2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Tiny Tactile Sensor for Medical Tools by Punch Creep Forming of Si Thin Film
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16K14135
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
磯野 吉正 神戸大学, 工学研究科, 教授 (20257819)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 高温パンチクリープ成形 / MEMS / 逆解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、MEMS技術と高温パンチクリープ成形加工との融合技術を確立することで、単結晶Si薄膜製ドーム型マイクロ触覚センサを開発することである。第一年度で実施した、センサ構造設計、高温クリープ加工条件の抽出、ならびに高温パンチクリープ成形シミュレーションによる加工後の幾何学形状予測に基づいて、第二年度では、MEMSプロセスとクリープ成形との融合によるSi薄膜製ドーム型マイクロ触覚センサの開発を推進した。研究期間の全般を通して得られた研究成果を以下に示す。
(1)高温クリープ成形シミュレーションに必須となるマイクロスケール厚さのSi薄膜((100)表面)の高温クリープ特性を、実験と有限要素法から逆解析的に同定した結果、同薄膜のクリープ定数および同指数は，温度1050℃でそれぞれ7.52×10-11 MPa-β・s-1および1.67となった。これにより、触覚センサの構造設計、性能予測を実施することができた。
(2)高温パンチクリープ成形加工によって触覚センサ作製を行った結果、パンチクリープ成形後の薄膜に破断は見られなかった。また、薄膜の面外方向変位量に関して、その予測値と実験値との間に誤差も少ないことから、三次元マイクロ構造化に成功したと言える。
(3)パンチクリープ成形の有無による不純物拡散工程結果を調査したところ、クリープ成形された拡散領域の抵抗値とクリープ成形未実施のそれとの差異は6％程度と小さいことが分かった。高温パンチクリープ成形によるSi薄膜の塑性変形が不純物拡散量に及ぼす影響は小さいと言える。
(4)作製した触覚センサの静的性能評価を実施したところ、PDMSを被覆した同センサのX方向検出感度は1.78mV/N、同Z方向検出感度は0.62mV/Nであり、高温パンチクリープ成形によって立体構造触覚センサの開発に成功した。
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Research Products
(2 results)
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[Presentation] A NOVEL 3-AXIS TINY TACTILE SENSOR DEVELOPED BY 3-D MICROSTRUCTURING USING PUNCH CREEP FORMING PROCESS2018
Author(s)
K. Osaka, S. Nakata, K. Yamamoto, T. Toyoda, K. Sugano, and Y. Isono
Organizer
The 31st IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2017), Belfast, Northern Ireland, UK, Jan. 21-25 2018, pp.1036-1039.
Int'l Joint Research
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