レーザーマイクロファブリケーションによるベローズ型静電マイクロアクチュエータ

本研究では、低電圧駆動が可能な実用的静電マイクロアクチュエータを実現するため、レーザーを用いた立体的マイクロファブリケーション技術を開発して、薄くて柔軟な構造を持つポリマーベースのベローズ型静電マイクロアクチュエータを開発することを目的とした。概要を以下に列記する。1.加工システムの改良現有するエキシマレーザーシステムを改良し、加工物の俯仰等の姿勢の微調整と、コンピュータ制御による水平・垂直・回転の精密な移動が可能な加工システムを構築した。2.加工プロセスの検討(1)直径1mmの黄銅棒の側面にコーティングしたポリイミド(厚さ50μm〜100μm)上に、エキシマレーザーにより螺旋状の深溝を形成させる実験検討を行った。レーザー照射エネルギー、レーザー照射周波数、加工物の移動速度等の加工条件の検討を行った結果、上部開口幅が20〜30μm、底部幅が5μm程度の深さ100μmの螺旋深溝を加工する技術を開発することが出来た。(2)深溝斜面のみに蒸着が行える蒸着システムを製作し、蒸着実験を行った。3.ベローズ型静電アクチュエータのモデル解析と設計ベローズ型静電アクチュエータにおける静電引力-構造体変形の解析モデルを考案し、溝深さ、印加電圧と変形量等について解析を行った。その結果、これまでにない低電圧である15V程度で22%以上の変形が可能であることが分かった。4.今後の展開現在、以上の結果を踏まえてベローズ型静電マイクロアクチュエータの製作を進めているところである。

本研究では、低電圧駆動が可能な実用的静電マイクロアクチュエータを実現するため、レーザーを用いた立体的マイクロファブリケーション技術を開発して、薄くて柔軟な構造を持つポリマーベースのベローズ型静電マイクロアクチュエータを開発することを目的とした。概要を以下に列記する。1.加工システムの改良現有するエキシマレーザーシステムを改良し、加工物の俯仰等の姿勢の微調整と、コンピュータ制御による水平・垂直・回転の精密な移動が可能な加工システムを構築した。2.加工プロセスの検討(1)直径1mmの黄銅棒の側面にコーティングしたポリイミド(厚さ50μm〜100μm)上に、エキシマレーザーにより螺旋状の深溝を形成させる実験検討を行った。レーザー照射エネルギー、レーザー照射周波数、加工物の移動速度等の加工条件の検討を行った結果、上部開口幅が20〜30μm、底部幅が5μm程度の深さ100μmの螺旋深溝を加工する技術を開発することが出来た。(2)深溝斜面のみに蒸着が行える蒸着システムを製作し、蒸着実験を行った。3.ベローズ型静電アクチュエータのモデル解析と設計ベローズ型静電アクチュエータにおける静電引力-構造体変形の解析モデルを考案し、溝深さ、印加電圧と変形量等について解析を行った。その結果、これまでにない低電圧である15V程度で22%以上の変形が可能であることが分かった。4.今後の展開現在、以上の結果を踏まえてベローズ型静電マイクロアクチュエータの製作を進めているところである。