高性能薄膜ネオジム磁石のマイクロデバイスへの応用

高性能薄膜钕磁体在微型器件中的应用

基本信息

批准号：
14J00925
负责人：
藤原良元
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J00925/
关键词：
MEMS ネオジム磁石微細着磁永久磁石磁石膜

项目摘要

本研究では，高性能な薄形ネオジム磁石のマイクロデバイス応用を目的とする．このため，H27年度までに，厚み数μmのスパッタで形成する磁石，厚み数十μmのPLD法で形成する磁石，および厚み数百μmの焼結法で形成する磁石に対し，幅数百μmの微細着磁を実現した．H28年度は，１）焼結磁石に対する簡易な微細着磁法，２）ウェハレベルのスパッタ磁石に対する微細加工と耐熱性調査を実施した．１）H27年度に実現した微細着磁は，ダイシングにより溝加工した薄形磁石をレーザ加熱することで，非加熱部への面内方向熱伝導を抑制し，加熱部のみを昇温させたが，この溝加工が量産化・低コスト化の妨げになる点が課題として残っていた．これに対し，溝加工不要で局所加熱も不要な微細着磁法を検討した．本手法では，微細着磁したい薄形ネオジム磁石を上下から幅数百μmのサマコバ磁石で挟み込みそのまま全体を加熱する．昇温で保磁力が下がるネオジム磁石を，耐熱性の高いサマコバ磁石からの磁場で着磁する．簡易化した本手法により，発生磁場は目標の６割程度と不十分なものの，幅500μmでN極S極が繰り返す微細着磁を実現した．２）MEMS技術の大きな利点の一つとして，大ウェハ上に同時大量生産できる点が挙げられる．本研究ではウェハサイズ数-十mmのものを簡易的に利用してきたが，具体的なMEMS応用に向け，4インチウェハ全面に微細な小形磁石を集積化するプロセスを検討した．磁石にはスパッタで形成する厚み20μmのネオジム系のものを利用し，微細加工の最小幅は20μmとした．DRIEで溝加工したSi基板上に磁石を堆積し，その後凸上の不要部を研磨により除去することで，概ね目標とする形状に磁石を加工することができた．また本磁石の耐熱温度を，各温度の磁化曲線測定により調査し，大きな反磁場下においても，350Kまでは不可逆減磁しないことを確認した．

这项研究旨在将高性能的薄媒体磁铁应用于微电位应用。因此，到2015财年，通过溅射几百μm厚的磁体，实现了几百μm的宽度磁化，该磁铁由PLD方法形成，磁体由PLD方法形成，厚度为厚度为几十μm，厚度为几个厚度，并由烧结法形成，磁铁由厚度为几百毫米厚的厚度。在2016财年中，1）一种简单的烧结磁铁的精细磁化方法，以及2）针对晶圆级溅射磁体进行的精细加工和耐热性研究。 1）在2005年实现的细磁化是激光加热通过dicing抑制平面热量传导到未加热部分的薄磁体，并且只有加热部分被加热，但是问题仍然是，这种凹槽的处理将阻碍质量产生和成本降低。相比之下，我们研究了一种精细的磁化方法，该方法不需要凹槽处理和局部加热。在这种方法中，将要精细磁化的薄新磁铁夹在萨马科巴磁体之间，距顶部和底部的宽度为几百μm，整个磁铁按原样加热。当温度升高时降低顽固性的霓虹磁铁使用来自高耐热的Samakoba磁铁的磁场进行磁化。这种简化的方法已用重复的N极S极宽，宽度为500μm，尽管产生的磁场不足，但宽度为500μm，尽管它不足，但宽度为500μm。 2）MEMS技术的主要优点之一是它可以同时在大型晶片上同时生产。在这项研究中，我们以一种简单的方式使用了几十毫米的晶圆尺寸，但是对于MEMS的具体应用，我们检查了将细小磁铁集成在4英寸晶圆的整个表面上的过程。磁铁是由厚度为20μm的肾上飞机类型制成的，由溅射形成，罚款的最小宽度为20μm。通过将磁铁沉积在Si基板上用DRIE沟，然后通过抛光将不必要的零件移除，通常将磁铁处理成目标形状。还通过测量每个温度下的磁化曲线来研究该磁体的耐热温度，并确认即使在较大的磁性磁场下，它也不会将不可逆的不可逆性驱散到350K。