2014 Fiscal Year Annual Research Report
異種材料を組み合わせた新構成2軸MEMSミラーの開発
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26289067
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
鈴木 孝明 香川大学, 工学部, 准教授 (10378797)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノマイクロメカトロニクス / マイクロファブリケーション / フォトリソグラフィ / MEMS / ミラー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、小型レーザレーダ、ヘッドアップディスプレイやマイクロプロジェクタへの適用を可能とする光偏向用小型ミラーとして、感光性ポリマーヒンジと単結晶シリコンヒンジを組み合わせた新構成のMEMS (Micro Electro-mechanical Systems)ミラーを提案し、作製プロセスや材料特性を研究し、従来にない大偏向角駆動が可能なMEMS ミラーの実現を目的としている。具体的には、①ハイブリット構成の新構造ローレンツ駆動型MEMS ミラーの解析・デバイス評価からその実現と、広範囲のハイブリッドデバイスへの設計指針を得る。また、②ミラーに磁気誘導起電力型のセンサコイルを集積化してフィードバック制御することで、ポリマー特有のクリープや疲労特性の補償による、デバイス再現性向上を図る。
特に当該年度では、異種材料の組み合わせ設計のための有限要素モデルの提案と解析、微小材料特性の精密評価とヒンジへの適用、樹脂上での配線パターニング精度の向上、ならびに、センシング方式の検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
各材料の機械的特性を最大限活かすためには、仕様に基づいた設計解析が重要であるが、これまでに得られている材料特性を用いて、有限要素法解析により最適な形状・寸法について、検討を行った。その結果、ヒンジに異種材料を用いた場合の固有振動数の変化を予測可能なモデルを構築し、試作ミラーによる実験結果と良い一致が見られた。
また、駆動用コイルとセンシング用コイルを集積化するために、パターニング精度の向上が重要となる。下地レジストの前処理（真空UVキュア処理）によって、パターニング精度が向上し、より微細なパターンを安定して作製できるようになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
異種材料を組み合わせたハイブリッドMEMSミラーについては、形状最適化によるヒンジ小型化と低消費電力化に取り組む。、ヒンジ小型化により、外部設置の磁石間距離を縮めて強磁場化し、より小さな印加電流で大きな駆動力を得ることができると考えられる。
また、磁気誘導起電力型速度センサを集積したMEMSミラーについては、平成26年度で把握した最適条件に基づき、センサ集積化MEMSミラーの作製を行い、駆動とセンシングを同時に行った場合のクロストークなどの検証を行い、集積化MEMSミラーの基本的特性として、駆動角と速度信号の関係の評価を行う。
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| Causes of Carryover |
当初予定していたデジタル衝撃試験機について、平成26年度のMEMSミラーの研究進捗状況に合わせて仕様を再検討しながら、機種選定を進めてきたが、現在希望する装置が無い状況である。実験方法を再検討し、次年度計画を立案した。研究進捗は、計画に準じて進んでおり、遅れは無い。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記理由のとおり、衝撃試験機については、新たな仕様に基づいて検討を行い、市販装置での計測が困難であることが分かったことから、新たに自作装置を製作することとして、装備部品の購入に、次年度使用額を当て、平成27年度計画の衝撃／疲労試験によるデバイス評価を開始する。
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