レーザーマイクロファブリケーションによるベローズ型静電マイクロアクチュエータ

• Project/Area Number: 07750070
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied physics, general
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 南 和幸 東北大学, 工学部, 講師 (00229759)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1995: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: レーザー加工 / 微細加工 / マイクロアクチュエータ

Research Abstract

本研究では、低電圧駆動が可能な実用的静電マイクロアクチュエータを実現するため、レーザーを用いた立体的マイクロファブリケーション技術を開発して、薄くて柔軟な構造を持つポリマーベースのベローズ型静電マイクロアクチュエータを開発することを目的とした。
概要を以下に列記する。
1.加工システムの改良
現有するエキシマレーザーシステムを改良し、加工物の俯仰等の姿勢の微調整と、コンピュータ制御による水平・垂直・回転の精密な移動が可能な加工システムを構築した。
2.加工プロセスの検討
(1)直径1mmの黄銅棒の側面にコーティングしたポリイミド(厚さ50μm〜100μm)上に、エキシマレーザーにより螺旋状の深溝を形成させる実験検討を行った。レーザー照射エネルギー、レーザー照射周波数、加工物の移動速度等の加工条件の検討を行った結果、上部開口幅が20〜30μm、底部幅が5μm程度の深さ100μmの螺旋深溝を加工する技術を開発することが出来た。
(2)深溝斜面のみに蒸着が行える蒸着システムを製作し、蒸着実験を行った。
3.ベローズ型静電アクチュエータのモデル解析と設計
ベローズ型静電アクチュエータにおける静電引力-構造体変形の解析モデルを考案し、溝深さ、印加電圧と変形量等について解析を行った。その結果、これまでにない低電圧である15V程度で22%以上の変形が可能であることが分かった。
4.今後の展開
現在、以上の結果を踏まえてベローズ型静電マイクロアクチュエータの製作を進めているところである。