2000 Fiscal Year Annual Research Report
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11450099
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| Research Institution | THE UNIVERSITY OF TOKYO |
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Principal Investigator |
安田 隆 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (80270883)
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| Keywords | MEMS / マイクロマシン / 気流センサ / 流速センサ / マイクロセンサ / ひずみゲージ / 流体制御 |
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| Research Abstract |
昆虫の感覚毛を規範としたマイクロ気流センサを製作し,その特性を向上させるために製作プロセスの最適化を行った.この気流センサは,1本の毛状構造体(直径30μm,長さ1〜3mm,材質は金)と,この基部を支える十字型の梁構造体(1本の梁の長さ3mm,幅230μm,厚さ10μm,材質は単結晶シリコン)から構成される.十字型梁の4個の固定端部には半導体ひずみゲージが作り込まれている.毛状構造体が気流から力を受けると十字型梁が変形し,その変形量をひずみゲージで検出することにより,気流速度を知ることができる.このセンサの感度や分解能を決定する要因は,毛状構造体や十字型梁の幾何学形状と,ひずみゲージの感度(ゲージ率)などであった.特に,再現性よくゲージ率の高いひずみゲージを実現するために,ゲージ部の寸法や保護の仕方,金属配線部とのコンタクト窓の面積,金属配線後の熱処理の温度や時間など,様々なパラメータを変更することにより最適な製作条件を導出した.その結果,ゲージ率45程度の半導体ひずみゲージを再現性よく,かつ歩留まりよく実現することに成功した.これにより,前年度課題として挙げたセンサの製作上の問題点を克服した.
この気流センサを流体制御に応用するための基礎的な実験として,多数のフラップ型電磁アクチュエータ(寸法2.5mm×5mm)と熱線流速センサ(直径10μm,長さ1.8mm,材質はタングステン)を製作した.これらを直径9cmの円柱面上に配置し,風洞内で実験を行うことにより,円柱に働く効力を16%以上低減させることができた.この実験では,気流センサとして熱線流速センサを用いたが,これを感覚毛型センサに置き換えることにより,同等以上の効果が期待できる.
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[Publications] 横田正憲: "微小なセンサとアクチュエータを集積した流体制御システム"日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会論文集. 2P2-61-093 (2000)
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[Publications] 横田正憲: "微小なセンサとアクチュエータを集積した流体制御システム"日本機械学会 2000年度年次大会 講演論文集. Vol.I. 725-726 (2000)
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[Publications] 玉城智史: "三半規管を規範とした角加速度センサの研究"第18回日本ロボット学会学術講演会予稿集. Vol.1. 377-378 (2000)
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[Publications] 尾崎至弘: "感覚毛型マイクロ気流センサ"電気学会マグネティックス/マイクロマシン・センサシステム合同研究会資料. 19-22 (2001)
