微小粒子を用いた3次元マイクロ・ナノファブリケーション手法の開発

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14205024
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 島 進 京都大学, 工学研究科, 教授 (70026160)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小寺 秀俊 京都大学, 工学研究科, 教授 (20252471) ; 津守 不二夫 京都大学, 工学研究科, 助手 (10343237)
• Keywords: 3次元マイクロファブリケーション / 微小粒子 / マイクロアレイ / 粒子接合 / 通電焼結 / 微小構造体 / マイクロアクチュエーター

Research Abstract

微粒子を液体中に懸濁させた噴射によるマイクロアレイ作製と、その応用として微細構造で高精度な移動変位を実現する新たなマイクロアクチュエータ作製を試みた。またに微小粒子を電圧印加により積層・焼結させるときの粒子間の接合状況を調べる基礎実験も行った。
1.分散粒子に強磁性マグネタイトを使用し基板(PDMS)上にマイクロアレイを作製する実験
1.1 液滴生成時のモードとして、安定な液滴生成が可能なcone-jet modeと不安定化するmulti-jet modeが観察された。
1.2 電庄印加時のノズル-基板間の電位勾配を基板膜厚ごとに電場解析により求めた結果、膜厚の低減により滴下位置制御が良好となり、マイクロアレイ作製安定化が可能となった。
1.3 PDMS上の配列パターンを変えることで基板の多様な形状への変形が可能であることが実験と解析から確かめられ、マイクロアクチュエータとしての可能性を示す事ができた。
2.二粒子の接合を、二つの金属線(SUS304)の先端と見立てた接合実験
2.1 拡散を伴う直接通電による接合は起らなかった。
2.2 通電により発生したジュール熱と金属線軸方向に働く圧縮力により、金属線先端(電解研磨法により、数μmオーダーの微小先端径を有する)が平坦になり、接合した。また、通電時に放電を伴い接合を起こすこともあった。この場合は通電のみの接合強度と比べて、非常に強度も高く、SUS304の破断強度値に非常に近い値を示した。破面解析によっても接合していることが確認された。
実験1の成果については、05年3月に開催された関西支部第80期定時総会講演会で発表、また05年6月カナダで開催予定の国際会議で発表予定である。実験2については平成17年度春季大会(粉体粉末冶金協会)で発表予定である。