密な熱流束制御を行うための1dl金型の開発に着手した。金型体積を1dl程度以下とさらに小形にし,金型材料も銅合金を用いることで温度の制御性が向上する。予備実験の結果,φ1.0mmの二重パイプ水路冷却器によってキャビティ表面温度を局所的に1℃下げることができることを確認した。

報告書

(3件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (17件)

  • [文献書誌] 楊青, 他4名: "コア押出機構と小形センサ群を用いる微細構造転写用射出成形"プラスチック成形加工学会第9回秋季大会講演論文集. 139 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 依田誠, 他2名: "小形知能化金型を用いた精密微細射出成形の試み"2002年度精密工学会春季大会講演論文集. 378 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Makoto Yoda, Masayuki Nakao: "Smart Palm-size Injection Mold Using Zone-in-Cavity and Cycle-by-Cycle Process Controls to Precisely Replicate Miniature Products"Proceedings from ASPE 2002 Annual Meeting. Vol.27. 24-27 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 依田 誠, 中尾 政之: "マイクロ転写のための小形知能化金型の開発"日本機械学会第4回生産加工・工作機械部門講演会講演論文集. 199-200 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Yan, M.Nakao, T.Go, K.Matsumoto, Y.Hatamura: "Injection molding for microstructures controlling mold-core extrusion and cavity heat-flux"Microsystem Technologies. Vol.9. 188-191 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 熊木甚洋, 中尾政之: "ガラスプレスと金属象嵌を用いた配線基板加工技術の開発"5-82 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C. Yan et al.: "Injection molding for fine structure using a core extruder and small sensors"Proc. of 9th autumn convention of JSPP. 139 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Makoto Yoda et al.: "Precision micro injection molding which used small intelligence mold"Proc. of 2002 spring convention of the Japan Society for Precision Engineering. 378 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Makoto Yoda, Masayuki Nakao: "Smart Palm-size Injection Mold Using Zone-in-Cavity and Cycle-by-Cycle Process Controls to Precisely Replicate Miniature Products"Proceedings from ASPE 2002 Annual Meeting. 27. 24-27 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Makoto Yoda, Masayuki Nakao: "Development of the small intelligence mold for micro molding"Proc. Of the 4th industrial processing / machine tool section of the Japan Society of Mechanical Engineers. 199-200 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Yan, M.Nakao, T.Go, K.Matsumoto, Y.Hatamura: "Injection molding for microstructures controlling mold-core extrusion and cavity heat-flux"Microsystem Technologies. 9. 188-191 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jinyo Kumaki, Masayuki Nakao: "Development of Electric Circuit Board Manufacturing Technology with Glass Press and Damascene Process"5-82 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Makoto Yoda, Masayuki Nakao: "Smart Palm-size Injection Mold Using Zone-in-Cavity and Cycle-by-Cycle Process Controls to Precisely Replicate Miniature Products"Proceedings from ASPE 2002 Annual Meeting. Vol.27. 24-27 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 依田 誠, 中尾 政之: "マイクロ転写のための小形知能化金型の開発"日本機械学会第4回生産加工・工作機械部門講演会講演論文集. 199-200 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] C.Yan, M.Nakao, T.Go, K.Matsumoto, Y.Hatamura: "Injection molding for microstructures controlling mold-core extrusion and cavity heat-flux"Microsystem Technologies. Vol.9. 188-191 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 楊青, 他4名: "コア押出機構と小形センサ群を用いる微細構造転写用射出成形"2001年度プラスチック成形加工学会第9回秋季大会講演論文集. 139-139 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 依田誠, 他2名: "小形知能化金型を用いた精密微細射出成形の試み"2002年度精密工学会春季大会講演論文集. (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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