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レーザ光照射による機能表面創成とその機械・電子部品への適用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 11555039
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 機械工作・生産工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

戸倉 和  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10016628)

研究分担者 比田井 洋史  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (60313334)
平田 敦  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (50242277)
研究期間 (年度) 1999 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
13,700千円 (直接経費: 13,700千円)
2000年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
1999年度: 8,900千円 (直接経費: 8,900千円)
キーワード機能表面 / レーザ / 直接描画 / 直接接合 / ガラス / 周期的表面形状 / 金属粉 / シリコン / アルゴンイオンレーザ / 電子回路 / 直接結合 / パイレックスガラス / マイクロ部品 / エキシマレーザ / 微細凹凸形状 / 高分子膜 / ダイヤモンド / 偏光
研究概要

工業品に要求される表面の幾何学的形状では平滑面が要求されることが多いが,摩擦軽減,吸着防止,ガス放出低減等で必ずしも幾何学的形状だけでは解決できない場合が多い.
レーザ光を照射することで,有機材料やガラスに規則的な幾何学形状を創成できる.このような手法に加え,基板上に電子回路を付けたり,集積回路を実装したりできれば新しいセンサの作り方,あるいは新しいセンサの提案への道が開かれる.今年度の課題には,ガラス基板上への電気回路の直接描画,シリコンチップの無接着剤接合などがある.
パイレックスガラス基板上に銅粉を敷き詰め,基板のもう一方の側よりアルゴンイオンレーザ光を照射して銅線の直接描画を行った.描画された線の幅および線の高さは照射エネルギー密度に大きく依存することがわかった.またガラス基板との付着力は良好で,通常のプリント基板における銅箔の付着強度と同様であった.この描画した線にダイオード,抵抗,コンデンサ等を半田付けし,電子回路を構成したところ良好に作動することが確認できた.銅のほかにもステンレス鋼,アルミニウムは比較的容易に大きな結合力が得られた.集積の程度によってはリソグラフィに代わる直接描画法として適用できる可能性があり,どこまで細い線を描けるかを明らかにする必要が課題として残った.
さらに,センサ実現を視野に入れ,シリコン板とガラス板の直接接合(接着剤を使用しない)を試みた.現在,直接接合では陽極接合法が広く用いられているが,レーザを使った手法では陽極接合ほどの予熱温度を必要とせず,200℃程度で十分な接合ができることを明らかにした.この手法は,必要な部分のみを選択的に接合することが可能で,ガラスとシリコンからなるマイクロ部品の製作に有効な手法と思われる.なお,この際の接合変質層は10μm程度であったが,素子としてのシリコンへの影響を評価する必要があり,今後の課題とする.

報告書

(3件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (18件)

  • [文献書誌] 武藤慎司,戸倉和: "アルミナ微粒子噴射による表面形状変化"精密工学会誌. 65・12. 1819-1823 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] R.Nawata and H.Tokura: "Tribological Properties of Diamond Coatings"Proc.of the 2000 TMS Annual Meeting. Spring. 395-402 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Hidai and H.Tokura: "Maskless Laser Patterning of Metal Lines from Metal Powders"Proc.of the American Society for Precision Engineering. 15th. 148-151 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 比田井洋史,樊利倉,戸倉和: "レーザ照射によるガラス表面への金属の堆積"精密工学会誌. 66・11. 1740-1744 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 神尾崇,戸倉和: "レーザアブレーションによるフラグメントの堆積"精密工学会誌. 66・11. 1812-1816 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.MUTO and H.TOKURA: "Geometric Change of the Substrate Surface by A1203 Particle Jet (in Japanese)"Journal of the Japan Society for Precision Engineering. 65-12. 1819-1823 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] R.NAWATA and H.TOKURA: "Tribological Properties of Diamond Coatings"Proc.of the 2000 TMS Annual Meeting. Spring. 395-402 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.HIDAI and H.TOKURA: "Maskless Laser Patterning of Metal Lines from Metal Powders"Proc.of the American Society for Procision Engineering. 15th. 148-151 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.HIDAI, LiChang FAN and H.TOKURA: "Metal Deposition on Glass by Laser Irradiation (in Japanese)"Journal of the Japan Society for Precision Engineering. 66-11. 1740-1744 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.KAMIO and H.TOKURA: "Observation of Collected Fragments Generated by Excimer Laser Ablation (in Japanese)"Journal of the Japan Society fro Precision Engineering. 66-11. 1740-1744 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 柴崎崇,戸倉和: "ニッケル微粒子噴射によるニッケル膜の形成"精密工学会誌. 66・3. 439-440 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Ryo Nawata and Hitoshi Tokura: "Tribological Properties of Diamond Coatings and Their Application to Machine Element"Proc.of the 2000 TMS Annual Meeting. 395-402 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Hirofumi Hidai and Hitoshi Tokura: "Maskless Laser Patterning of Metal Lines from Metal Powders"Proc of the American Society for Precision Engineering. 15th. 148-151 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 比田井洋史,樊利倉,戸倉和: "レーザ照射によるガラス表面への金属の堆積"精密工学会誌. 66・11. 1740-1744 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 武藤慎司,戸倉和: "アルミナ微粒子噴射による表面形状変化化"精密工学会誌. 65. 1819-1823 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 神尾崇,戸倉和: "レーザアブレーションによるフラグメントの堆積"精密工学会学術講演会論文集. 秋季. 467-467 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 縄田亮,戸倉和: "ダイヤモンド膜の摺動部材への適用に関する研究"精密工学会学術講演会論文集. 秋季. 537-537 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 比田井洋史,戸倉和: "レーザ照射による透明基板上への金属パターン描画"精密工学会学術講演会論文集. 秋季. 461-461 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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