| 研究概要 |
MEMSトライボロジーにおいて,摩擦力や付着力の制御のためには,接触面の表面エネルギーを制御する事が必要である.しかし,種々の特殊なプロセスで微細加工された表面は,材料だけでなくプロセスによっても,各部で表面エネルギーが異なることが考えられるが,実際の部材において,各部毎に計測する方法はない.ところで,研究代表者は,耐摩耗硬質膜の摩擦摩耗特性の評価を行ってきた.その際,肉眼では摩耗が見えず,またAFMでも測定できないぐらいの摩耗痕深さであっても,息を吹きかけるだけで,摩耗痕の唖置を判腹することが可能であった.さらに環境制御型SEM内で冷却ステージにより,試料を冷却したところ,試験表面でμmオーダーの液滴が観察されたが,その接触角が,1mm直径の液滴の接触角とほとんど同じであった.このような背景から,試料表面に表面エネルギーの分布があった場合,その分布を結露させた液滴の接触角を測定することにより,推定することが可能である.また,蒸気として,極性を有する水と非極性のヨウ化メチレンを用いることで,表面エネルギーの分散力成分と水素結合成分を分腹することが可能となる.
本研究では,MEMS用の材料としては,Siウエハが代表である.そこで,ウエットエッチングやドライエッチング等の各種プロセスで,MEMSの実際の部品を製作し,微小表面を有する各面の表面エネルギーをμmサイズの液滴で測定し,腹に製作した大面積を有する試験片のmmサイズの液滴による表面エネルギーの結果と比較することで,本手法の有効性を明らかにした.
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