利用報告書 / User's Reports

  • 印刷する

【公開日:2025.06.10】【最終更新日:2025.03.13】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24KT2302

利用課題名 / Title

マイクロ流路の流動沸騰における壁近傍の伝熱特性の解明

利用した実施機関 / Support Institute

京都大学 / Kyoto Univ.

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)マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials(副 / Sub)-

キーワード / Keywords

マイクロ流路,フォトマスク,光リソグラフィ/ Photolithgraphy


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)

栗山 怜子

所属名 / Affiliation

京都大学 大学院工学研究科

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

坂野 開

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

KT-103:レーザー直接描画装置
KT-110:レジスト現像装置
KT-111:ウエハスピン洗浄装置


報告書データ / Report

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

本研究は,ナノ・マイクロデバイスにおける伝熱と対流輸送における確率連結に基づく現象の解明とモデル化,機器の設計指針の提示を目的として,直線および格子状マイクロ流路での沸騰の発熱・伝熱・壁面温度特性の計測と評価を行っている.これに関連して,京都大学ナノハブ拠点の装置を利用して,流路で加熱壁として用いる導電膜の成膜を行い,マイクロ流路での沸騰実験を行うデバイスを作製したのでその報告を行う.
特に,導電膜はジュール発熱を行うために適切な電気抵抗率の設定に加えて,赤外線サーモグラフィーカメラ(IRカメラ)による温度計測を可能とするために熱放射率を高めること,および流れに対応するための接着率を高めることが必要となる.これまでは,適切な材料と成膜特性を検証して加熱膜を製作した.成膜は成功し,今回は沸騰実験に用いる格子状流路を製作するための光学マスクを製作した.

実験 / Experimental

格子状流路をソフトリソグラフィプロセスで製作するときに用いるSU-8製の型のフォトリソグラフィープロセスにおけるマスキング処理を行うためのマスクを製作した.マスクパターンを図1に示す.
フォトマスクの製作には,レーザー直接描画装置(KT-103),レジスト現像装置(KT-110),ウエハスピン洗浄装置(KT-111)を用いた.プロセスは以下の通りである.
1.基板としてガラス表面にCr,その上にポリレジストが成膜されたマスクブランクスを用意する.
2. レーザー直接描画装置を用いて基板にパターンを露光する.
3. 現像液(TMAH)とレジスト現像装置を用いて基板を現像し,純水で洗浄する.
4. エッチング液(エスクリーンS-24)を用いてCr をエッチングする.
5. アセトンとウエハスピン洗浄装置を用いてレジストを除去し,純水で洗浄する.

結果と考察 / Results and Discussion

マスクは,その形状と位置に関して0.2μm以上の精度で製作することができた.これは必要精度を満たし,SU-8の型の精度は0.5μmの精度で製作できた.誤差の主な要因はマスクの精度よりも露光時間,エッチング時間,ベイクの温度と時間にあった.このSU-8を用いてPDMSをソフトリソグラフィで製作したときには,流路の製作精度は1μmと目標精度を達成することができた.なお,格子状流路では,PDMSを型抜きするときに流路の一部がちぎれる場合があるが,本研究ではPDMSのベイク温度を比較的低温に設定することで熱応力の大きさを低減し,型抜きを容易にすることに成功した.

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations


図1-1:マスクの原画



図1-2:マスクの原画


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

印刷する
PAGE TOP
スマートフォン用ページで見る