| 研究概要 |
本研究はアブレッシブウォータジェットによる硬脆材料のマイクロファブリケーション技術を提案するものである.この加工法では非加工部をマスクで覆い,露出部分に沿ってジェットノズルを動かしながら,アブレッシブ粒子を含んだ高速高水圧の噴流を流して選択的に溝を加工する.マスクの形状によって流れ方向とその速度を制御し,アブレッシブ砥粒を加工面に対して高速かつ平行に流すことにより良好な加工面が得られた.まず微細溝を加工し,提案する加工法の妥当性を示した.次にノズルを固定した加工試験により,ノズル直下のよどみ領域における加工状態を明らかにした.またマスクのテーパ角度,噴流速度,マスクの露出幅,スラリ粒径,スラリ量に対する加工特性を実験により明らかにした.
本加工法の実用性を視野にいれ,一つのマスクツールで複数の溝を所定の間隔と角度で加工するための加工機を開発した.この加工機ではマスク固定冶具とノズルの送り駆動の冶具とを一体にし,被加工物をマスクに対して相対的に移動,回転させることにより,一つのマスクで所定の位置と角度に複数のマイクロ溝を加工する.試作したマイクロファブリケーション機では,マイクロディンプルなどの三次元微細パターンの加工が可能であり,この工法と加工機の妥当性を確認した.次に加工パターンを露出部とするマスクを被削材の上に固定し,ノズルを露出部に沿って送りながら加工するマイクロパターン加工機を開発した.また数値解析によるディンプル内の流れ場から,加工形状が推定できることが明らかになった.マイクロ流路のパターンをマスクとし,深さ1μmの流路を加工した.しかしながら加工能率および溝形状の一様性の観点から,マスクテーパ部の高さを大きくとって流れの方向性を確実にすること,ノズルと露出部の相対的な位置決め精度を向上させることが重要であるとの知見を得た.
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