レーザビーム描画による紫外線感光性樹脂を利用したマイクロストラクチエアの製造

• 研究課題/領域番号: 06452159
• 研究種目: 一般研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械工作・生産工学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 山口 勝美 名古屋大学, 工学部, 教授 (40023056)
• 研究分担者: 中本 剛 名古屋大学, 工学部, 講師 (30198262)
• 研究期間 (年度): 1994 – 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1995年度)
• 配分額: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円); 1995年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 1994年度: 6,100千円 (直接経費: 6,100千円)
• キーワード: マイクロ部品 / 紫外線感光性樹脂 / 集束レーザビーム / 高アスペクト比 / 3次元形状 / ビーム描画 / 光の吸収

研究概要

本研究では,紫外光が照射されると液体から固体へと硬化する紫外線感光性樹脂表面上をレンズで集束した紫外線レーザビームで所望の形状の輪郭に沿って描画することによって高いアスペクト比(高さ/幅)をもつマイクロ部品や3次元構造をもつマイクロ部品を製作することを目的とした.
まず最初に集光したレーザビームで樹脂表面上を描画したときの樹脂硬化形状をビーム強度分布と樹脂中における光の吸収から計算した.その計算においてはビーム波長,レンズ焦点距離,樹脂中での光の吸収,ビーム照射量,樹脂表面とビーム焦点の位置などが樹脂硬化形状に及ぼす影響を検討した.そして高いアスペクト比をもつ樹脂硬化形状を得るための最適条件を計算し,実際に得られた樹脂硬化形状が計算値とよく一致していることを確かめた.次に,これらの結果を利用して高いアスペクト比をもつ樹脂製品を製作した.実際に製作した部品は数百ミクロン程度のマイクロギアや数十ミクロン程度の寸法の文字パターン等である.
次に,高さ方向に断面形状が異なる3次元形状のマイクロ部品を製作した.その手法は,樹脂の塗布と描画を高さ方向に積み重ねて行うことによって行った.この方法で3次元構造を製作するための最適条件を樹脂中での光の吸収を中心にして検討した.最後に,その条件に基づいて数百ミクロン程度の寸法の曲がり部分をもつマイクロパイプや交差しているマイクロリング等を製作した.
そして,本研究課題の最終年度のまとめとして,従来,本研究者らが用いたマスクパターン転写によるマイクロ部品製作の手法との比較を行い,それぞれの手法によるマイクロ部品製作の精度や特長を検討した.

研究成果

• [文献書誌] K.Yamaguchi: "The Accuracy of Micro-molds Produced by a UV Laser Induced Polymerization" Trans.of ASME,J.of Engineering for Industry. 116. 370-376 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 中本 剛: "紫外線感光性樹脂を使ったマイクロストラクチュアの製造(第2報)" 日本機械学会論文集C編. 60. 2407-2414 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] P.Abraha: "The Effect of Physical Parameters on the Fabrication of Microstructures by Photo Polymerization" Advancement of Intelligent Production. 564-569 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Yamaguchi: "Consideration on the Accuracy of Fabricating Microstructures Using UV Laser Induced Polymerization" 5th International Symposium on Micro Machine and Human Science Proceedings. 171-176 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Nakamoto: "The Solidified Shape Produced by UV Laser Induced Polymerization in a Direct Writing Method" Proc.of 1994 Winter Annual Meeting of the ASME. PED.68. 433-441 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 山口 勝美: "紫外線感光性樹脂を使ったマイクロストラクチュアの製造(第3報)" 日本機械学会論文集C編. 61. 304-310 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Yamaguchi: "Micromachining Using UV Laser Induced Polymerization" Proc.of 2th Int.Symposium on Microstructures and Mechanical Properties of New Engineering Material. 535-542 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Yamaguchi: "Consideration on the Optimum Conditions to produce Micromechanical Parts by Photo Polymerization Using Direct Focused Beam Writing" Proc.of 6th International Symposium on Micro Machine and Human Science. 71-76 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 山口 勝美: "光造形による形状創成" 精密工学会誌. 61. 1385-1388 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Yamaguchi: "Manufacturing of Micromechanical Structures Produced by UV Laser Induced Polymerization Using Direct Focused Beam Writing" Proc.of 1995 Winter Annual Meeting of the ASME. MED-2. 55-67 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 中本 剛: "紫外線感光性樹脂を使ったマイクロストラクチュアの製造(第4報)" 日本機械学会論文集C編. 62. 677-682 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 中本 剛: "紫外線感光性樹脂を使ったマスクパターン転写法とビーム描画法によるマイクロ部品の製作" 高分子論文集. 53. 209-217 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Yamaguchi, T.Nakamoto, P.A.Abraha and S.Mibu: "The Accuracy of Micro-molds Produced by a UV Laser Induced Polymerization." Transactions of the ASME,Journal of Engineering for Industry. Vol.116, No.3. 370-376 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Nakamoto, K.Yamaguchi, P.A.Abraha, Y.Matsuda and Karyawan: "Manufacturing of Micro Structures Using UV Sensitive Photopolymer (2nd Report, Writing with Various Beam Shapes) (in Japanese)." Transactions of the Japan Society of Merchanical Engineers (C Series). Vol.160, No.575. 2407-2414 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] P.A.Abraha, T.Nakamoto, K.Yamaguchi, and Karyawan: "The Effect of Physical Parameters on the Fabrication of Microstructures by Photo Polymerization" Advancement of Intelligent Production. 564-569 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yamaguchi, T.Nakamoto, and P.A.Abraha: "Consideration on the Accuracy of Fabricating Microstructures Using UV Laser Induced Polymerization." 5th International Symposium on Micro Machine and Human Science Proceedings. 171-176 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Nakamoto, K.Yamaguchi, P.A.Abraha, Y.Matsuda and Karyawan: "The Solidified Shape Produced by UV Laser Induced Polymerization in a Direct Writing Method." Proc.of 1994 Winter Annual Meeting of the ASME. Vol.PED-68. 433-441 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yamaguchi, T.Nakamoto, P.A.Abraha, Karyawan and A.Ito: "Manufacturing of microstructures Using UV Sensitive Photopolymer (3rd Report, Writing with a Focused Beam) (in Japanese)." Transaction of the Japan Society of Mechanical Engineers (C Series). Vol.61, No.581. 304-310 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yamaguchi and T.Nakamoto: "Micromachining Using UV Laser Induced Polymerization." Proc.of 2nd Int.Symposium on Microstructures and Micromechanical Properties of New Engineering Material. 535-542 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yamaguchi, T.Nakamoto and P.A.Abraha: "Consideration on the Optimin Conditions to Produce Micromechanical Parts by Photopolymerization Using Direct Focused Beam Writing." Proc.of 6th International Symposium on Micro Machine and Human Science. 171-176 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yamaguchi and T.Nakamoto: "Microforming by Photopolymerization (in Japanese)." Journal of the Japan Society for Precision Engineering. Vol.61, No.10. 1385-1388 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yamaguchi, T.Nakamoto, P.A.Abraha, Karyawan and A.Ito: "Manufacturing of Micromechanical Structures Produced by UV Laser Induced Polymerization Using Direct Focused Beam Writing." Proc.of 1995 Winter Annual Meeting of the ASME. Vol.MED-2. 55-67 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Nakamoto, K.Yamaguchi, P.A.Abraha, A.Ito and K,Mishima: "Manufacturing of Microstructures Using UV Sensitive Photopolymer (4th Report, Manufacturing of 3-Dimensional Microstructures by Writing with a Focused Beam) (in Japanese)." Transaction of the Japan Society of Mechanical Engineers (C Series). Vol.162, No.594. 667-682 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Nakamoto, K.Yamaguchi and P.A.Abraha: "Manufacturing of Micromechanical Parts Produced by UV Laser Induced Polymerization Using Mask-based Method and Direct Focused Bean Writing Method (in Japanese)." Japanese Journal of Polymer Science and Technology. Vol.53, No.4. 209-217 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yamaguchi: "The Accuracy of Micro-molds Produced by a UV Laser Induced Polymerization" Trans.of ASME,J.of Engineering for Industry. 116. 370-376 (1994)
• [文献書誌] 中本 剛: "紫外線感光性樹脂を使ったマイクロストラクチュアの構造(第2報)" 日本機械学会論文集 C編. 60. 2407-2414 (1994)
• [文献書誌] P.Abraha: "The Effect of Physical Parameters on the Fabrication of Microstructures by Photo Polymerization" Advancement of Intelligent Production. 564-569 (1994)
• [文献書誌] K.Yamaguchi: "Consideration on the Accuracy of Fabricating Microstructures Using UV Laser Induced Polymerization" 5th International Symposium on Micro Machine and Human Science Proceedings. 171-176 (1994)
• [文献書誌] T.Nakamoto: "The Solidified Shape Produced by UV Laser Induced Polymerization in a Direct Writing Method" Proc.of 1994 Winter Annual Meeting of the ASME. PED.68. 433-441 (1994)
• [文献書誌] 山口 勝美: "紫外線感光性樹脂を使ったマイクロストラクチュアの製造(第3報)" 日本機械学会論文集 C編. 61. 304-310 (1995)
• [文献書誌] K.Yamaguchi: "Micromachining Using UV Laser Induced Polymerization" Proc.of 2nd Int.Symposium on Microstructures and Mechanical Properties of New Engineering Material. 535-542 (1995)
• [文献書誌] K.Yamaguchi: "Consideration on the Optimum Conditions to Produce Micromechanical Parts by Photo Polymerization Using Direct Focused Beam Writing" Proc.of 6th International Symposium on Micro Machineand Human Science. 71-76 (1995)
• [文献書誌] 山口 勝美: "光造形による形状創成" 精密工学会誌. 61. 1385-1388 (1995)
• [文献書誌] K.Yamaguchi: "Manufacturing of Micromechanical Structures Produced by UV Laser Induced Polymerization Using Direct Focused Beam Writing" Proc.of 1995 Winter Annual Meeting of the ASME. MED-2. 55-67 (1995)
• [文献書誌] 中本 剛: "紫外線感光性樹脂を使ったマイクロストラクチュアの製造(第4報)" 日本機械学会論文集 C編. 62. 677-682 (1996)
• [文献書誌] 中本 剛: "紫外線感光性樹脂を使ったマスクパターン転写法とビーム描画法によるマイクロ部品の製作" 高分子論文集. 53. (1996)
• [文献書誌] 山口勝美: "紫外線感光性樹脂を使ったマイクロストラクチュアの製造(第3報,集束ビーム描画法における硬化特性)" 日本機械学会論文集(C編). 61. 304-310 (1995)
• [文献書誌] K.Yamaguchi: "Consideration on the Accuracy of Fabricating Microstructures Using UV Laser Induced Polymerization" 5th International Symposium on Micro Machine and Human Science Proceedings. 171-176 (1994)
• [文献書誌] 山口勝美: "紫外線感光性樹脂を使った集束レーザビームによるマイクロ部品の製作" 1994年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 625-626 (1994)
• [文献書誌] 山口勝美: "紫外線感光性樹脂を用いた集束レーザビームによる3次元構造をもつマイクロ部品の製作" 日本機械学会東海支部第44期総会講演会論文集. (1995)