電界共役流体とMEMS技術を融合したマイクロモータアレイの開発と応用

本研究では高電圧を印加することでジェットを発生できる電界共役流体(ECF)に着目し,ECFジェットを応用したマイクロモータの開発を試みる. ECFモータは小形化に伴い単位体積あたりの出力パワーが増加する傾向があるために,マイクロ化に適している.またECFは駆動源としてのみならず潤滑剤としても有効に機能する.このような背景からフォトリングラフイを用いて,2種類の異なる厚膜レジストをマイクロ構造体と犠牲層として積層する多層化プロセスによって実現できる,複雑な構造を持つ3次元立体構造物の提案と製作を行い,ロータ径100〜500μmのECFマイクロモータの製作を試みた.しかし犠牲層の上にマイクロ構造体であるロータの製作を行ったところ,不必要な箇所が露光されており,正しく現像することができなかった.平面であった犠牲層が第2層目の構造体の製作プロセスを行うときのベイク温度でリフロウによる曲面となり,この変形した犠牲層の面から光が乱反射されマスクに覆われた箇所が反射光により露光されロータがステータに付着したマイクロ構造体となった.この問題を解決するために,ドライフイルムレジストの積層化による製作方法でECFマイクロモータ構造体の製作を試みた.この方法を用いてロータ径100〜500μmのECFマイクロモータの試作を行った結果,ロータ押さえがデバイス側ではなくカバーフイルムに付着した状態で剥離された.これはロータ押さえと軸との接着面積がロータ押さえとカバーフイルムとの面積より小さく接着力が弱いのが原因である.デバイスとの接着力を強くするためにロータに一体化したロータ押さえを用いることでECFマイクロモータ構造体が形成できる.この解決策からマイクロ構造体の製作が可能となり,メッキによるECFジェット発生用の電極対との結合でMEMSのECFマイクロモータは実現できる.

本研究では高電圧を印加することでジェットを発生できる電界共役流体(ECF)に着目し,ECFジェットを応用したマイクロモータの開発を試みる. ECFモータは小形化に伴い単位体積あたりの出力パワーが増加する傾向があるために,マイクロ化に適している.またECFは駆動源としてのみならず潤滑剤としても有効に機能する.このような背景からフォトリングラフイを用いて,2種類の異なる厚膜レジストをマイクロ構造体と犠牲層として積層する多層化プロセスによって実現できる,複雑な構造を持つ3次元立体構造物の提案と製作を行い,ロータ径100〜500μmのECFマイクロモータの製作を試みた.しかし犠牲層の上にマイクロ構造体であるロータの製作を行ったところ,不必要な箇所が露光されており,正しく現像することができなかった.平面であった犠牲層が第2層目の構造体の製作プロセスを行うときのベイク温度でリフロウによる曲面となり,この変形した犠牲層の面から光が乱反射されマスクに覆われた箇所が反射光により露光されロータがステータに付着したマイクロ構造体となった.この問題を解決するために,ドライフイルムレジストの積層化による製作方法でECFマイクロモータ構造体の製作を試みた.この方法を用いてロータ径100〜500μmのECFマイクロモータの試作を行った結果,ロータ押さえがデバイス側ではなくカバーフイルムに付着した状態で剥離された.これはロータ押さえと軸との接着面積がロータ押さえとカバーフイルムとの面積より小さく接着力が弱いのが原因である.デバイスとの接着力を強くするためにロータに一体化したロータ押さえを用いることでECFマイクロモータ構造体が形成できる.この解決策からマイクロ構造体の製作が可能となり,メッキによるECFジェット発生用の電極対との結合でMEMSのECFマイクロモータは実現できる.