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材料製造プロセス

インフラ検査を支えるTMRセンサ生産の為のミニマルMBE装置の開発

東京都

東京電子株式会社

2025年1月24日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 インフラ検査向高精度磁気センサの多品種少量生産に向けたミニマル装置開発と基盤プロセス確立
基盤技術分野 材料製造プロセス
対象となる産業分野 建築物・構造物、半導体、エレクトロニクス
産業分野でのニーズ対応 高機能化(新たな機能の付与・追加)
キーワード インフラモニタリング,高感度磁気センサ,多品種少量半導体製造装置,ミニマルファブ
事業化状況 実用化に成功し事業化に向けて取り組み中
事業実施年度 令和3年度~令和5年度

プロジェクトの詳細

事業概要

東北大学が開発した高感度のTMR(トンネル磁気抵抗効果)センサを基に、インフラ検査向けの高精度磁気センサを開発し、少量多品種生産に対応するミニマル生産装置を確立することを目的としている。センサは鋼材の内部を検出でき、従来の表面検査よりも詳細な検査が可能である。この技術により、インフラ構造物の内部損傷や劣化予兆を検出することで、メンテナンス効率を向上させ、長期的なコスト削減を図る。

開発した技術のポイント

・TMRセンサの高感度化
-内部損傷検出の精度向上
・小型化された真空成膜装置の開発
-高効率な生産が可能
・ミニマル装置を用いた磁気センサ製造のための基盤プロセスの確立
-コスト削減と短納期を実現

具体的な成果

・小型真空容器の開発
-Be-Cu材料のミニマルチャンバへの適用を実現した。
-目標の到達真空度、温度均一性を実現した。
・ミニマル装置としての機能統合
-Be-Cuミニマルチャンバに付帯する膜厚制御、界面制御、絶縁膜成膜を可能とするソフトハードの開発を完了した。
-すべての機能をミニマル規格に収納し、目標の寸法に収まる装置を完成した。
・ミニマル基盤プロセスの確立
-製作したミニマル装置を用いてTMRセンサ積層構造を作製しnmオーダの膜厚制御と界面制御が行えることを断面透過電子顕微鏡評価から実証した。
-磁性膜と絶縁膜の界面は従来のスパッタ法に対しても優位性があり、TMRセンサ特性の改善が可能であることを確認した。

知財出願や広報活動等の状況

真空容器をBe-Cuとし部分冷却することで脱ガス量は1/10に低減できることを実証し、得られた結果は特許出願を完了している。
国内の展示会に定期的に出展し、PRを行っている。

研究開発成果の利用シーン

インフラモニタリングや定期的な非破壊検査に活用され、橋梁やトンネルなどの社会インフラにおける内部構造の健全性確認に利用される。また、将来的には重要な構造物にTMRセンサを設置し、常時インフラ構造物の状態をモニタリング可能になる。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

一連の開発により最終年度にはすべての機能をミニマル規格に収納し、さらに成膜プロセスの自動化も可能とした。これらの取り組みによりミニマル装置として販売可能とした。市場拡大のため、展示会やを活用したPR活動も進行中。

提携可能な製品・サービス内容

製品製造、試験・分析・評価

製品・サービスのPRポイント

鋼材内部の検出が可能な高精度な磁気センサを提供し、従来の表面検査技術に比べてより詳細な検査が可能である。さらに、小型成膜装置による効率的な生産が実現し、少量多品種生産にも対応。コスト削減と短納期化を達成し、幅広いインフラ検査に対応できる技術である。

今後の実用化・事業化の見通し

事業終了後の最初の1年~2年初めは一部ミニマル装置販売企業や研究機関に納入し、装置評価と製造実績をつくる。装置の完成度を高め、同時にPR活動を行う。
2年~3年目はファブシステムに関係している企業への売り込みを推進する。
4年目以降直接販売に関して専任担当者を社内に設け、上記の潜在的な顧客に拡販するとともに、装置のリースを想定した収益化にも取り組む。

実用化・事業化にあたっての課題

・販売価格の低減
・装置のリース、受託成膜事業の確立

プロジェクトの実施体制

主たる研究等実施機関 東京電子株式会社 埼玉事業所・真空技術部
事業管理機関 一般財団法人金属系材料研究開発センター
研究等実施機関 国立大学法人三重大学 みえの未来図共創産官学連携推進部門 中村 孝夫教授
国立大学法人東北大学 大学院工学研究科応用物理学専攻 大兼 幹彦教授
アドバイザー 横河ソリューションズ株式会社
産業技術総合研究所
JR東海株式会社

主たる研究等実施機関 企業情報

企業名 東京電子株式会社(法人番号:1011401007037)
事業内容 製造業: 真空計、質量分析計、真空機器、分析装置、及び電源装置の設計・製造・販売。
社員数 25 名
生産拠点 埼玉事業所、北関東事業所
本社所在地 〒185-0012 東京都国分寺市本町2-22-7
ホームページ https://www.toel.co.jp/
連絡先窓口 代表取締役 黒岩 雅英
メールアドレス kuroiwa@toel.co.jp
電話番号 042-329-5090