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2013 年度 実績報告書

Si・サファイア・SiCのレーザ切断と同時に加工変質層を腐食除去する方法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24760100
研究機関信州大学

研究代表者

細野 高史  信州大学, 工学部, 助教 (70432169)

キーワード特殊加工 / 加工変質層 / レーザ加工 / 複合加工 / シリコン / 炭化ケイ素
研究概要

エッチング液中でシリコン等をパルスレーザ溝加工するプロセスについて,25年度は24年度の成果に加え,第1にSiCへの加工を実施した.空気中よりも,水中で加工した方がレーザ加熱による溶融・飛散物が少なく,さらに強酸化剤である二クロム酸カリウム溶液中で加工した方が加工溝が深くなり,水中よりも明瞭な溝が得られることが分かった.また繰り返し数の低いレーザではレーザ出力を上げると1パルス当たりのエネルギー,ひいてはパルス発光時の光パワーが高くなりすぎるために溝形状が乱れるのに対し,高繰り返しレーザを用いた場合にはレーザ出力を高くしても溝形状の乱れは認められなかった.ただし,高レーザ出力の場合にはSiCの高い熱伝導性のためにレーザ光の照射されていない領域でも材料が除去され,溝幅が拡大することが認められた.なお,研究計画では実施予定であったサファイアについては透明材料であることから有効な加工法を研究期間内に見出すことができなかった.
第2にシリコンへの加工について,購入備品のハンディークーラーおよび温度コントローラを用いてエッチング液を冷却して温度を一定に保ちながら循環させることで,レーザ出力が大きい場合に溝の周囲が過剰にエッチングされたり溝幅が拡大したりする問題,加工毎の溝幅・溝深さのばらつきが大きく再現性が低い問題がそれぞれ大きく改善された.さらに加工された溝の表面および断面を評価し,エッチング液中で加工することにより空気中,水中で加工した場合に比べて表面の溶融・再凝固層が少なくなることを見出した.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2014 2013

すべて 学会発表 (5件)

  • [学会発表] Debris-free laser drilling and grooving of single-crystalline silicon using liquid etchant and optical fibers2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi HOSONO, Kazuhiko SAKAKI
    • 学会等名
      15th International Conference on Precision Engineering
    • 発表場所
      Hotel Nikko Kanazawa, Kanazawa, Japan
    • 年月日
      20140723-20140725
  • [学会発表] 液中におけるSiCのレーザ加工2014

    • 著者名/発表者名
      細野高史,梅田雪麿,榊和彦
    • 学会等名
      2014年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 発表場所
      東京大学 本郷キャンパス
    • 年月日
      20140318-20140318
  • [学会発表] 高繰り返しレーザを用いた一定温度環境下におけるエッチング液中でのシリコンの加工2014

    • 著者名/発表者名
      坂本卓哉,細野高史
    • 学会等名
      2014年砥粒加工学会卒業研究発表会
    • 発表場所
      大田区産業プラザPiO
    • 年月日
      20140307-20140307
  • [学会発表] 液中における4H-SiC のレーザ加工2014

    • 著者名/発表者名
      梅田雪麿,細野高史
    • 学会等名
      2014年砥粒加工学会卒業研究発表会
    • 発表場所
      大田区産業プラザPiO
    • 年月日
      20140307-20140307
  • [学会発表] エッチング液中でレーザ加工された単結晶シリコンの評価2013

    • 著者名/発表者名
      細野高史,榊和彦
    • 学会等名
      2013年度砥粒加工学会学術講演会
    • 発表場所
      日本大学理工学部 駿河台キャンパス
    • 年月日
      20130827-20130827

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公開日: 2015-05-28  

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