電界共役流体を用いた極薄液体レートジャイロの研究

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長寿命で耐振動性などの特長を備えた小形で低コストな極薄ジャイロを実現することを目的として,本年度では,小形化,薄形化,集積化,大量生産が可能なMEMS技術を用いた極薄ECFマイクロレートジャイロを開発した.ECFジャイロは,1)ECFジェット発生部,2)噴流発生部と流路,3)速度方向検出部の主要要素で構成されている.まず,MEMS技術によるECFジェット発生部として,高アスペクト比を有する金属構造体である三角柱-スリット形電極対を提案し,フォトリソグラフィによりガラス基板上に形成した金属の薄膜に高さ500μmのレジストによる鋳型を形成し,Ni電鋳により電極を形成する製作プロセスを提案した.鋳型に用いるレジストとして,高アスペクト比のマイクロ構造体の形成と,電鋳後の鋳型を選択的に除去可能な厚膜レジストKMPRを選定し,電鋳におけるプロセス条件を検討することでマイクロ電極対の試作に成功した.次に,電極対を形成したガラス基板にエポキシレジストSU-8により噴流発生部と流路を試作し,従来の機械加工によるジャイロに用いられていた速度方向検出部と組み合わせることで,部分的にMEMS化したECFマイクロレートジャイロを構成し,特性実験を行った.厚さを5mm,流路体積を10×8×t0.5mm^3とし,従来よりも1/5程度に小形化したジャイロの動作を確認したほか,流路高さを1mmとしたジャイロで印加電圧0.38kVとした際に比較的良好な特性が得られた.また,支柱の上の薄膜にホットワイヤとなる回路を形成した形の速度方向検出部を提案し,MEMS技術に応用可能なプロセスを用いてその試作を行ない,有効性を確認した.