レーザマイクロフォーミングによる金属ガラス薄膜微小構造物の形状制御

激光微成型金属玻璃薄膜微结构的形状控制

• 批准号: 12875029
• 负责人: 下河辺 明
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12875029/
• 关键词: レーザフォーミング; 微細加工; 薄膜; アモルファス; 金属ガラス; 温度測定; 半導体レーザ

(1)レーザマイクロフォーミングの基礎的検討Zr基およびPd基薄膜金属ガラスの微細加工により,長さ300μm,幅50μm,厚さ5μmのはり先端に一辺150μmの正方形パドル部を持った微細片持はりを製作した.この微細はりの固定端付近に最大出力150mWのYAGレーザを照射することで,薄膜金属ガラスを過冷却液体域まで加熱,軟化させ,レーザを用いたマイクロフォーミングの可能性を検討した.検討の結果,波長1,064nmの半導体LD励起Nd-YAGレーザを用いて,顕微鏡光学系でスポット径100μmに集光し80mW,60秒の加熱で,微細はりをレーザ入射側(上方)に約30度曲げることに成功した.当初は,過冷却液体域へ加熱された部分の薄膜金属ガラスが軟化し,パドル部の自重により下方へ変形することを期待したが,実際には反対側へ変形した.本基礎検討実験では加熱部の温度を正確に測定することが困難であったため,この現象の原因は特定できなかった.(2)レーザマイクロフォーミング装置の試作上記基礎検討の結果を参考に,レーザマイクロフォーミング装置を設計,試作した.加熱用レーザは半導体LD励起Nd-YAGレーザ(波長1,064nm,最大出力300mW)を用い,赤外顕微鏡光学系でスポット径50〜200μmに可変可能である.サンプルは小型真空チャンバ内に設置され,チャンバ上面の光学窓からレーザを入射する構造とした.(3)マイクロ温度センサを有する薄膜金属ガラス微細はりの製作試作したレーザマイクロフォーミング装置で,微細はりを加熱した際の温度を測定する方法として,金とニッケルからなるマイクロ熱電対を微細はり上に製作し,加熱温度の測定を試みた.製作した温度センサは約3℃の分解能で,はりの温度を測定することに成功した.

(1) レ ー ザ マ イ ク ロ フ ォ ー ミ ン グ の based 検 for Zr base お よ び Pd metal base film ガ ラ ス の microfabrication に よ り, さ mu 300 m long, 50 microns of 5 microns thick さ の は り apex に 辺 150 microns の square パ ド を ル department hold っ た fine piece hold は り を making し た. こ の imperceptible は り の fixed end paying nearly に maximum output 150 mw の YAG レ ー ザ を irradiation す る こ と で, thin-film metal ガ ラ ス を supercooled liquid domain ま で heating, softening さ せ, レ ー ザ を with い た マ イ ク ロ フ ォ ー ミ ン グ の possibility を beg し 検 た. Beg の 検 as a result, the wavelength of 1064 nm の semiconductor LD wound up Nd - YAG レ ー ザ を with い て, 顕 micro optics lens で ス ポ ッ ト diameter 100 microns に concentrated し 80 mw, 60 seconds の heating で, subtle は り を レ ー ザ incident side (top) about 30 DuQu に げ る こ と に successful し た. Original は, cooling fluid domain へ heating さ れ た part の thin-film metal ガ ラ ス が softening し, パ ド ル department の self-respect に よ り へ below - shaped す る こ と を expect し た が, be interstate に は reverse side seaborne へ - shaped し た. This basic 検 please be 験 で は の temperature を に correct determination of heating department す る こ と が difficult で あ っ た た め, こ の cause の は specific で き な か っ た. (2) レ ー ザ マ イ ク ロ フ ォ ー ミ ン グ based 検 の try make written for を reference に の results, レ ー ザ マ イ ク ロ フ ォ ー ミ ン を グ device design, attempt し た. Heating レ ー ザ は semiconductor LD wound up Nd - YAG レ ー ザ (wavelength of 1064 nm, the maximum output of 300 mw) を い, red outside 顕 micro lens optics で ス ポ ッ ト diameter of 50 ~ 200 mu m に variations may で あ る. サ ン プ ル は small vacuum チ ャ ン バ さ に set inside れ, チ ャ ン バ の above optical 窓 か ら レ ー ザ を incident す る structure Made と し た. (3) マ イ ク ロ temperature セ ン サ を have す る thin-film metal ガ ラ ス imperceptible は り の make attempt し た レ ー ザ マ イ ク ロ フ ォ ー ミ ン で グ device, fine は り を heating し た interstate を の temperature measuring す る method と し て, gold と ニ ッ ケ ル か ら な る マ イ ク ロ thermoelectric を seaborne imperceptible は り に production し, determination of heating temperature の を try み た. The temperature for making the <s:1> た is セ <s:1> サ サ <e:1> た at approximately 3℃. The <s:1> decomposition energy で and the <s:1> <s:1> temperature を are determined. The する する とに is successfully determined. The た is た.

项目成果

秦 誠一, 劉 永東, 加藤友和, 下河辺明: "薄膜金属ガラスを用いた微細構造物の製作(第3報)-過冷却液体域を利用した立体構造製作法の検討-"2000年度精密工学会秋季講演会論文集. 401 (2000)

Seiichi Hata、Yongdong Liu、Tomokazu Kato、Akira Shimokawabe：“Fabrication of microstruction using Thin Film Metal Glass (3rd Report) - Investigation of 3D Structure Manufacturing Method Use of Supercooled Liquid Region-”2000年精密工程秋季会议论文集社会401（2000）

蛸島武尚,奈良崎亘,和田晃一,北爪秀憲,本山慎一,柳永勳,江剌正喜,秦誠一,下河辺明: "マイクロマシン技術を用いたLSIテスト用微細プローブ・ピンの開発"平成13年電気学会全国大会講演論文集. (発表予定). (2001)

Takehisa Takoshima、Wataru Narasaki、Koichi Wada、Hidenori Kitazume、Shinichi Motoyama、Nagahon Yanagi、Masayoshi Ekai、Seiichi Hata、Akira Shimokawabe：“使用微机械技术开发用于 LSI 测试的精细探针” 2001 年电气工程师学会全国会议日本讲座论文集（预定演讲）（2001 年）。

秦誠一,松崎将健,崔起鳳,佐藤海二,下河辺明: "バルク金属ガラスを用いた微小球面軸受"日本機械学会IIP2000情報・知能・精密機器部門講演会講演論文集. 141-142 (2000)

Seiichi Hata、Masaken Matsuzaki、Ki-bong Choi、Kaiji Sato、Akira Shimokawabe：“使用块体金属玻璃的微球轴承”日本机械工程师学会 IIP2000 信息、智能和精密仪器分会论文集 141-142 (2000)。

佐藤海二,伊藤健太郎,秦誠一,下河辺明: "液体の表面張力を利用したマイクロ部品のセルフアライメント(マイクロ部品や液滴の挙動とセルフアライメント精度)"日本機械学会IIP2000情報・知能・精密機器部門講演会講演論文集. 137-139 (2000)

Kaiji Sato、Kentaro Ito、Seiichi Hata、Akira Shimokawabe：“利用液体表面张力的微型零件的自对准（微型零件和液滴的行为以及自对准精度）” 日本机械工程师学会 IIP2000 信息、智能和精密仪器部门会议论文集 137-139 (2000)。

Liu Yongdong, Seiichi Hata,Houichi Wada and Akira Shimokohbe: "Physical properties of Pd-based thin film metallic glass"2000年度精密工学会秋季講演会論文集. 402 (2000)

刘永东、Seiichi Hata、Houichi Wada 和 Akira Shimokohbe：“Pd 基薄膜金属玻璃的物理特性”2000 年日本精密工程学会秋季会议论文集 402 (2000)。