サブミクロンサイズの超微小試験片用汎用材料試験装置の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555186
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 肥後 矢吉 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (30016802)
• 研究分担者: 石山 千恵美 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (00311663) ; 下条 雅幸 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (00242313) ; 高島 和希 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (60163193) ; 宮下 輝雄 日本軽金属(株), 技術開発本部, グループ技術センター長
• キーワード: マイクロマシン / MEMS / 微小試験片 / サブミクロンサイズ / 汎用材料試験装置 / 材料評価

研究概要

次世代型超マイクロマシンあるいはMEMS(Micro Electro Mechanical System)等の超高密度集積デバイスは幅広い分野での応用が期待されているが、このようなマシンに使用される部品のサイズは、最小でミクロン以下のサブミクロンオーダーとなる。そこで、申請者らは、現在までに50μm程度のサイズの試験片に対して繰り返し負荷が与えられる材料試験機を世界に先駆けて開発してきたが、この試験機ではサブミクロンサイズ以下の試験片に対しては対応が困難であり、サブミクロンサイズの試験片に対する新たな汎用材料試験機の開発が必要とされる。そこで本研究では、サブミクロンサイズの金属材料に対して繰返し負荷を直接与えることができる汎用材料試験装置を開発し、寸法をサブミクロンまで小さくしたときの材料の強度・破壊靭性から耐久性までを、一連に評価できる材料評価法を確立することを目的としている。本年度は、昨年度開発したミクロンサイズの超微小寸法試験片用汎用材料試験装置をもとに、さらにサブミクロンサイズの試験片に対して材料試験が行える装置の開発を行った。まず、試験片の位置設定の精度を向上させるとともに、アクチュエータの制御系にも改良を加えた。さらに、荷重計測の精度も向上させた。以上の改良により、サブミクロンサイズの試験片に対応可能な試験機が開発できた。試験機の性能を確認するために、Ni-Pアモルファス合金薄膜から超微小片持ち梁試験片を切り出し、曲げ試験を試みた。その結果、そのような微小試験片に対して、精度良く曲げ試験が可能なことを確認した。

研究成果

• [文献書誌] A.Ogura, R.Tarumi, M.Shimojo, K.Takashima, Y.Higo: "Control of Nanocrystalline Orientation Using the Application of a stress Field in an Amorphous Alloy"J. Appl. Phys. Letter. 79・7. 1042-1044 (2001)
• [文献書誌] K.Takashima, Y.Higo, S.Sugiura, M.Shimojo: "Fatigue Crack Growth Behavior of Micro-Sized Specimens Prepared from an Electroless Plated Ni-P Amorphous Alloy Thin Film"Mater. Trans.. 42・1. 68-73 (2001)
• [文献書誌] R.Tarumi, A.Ogura, M.Shimojo, K.Takashima, Y.Higo: "Molecular Dynamics Simulation of Nano-Sized Crystallization During Plastic Deformation in an Amorphous Metal"Mat. Res. Soc. Symp. Proc.. Vol.634. B1.9.1-9.6 (2001)
• [文献書誌] A.Ogura, M.Sato, R.Tarumi, M.Shimojo, K.Takashima, Y.Higo: "Formation of Nano-Sized Crystals During Plastic Deformation in Amorphous Alloys"Mat. Res. Soc. Symp. Proc.. Vol.634. B1.10.1-10.6 (2001)
• [文献書誌] K.Takashima, M.Shimojo, Y.Higo, M.V.Swain: "Fracture Behavior of Micro-Sized Specimens with Fatigue Pre-Crack Prepared from a Ni-P Amorphous Alloy Thin Film"ASTM STP. 1413. 72-81 (2001)
• [文献書誌] M.Shimojo, T.Inamura, T.H.Myeong, K.Takashima, Y.Higo: "Formation of Nano-Sized Martensite Particles in Stainless Steels"Metall. Mater. Trans., A. 32A・5. 261-265