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

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450053
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 松本 潔 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 助教授 (10282675)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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, 助手 (00312611) ; 中尾 政之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90242007)
• Keywords: 知能化金型 / 犠牲層マスク / 熱流速センサ

Research Abstract

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する。
平成13年度は、ホログラム回折格子用の射出成形金型として、温度センサと熱流速センサにより内部のプラスチックの状態をモニタしつつ、圧電素子により部分的な加圧と組立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の溝を持つ回折格子を、プラスチックに射出成形出来ることを確認した。またガラスなどの硬質な材料への微細構造の転写手法として、犠牲層マスクを用いて形状を転写をする手法を開発した。まず、ガラスの上にプラスチックを塗布し、ここに型から形状を転写する。次に高速原子線を用いて異方性エッチングを行う。プラスチック材料に、ガラスと同じエッチングレートを持つものを用いれば、プラスチックの形状がそのままガラスに転写される。この手法を用いて、三角の断面形状を持つ回折格子をガラス上に転写できることを確認した。さらに、射出成形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の開発に着手した。金型を小形にすることで、温度の制御性が向上する。予備実験の結果、射出後の冷却過程で局所的に加熱制御を行い、成型品の凝固状態を制御することで、製品の形状制御性が向上できることを確認した。

Research Products

• [Publications] 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)
• [Publications] 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)