〈解説〉微細精密加工の動向と課題

解説 1
微細精密加工の動向と課題
東京大学名誉教授
木内
学＊
世界的規模で急拡大する高度工業化社会と産業
問題の特質
の多元複相的連関の下、機械、電気、電子、通信、
情報、化学、医薬など、あらゆる産業・技術とそ
の製品・部品の高機能化・高精細化が進んでいる。
（超）微細精密加工の進展に伴い、多くの面か
同時に、MEMS、遺伝子医薬機器、生命支援シ
ら未知の問題・課題が生じている。すなわち、①
ステム、超高速大容量通信端末、先進燃料電池、
被加工素材の微細な内部組織・構造と変形能・変
スパコンと関連機器、ヒューマノイドロボット、
形挙動、②工具・金型・加工機械の微細動加工機
低侵襲医療機器など時代を先導する機器・デバイ
能と被制御特性、③荷重・変位・速度・形状変
ス・ツールの開発に各国がしのぎを削っている
化・その他物理量の微細計測および微細寸法制御、
（図 1）
。かかる先端技術や革新製品に不可欠な素
④被加工素材の超精密位置決め・固定・移送手段、
材および製造プロセスの開発と主導力獲得のデッ
⑤被加工素材と工具・金型の表面および界面の微
ドヒートは加熱する一方であるが、激烈な競争を
細構造および物理化学特性、⑥同界面における微
勝ち抜くためのキーテクノロジーの一つが、
（超）
細摩擦・摩耗・焼付き・凝着・腐食・他の相互作
微細精密加工である。以下、その現状と課題を概
用、⑦製品の微細形状・寸法、機械的・電気的特
説する。
性の微細計測などである（表 1）
。
＊
的とする製品の要求寸法や精度に近づくに従って、
特に、被加工素材中の結晶粒や組織の寸法が目
（きうち まなぶ）：木内研究室 代表
〒108−0014 東京都港区芝 5−30−1 藤和芝コープ 703
TEL : 03−5730−3135 FAX : 03−5730−3136
それら内部構造の異方性や不均一性が加工時の変
形や動きに大きな影響を与えるようにな
り、同様に金型・工具・刃具・加工機械
LSI
テスタープローブ
磁気センサーコア
材質：Ni-W 系
寸法：ピン径 40μm
用途：電子デバイス
検査機器
材質：Cu-Fe 系
寸法：外径 200μm
用途：位置姿勢
制御機器
インクジェット
ヘッドノズル
材質：Ni-W 系
寸法：ノズル径 10μm
用途：プリンター
関連機器
極小スピンドル
超小型
マニピュレーター
材質：SUS 系
寸法：ギアピッチ
30μm
用途：内視鏡等
医療機器
が持つ微細な寸法誤差・ガタ・偏心など
も許容できなくなる。したがって、微細
精密品の製造・加工には、①適切な内部
組織や表層・表面構造を有する素材、②
微細精密形状に適し、耐圧強度・摩耗強
材質：SUS 系
寸法：スピンドル径
120μm
用途：情報端末機器
マイクロコネクター
材質：Ni-W 系
寸法：ピン径 20μm
ピン間隙40μm
用途：電子情報機器
度・耐焼付性・その他の物理化学的特性
に優れた金型・工具・刃具、③被加工素
材に対する超精密微動加荷重・把持・固
定・移送機能を有し、高感度被制御性・
図 1 微細精密加工技術の応用製品（例）
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ロバスト性を有する加工機械システム、
プ レ ス 技 術