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薄膜ガラス材料を用いたOpt-MEMS

使用薄膜玻璃材料的 Opt-MEMS

基本信息

批准号：
14655101
负责人：
下河辺明
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,組立工程を必要としないOpt-MEMSプロセスの実現性を検討することを目的に,新しい加工法の提案とその製作を行った.まず,以下に示すマイクロブロー成型法を提案した.1 MEMSプロセスにより,中空部を有する微細構造を薄膜金属ガラス材料で製作し,その中空部内にガスを封入する.2 上記微細中空構造を,赤外線真空加熱炉を用いて加熱することで,封入したガス膨張と薄膜金属ガラスの軟化によりマイクロブロー成型を行い,冷却することで,マイクロミラー形状の成形を行う.上記マイクロブロー成型法を用い,基礎的な検討として半球状の微細中空構造を製作し,以下のような結果を得た.1 マイクロブロー成型法のプロセスを考案し,改良することで,薄膜金属ガラス部の直径100μm,変形前の膜厚0.5μm,密閉圧力1Pa,加熱温度652Kの条件で,変形量48.7μm(変形率97.3%)の半球状の微細中空構造の製作に成功した.2 微細中空構造の製作を行うことで,直径と変形量の関係,厚さと変形量,温度と変形量の関係を明らかにした.また,理論的な検討を行い,実験結果と比較した結果,半球状の微細中空構造を得るためには,金属ガラス部の直径,厚さ,封入ガス容積,密封圧力,温度の最適な条件があることが明らかとなった.3 温度と変形量の関係より,温度を高めて行った場合,変形量が652K以上において変形量の増加が止まることについて検討した.その結果,結晶化による変形の停止が原因であることを明らかにした.本成型法により製作した半球状の微細中空構造は,マイクロミラーアレイ等のOpt-MEMSへの適用が期待される.今後は,この半球状の微細中空構造に酸化物ガラスを成膜や,高分子材料を充填することで,マイクロレンズを製作するプロセスを検討する.

In this paper, the necessity of assembly engineering and the feasibility of Opt-MEMS are discussed, and new fabrication methods are proposed. The following is a proposal for a MEMS molding method: 1. manufacturing a thin film metal material having a fine structure in a hollow portion; 2. sealing a thin film metal material in a hollow portion; 3. heating a thin film metal material in an infrared vacuum furnace; 4. molding a thin film metal material; and 5. cooling the thin film metal material. The shape of the shape of the line. 1. The test of the forming method of the film was carried out under the following conditions: the diameter of the film metal part was 100μm, the film thickness before forming was 0.5μm, the sealing pressure was 1Pa, and the heating temperature was 652K. 2. The relationship between diameter and deformation, thickness and deformation, temperature and deformation of the hemispherical hollow structure with a deformation of 48.7μm(deformation ratio of 97.3%) has been clarified. The theoretical model was carried out and the results were compared. The optimum conditions for the diameter, thickness, sealing capacity, sealing pressure and temperature of the hemispherical hollow structure were obtained. 3. The relationship between the temperature and the deformation quantity was discussed. As a result, the crystallization process stops. This molding method is expected to be applied to Opt-MEMS devices such as hemispherical fine hollow structures. In the future, the hemispherical fine hollow structure will be filled with polymer materials.