【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.15】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24AT0236

利用課題名 / Title

Nano/Micro機能付加による高性能伝熱面に関する研究

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所 / AIST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

パワーエレクトロニクス/ Power electronics,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,膜加工・エッチング/ Film processing/etching

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

馬場 宗明

所属名 / Affiliation

国立研究開発法人産業技術総合研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

川又 彰夫

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AT-006：マスクレス露光装置
AT-019：多目的エッチング装置(ICP-RIE)
AT-025：スパッタ成膜装置(芝浦）
AT-095：RF-DCスパッタ成膜装置（芝浦）
AT-101：Ｓｉ深堀エッチング装置〔PlasmaPro_100〕

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

電子機器(計算機、電力増幅器、レーザ等)の高熱流束除熱のために、発熱デバイス近傍での熱拡散のための相変化熱伝達の促進技術を進めている。沸騰時の気泡核生成や液膜蒸発制御、ならびに凝縮時の液滴生成、成長を制御するために、伝熱面上にNano/Microスケールの微細構造体を形成した高性能伝熱面を製作した。

実験 / Experimental

マイクロオーダのパターン状のピラー形成のために、2インチシリコンウエハを用いて、【NPF006】マスクレス露光装置によりパターンを形成し、ドライエッチングによりマイクロ構造を形成させた。ドライエッチングでは、【NPF101】Si深掘エッチング装置のボッシュプロセスでの高アスペクト比のピラー形状加工を試行した。また、【NPF025】スパッタ成膜装置または【NPF095】RF-DCスパッタ成膜装置によりシリコンウエハ表面に金の薄い膜を形成し、【NPF044】マッフル炉で高温環境に保持することでThermal dewettingにより金薄膜をナノ粒子化させた。そのAu粒子をマスクとして、【NPF019】多目的エッチング装置（ICP-RIE）のボッシュプロセスによりナノピラー構造を形成することで、撥水特性の向上効果を確認した。

結果と考察 / Results and Discussion

マイクロ構造については、直径2～30um程度の様々な形状の加工を検証した。ボッシュプロセスによる高アスペクト比の構造形成を試行したが、【NPF101】Si深掘エッチング装置では今回目的とする形状加工の条件が十分検証できなかったため、NIMSのシリコンDRIE装置を用いて形成させた。ナノピラーについては、図１に示すような直径数十nmでアスペクト比10程度の形状を形成させることができた。水に対する接触角を測定するとおおよそ160度以上となり、図２のようなの超撥水特性を有することを確認した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図１　ナノピラー構造

図２　作成したナノ・マイクロ構造を有する超撥水面

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件