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Japanese

THE・高専

THE 高専@GAKKO

THE 高専
高等専門学校の学生による
研究発表会・展示

 

SEMICON Japan 2016の出展者がスポンサーとなり、

高等専門学校の学生へ研究発表の場を設けました。

学生に半導体業界に対する理解を深めてもらう企画です。

高専生の若きエンジニアによるアイデアにあふれた技術や研究成果が展示されます。

 

 

学校名
研究発表内容

茨城工業高等専門学校

電子制御工学科

SiCウエハの混合砥粒砥石を用いたELID研削加工特性

ELID研削法とは、研削加工中にメタル系砥石の加工面を電解しながら研削を行う加工である。電解によるドレッシング効果により目づまりがなく高効率な加工が可能で、微細砥粒砥石においても高品位な加工が可能となっており、金型やレンズ、セラミックスなどの硬脆材料に用いられている。さらに、半導体材料やバイオマテリアルなどに対応する環境対応型ノンメタル砥石が開発され、導電性を有するラバーボンド砥石においては、そのラバーの弾性効果により数nmRaの超精密加工が可能となっている。昨年度の展示会では、導電性ラバー砥石表面の酸化架橋による硬化を目的として酸素ナノバブルを混合した研削液を用い2"SiCウエハのELID研削加工を行い、#400ラバーボンド砥石により加工面粗さがRa8nmとなったことを報告した。本年度は、昨年度の展示会にてご要望の多かSiCウエハの薄化および複合砥粒砥石を用いた研削加工結果について報告する。

香川高等専門学校 詫間キャンパス

電子システム工学科

M2Mセンサシステムを活用した高齢者見守り
【PVDF高感度呼吸センサを用いた安心・安全な高齢者ケアシステム】

高齢者ケアシステムイメージ図2

高齢者ケアシステムイメージ図1 急速に高齢化が進む日本では、団塊の世代が後期高齢者となる2025年問題を抱えるに至っており、高齢者が安心・安全に生活できるケアシステムの開発が望まれている。
しかし、高齢者への負担が少なく、かつ高感度に身体状態を把握することが可能なセンサやシステムは今のところ実用化されていない。
我々の研究室では、睡眠時無呼吸症候群のスクリーニングテスト用に、PVDF圧電フィルムを使用した呼吸センサの開発を行っており、今年度は従来の呼吸センサを大幅に改良し、高齢者に負担の少ないセンサを開発した。また、改良した呼吸センサは単独で呼吸、心拍、体動の3つの状態を測定可能であることを確認した。
さらに、簡単・正確に高齢者の身体状態をモニタするため、M2Mセンサシステムを活用し、呼吸センサの信号をスマートフォン、タブレット、パソコンに表示し、高齢者の活動状況を確認できるようシステムを開発した。

 

大阪府立大学工業高等専門学校

メカトロニクスコース

「見える化」が拓くものづくりの世界

現在の研究課題は、ものづくりに貢献できる種々の「見える化」技術であり、SEMICON当日は、疑似体験,3次元シミュレーションおよび拡張現実感に関する研究成果を体験型デモコンテンツとして展示する。疑似体験コーナーでは、カメラを搭載したロボットとヘッドマウントディスプレイを連動させることで、ロボット視点で操作が可能なシステムを展示する。また、3次元シミュレーションについては、古典物理学に基づいて考案された原子モデルを対象とし、一般の方々に量子力学への興味を抱いてもらうために開発したインタラクティブ性の高いシミュレーションソフトウェアを展示する。さらに、拡張現実感のコーナーでは、マイクロソフト社が開発したKinectを用いてジェスチャーに音情報を付与する「音のAR」や仮想旅行を体感できるシステムなど、今後、普及が期待されているエンターテインメント技術を展示する。

沖縄工業高等専門学校

情報通信システム工学科

ドローンを用いたITS 融合ネットワークの構築

本研究は、沖縄地域性にあった完全自律型電動ヘリコプタ(ドローン)で取得した画像データを、高信頼・低遅延のアドホックネットワークを介してセンターに収集し、収集した画像データをビッグデータ解析して、特徴抽出や異常抽出を行うことで、生活に必要な情報をタイムリーかつ経済的に提供し、沖縄地域振興に資することを目的とする。本提案の特徴は、固定的なネットワークでなく、アドホック的にネットワークを形成できるので、即応性を有するほか固定費がかからない。また、本提案のシステムは、災害発生時には現場でダイナミックにネットワークの設定が可能であり災害状況の伝達、平時には、渋滞状況、海岸線の環境保全や農作物育成状況の観測などに適用できる。地上の天候の影響を受けやすい地球観測衛星や高額な経費がかかる航空機による観測のデメリットを解決したリモートセンシングを可能とするものである。本提案では、①ドローンと車両間及び車車間、路車間を連携した高信頼・低遅延アドホック通信技術、②ドローンまたは車両で撮影した情報の高効率画像処理技術、③ドローン用バッテリの充電や交換を行う車載式の移動ヘリポート機能を有する運用支援車載システムの3つの要素研究から構成され、最終的には3つを統合したシステムを構築する。本年度予算を獲得し、本格的な実験をはじめたところである。

マイクロ波を用いた超省エネ型高温還元反応の研究

資源エネ庁の2014年白書データから、日本全体の全エネルギー消費は14.3×10^18J/年であり、そのうち、産業部門が占める割合は42.6%である。産業部門における鉄鋼・化学分野のエネルギー消費の割合は63%であることから、日本全体のエネルギー消費に対して、鉄鋼・化学分野のエネルギー消費は27%である。今、まさに、経済活動とCO2排出を両立させる技術が必要とされている。鉄をはじめとする素材産業は国内製造業のサプライチェーンの「起点」ともいえる重要な存在である。この「起点」に、従来の化石燃料由来のエネルギーではなく、「マイクロ波エネルギー」を導入することにより新たな「マイクロ波利用産業」を創出し、これを従来技術では打破出来なかった鉄鋼業・化学工業・非金属業の革新的省エネルギー及びCO2削減の切り札として産業界に展開したい。マイクロ波化学は、迅速な化学反応、合成物質の収率の高さ、均熱加熱、特殊効果を持つことが知られ、省エネルギー技術・熱源代替技術として、鉄鋼・化学などの素材産業におけるCO2削減の切り札として注目されている。本研究では、マイクロ波による酸化スカンジウムの還元について検討をおこなったのでその結果について報告する。

和歌山工業高等専門学校

電気情報工学科

世界初の低環境負荷型CATS薄膜太陽電池の作製

地球温暖化問題、エネルギー資源枯渇問題の解決のために再生可能エネルギーの活用が重要であり、世界中で太陽電池の導入が進んでいる。現在、主流となっているシリコン結晶系太陽電池は、高品質シリコンの資源量の問題から将来的に世界の電力を賄えず、シリコンに代わる新たな太陽電池が必要である。そのため薄膜系で20%を超える光電変換効率を達成しているCu(In,Ga)Se2系化合物太陽電池が製品化され普及してきているが、希少金属であるインジウムやガリウムを利用しているため、将来的な不安要素を抱えている。
そこで、近年、資源が豊富で環境に優しい材料を用いたCu2SnS3太陽電池が研究開発されている。Cu2SnS3の特徴は,その構成元素がベースメタルとして地殻中に豊富に存在することやいずれの元素も毒性が極めて低いことにある。しかしながら、太陽電池に用いられているCu2SnS3はバンドギャップが0.93eVと報告されており、シリコンのバンドギャップ1.1eVよりも小さく、高効率化のためにはバンドギャップを増大させることが課題となっている。一方、Ag2SnS3のバンドギャップは1.26eVと報告されており、太陽光スペクトルとの整合の観点から、シリコンより優れた物性値となっている。また、Agは抗菌作用もあり環境にやさしい材料である。
そこで本研究では、Cu2SnS3のCuの一部をAgに置換させた(Cu,Ag)2SnS3(本化合物をCATSと略す)に着目し、薄膜太陽電池への応用を目指している。現在までにCATS太陽電池の作製は世界中で報告されていないこともあり、新規に取組むものである。特に、太陽電池は半導体製造技術を基礎としており、日本が得意とする技術分野であることからも価値ある探索課題であると捉えている。本研究室で、CATS薄膜の作製条件を種々検討し、太陽電池を試作した結果、変換効率4.07%の世界初のCATS薄膜太陽電池を実現できた。本展示では、CATS薄膜太陽電池の作製装置を用いた製造工程や評価装置を用いた評価方法についても紹介する。

熊本高等専門学校

制御情報システム工学科

画像処理による動体検出を用いただるまさんが転んだロボット

科学の祭典熊本大会において、来場者の子供たちを喜ばせるためのものづくりを行った。この企画は、東京エレクトロン九州の技術者の方と熊本高専の学生が共同でものづくりに取り組むプロジェクトであり、イベント当日にはステージ発表とブースでの体験コーナーを実施するものである。今回、製作したものは、だるまさんが転んだの鬼の役割を務めることのできるロボットであり、振り向き動作とプレイヤーが動いたことを検出する機能を持っている。子供たちが喜ぶように見た目もくまモンにするために、キャラクターの利用申請も行った。過年度の取り組みと比較して、製作開始前のアイデアプレゼンを行うなど、技術者の方との繋がりを強化することで、画像処理やマイコンを使った制御など、製作物の技術的なレベルの向上にもつながった。

阿南工業高等専門学校

電気電子工学科

タッチパネルLEDディスプレイと新型トランジスタ「ダイスター」を用いた応用機器

写真:阿南工業高等専門学校<タッチパネルLEDディスプレイ>
フルカラーLEDにおいて、緑LEDの光のエポキシ樹脂への反射光を、赤LEDを光センサに用いて通常時と指で触ったときの光強度の変化を検出することでタッチパネル動作ができる。昨年度出展したものは、ディスプレイ全体同色点灯しかできなかったが、色選択機能を付けフルカラー描画できるようにし、大規模化、安定性を向上させたものを出展する。

写真:阿南工業高等専門学校<新型トランジスタ「ダイスター」を用いた応用機器>
共同研究者である香川大学名誉教授岡本氏は、2010 年、フォトダイオードとLEDを密着させるだけで従来の接合型トランジスタと同等の増幅作用を持つ新型トランジスタ(ダイスター)を発明した。ダイスターは、接続を変えるだけでpnp型、npn型のどちらでも使用でき、pnpnの4層構造にしなくてもトランジスタと同じ構造でサイリスタが実現できる。ダイスターを用いたオーディオアンプ、調光器、パワーダイスターを用いたモーター制御等の実演装置を展示する。

舞鶴工業高等専門学校

専攻科 総合システム工学専攻 電気電子システム工学コース

電力用半導体の動作環境改善の研究

電力用半導体の動作環境改善について2つの研究を紹介する。

1.MOS型FETの寄生ダイオードの逆回復時間対策
MOS型FETは電力用半導体として広く使用されているが、寄生ダイオードの逆回復時間が長いという欠点がある。そのため、寄生ダイオードが導通する回路方式ではスイッチング損失が増加するという問題点があった。本研究では寄生ダイオードの導通が避けられない双方向チョッパ回路において寄生ダイオードの逆回復時間が長くてもスイッチング損失が発生しない回路方式を提案する。

2.電力用半導体素子のサージ電圧発生メカニズムの研究
電力用半導体素子を高速でスイッチング動作させるとサージ電圧の発生が避けられない。サージ電圧発生のメカニズムは複雑でありその対策はカットアンドトライに頼ることが多い。本研究ではDC/DCコンバータを例としてサージ電圧の発生メカニズムを詳細に検討し、サージ電圧対策を効果的に実施できるように改善することを目的としている。

宇部工業高等専門学校

機械工学科

 

液滴輸送機構を有する機能性伝熱面のデバイスへの応用展開

近年、半導体集積回路技術に代表されるMEMS技術が大きな発展を遂げており、熱工学分野においても本技術を応用したナノ・マイクロスケールの伝熱促進技術が注目されている。ナノ・マイクロスケールにおいては重力などの体積力よりもむしろ表面張力などの表面力が支配的となり、いわゆる界面抵抗が重要となる。これまでに、凝縮伝熱促進のために、界面支配型のマイクロスケールの微小液滴を活用する機能性伝熱面の製作を行ってきた。そこでは濡れ性こう配による機能化に基づいて、液滴の積極的離脱効果を付与している点に大きな特徴がある。この濡れ性こう配とは、液滴前後の接触角差によって液滴を輸送することができる機構であり、表面張力が支配的なマイクロスケールにおいて、液滴を積極的に排除することが可能になると考えられる。本研究では濡れ性こう配を活用したプレート型ヒートパイプの製作を行うために、機能化による流動抵抗低減効果を評価した。

 

 

THE高専@SEMICON Japan 2016

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