| 研究概要 |
本研究では,MEMS技術によって作製した極微小な中空構造を有する酸化シリコン(SiO_2)製のナノニードルアレイを用いることによって,平面基板上でのパターン形成に限らず,自由曲面へのパターニングも可能となる新規な"マスクレス微細金属パターン創成技術"の確立を目的としている.得られた成果は以下のとおりである.
(1)微細めっきパターン形成のための基礎的検討として,マイクロニードル(内径7.1μm,外径8.8μm,長さ23.0μm)を用いたニッケル(Ni)めっきを行った.一例として,電流密度17mA/cm^2,めっき時間287sの条件で,平均直径191.4μm,高さ6.4μmのNiの円形パターン形成が可能となった.さらに,ニードルを走査(走査速度32μm/s)することで,線幅163μmのラインパターンの形成も確認した.また,『TUT』という文字パターンの形成も行い,提案する手法によって任意のパターン形成が可能であることを示した.
(2)前述の結果から,Ni微細パターン形成が可能であることが示されたが,形成されたパターン寸法は使用したニードルの外径に比べて十数倍と大きくなった.この理由は,シリンジポンプを用いた送液方法では,極微量のめっき液の吐出状態を制御できなかったためである.そこで,静電引力を用いて極微量の液体を制御性よく吐出する方法を検討した.液体吐出挙動に及ぼす印加電圧,ニードル-基板間距離などの影響を調査した結果,液体の吐出挙動は静電引力(電界強度=印加電圧/距離)によって支配されることが明らかとなり,極微小流体の高精度な吐出制御が可能となった.さらに,吐出後も液体は基板表面との表面張力によって,ニードル外径とほぼ同程度の接触面積を維持することを示した.
(3)マイクロピペット(先端内径5.8μm,先端外径14.5μm)を用いて,静電引力による極微量のめっき液の制御を行った結果,ピペット先端径とほぼ同程度の直径9.1μm,高さ15μmの円形状のNiパターンの形成に成功した.さらに,ピペット(先端内径7.3μm,先端外径14.8μm)を走査(走査速度2μm/s)することで,平均線幅7.9μm,長さ214μmのラインパターン(高さ1.5μm)の形成が可能となった.
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