【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.04.25】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22TU0076
利用課題名 / Title
MEMS磁気アクチュエータの作製とハプティックデバイスへの応用 / Study on Magnetic Actuator for Haptic Device
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku 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）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
アクチュエーター, MEMSデバイス, IoTセンサ
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)
山田 駿介
所属名 / Affiliation
東北大学 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
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
邉見政浩, 森山雅昭
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
TU-154：住友精密TEOS PECVD
TU-056：両面アライナ
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本研究の目的は、VRやスマホ向け小型ハプティックデバイスを作製して、機械的に人体を刺激し、デジタル空間の経験を現実空間に再現する。 マグネティックアクチュエーターは非常に大きな変位と力を発生できが、機械的強度が弱くシリコンが壊れてしまう課題が存在する。そこで、有機物であるパリレンを用いてスプリングを作製し、機械的な強度を向上させたデバイスを作製した。
実験 / Experimental
磁石を電磁力で駆動するためPCB基板上にコイルを作製した。
アライナMA6（TU-056）とDeep RIEプロセスにより、Siウェハにトレンチ構造とホール構造を作製して、パリレンと磁石を埋め込んだ。このとき、TEOS-CVD（TU-154）を用いてSiO2をパリレン上に成膜して、リリース時のフッ酸からパリレンを保護した。裏面からDeep RIEを用いてSiをエッチングしてリリースした。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig. 1に作製したハプティックデバイスを示す。設計通りの形状を作製でき、シミュレーション結果と実験結果がほぼ一致することを確認した。ハプティックデバイスの駆動電流を変化させたとき、振動強度を被験者6名に確認していただいたところ、Fig. 2に示すように駆動電流に応じて3段階の機械的な刺激を発生することができた。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 SEM image of the developed haptic device
Fig. 2 Rating on the intensity of the haptic sensation on a scale of 0 (weak) to 5 (strong) by 6 volunteers with the magnetic haptic device operating at 50 mA, 100 mA, 150 mA, and 200 mA.
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