バーチャルラボツアー

バーチャルラボツアー

このページでは，普段なかなか見ることのできない研究室の様子を，バーチャルで見学できるよう写真を使って説明していきます．

研究室ってどんなところ？

下の写真は，主にものづくり（専門用語で実装と呼んだりもします）を行う装置群をまとめた部屋の入り口です．さあ，バーチャルラボツアーのはじまりです．

ドアを開けてまず目に飛び込んでくるのは，アクリル板のパネル達です．これはクリーンブースと呼ばれる，チリやホコリが外界に比べて少ない状態に保たれている小部屋です．天井に空気をろ過するフィルタが装着されていて，空気をきれいにしてブース内に送っています．

右側のクリーンブースのドアを開けてみました．中はこのようになっています．スマートフォンやゲーム機などの電子機器の中には，基板と呼ばれる板が入っていて，その板には大小様々な部品が搭載されています．このクリーンブースでは，そのような部品のうち，特にサイズの小さな部品を基板に搭載するための装置群が配置されています．

これはフリップチップボンダと呼ばれる装置です．数マイクロメートル程度の高い位置精度で，基板上に電子部品を載せるために使います．パソコン上のソフトで位置を設定すれば，あとは自動的にこの装置が作業してくれます．

これはエポキシダイボンダと呼ばれる装置です．上記フリップチップボンダと同じことができますが，こちらは写真右下のアームを手動で操作して位置合わせや電子部品搭載を行います．電子部品搭載以外にも，はんだペーストの塗布にも使います．

エポキシダイボンダで作業している様子を覗いてみましょう．サイズ感が伝わりにくいですが，例えば青色の部品の長辺の長さは1.6mmです．かなり小さいことがわかりますね．丈夫に見える灰色の筒状の部品で部品を吸着して所望の位置に配置します．360度自由に回転するので，向きの調整も可能です．

これはワイヤボンダです．ICという言葉を聞いたことがある方も多いと思いますが，大半のICは半導体チップとパッケージと呼ばれる半導体を収納するケースで構成されています．その半導体チップと，パッケージの間の電気配線を行うための装置です．その配線には直径２０マイクロメートル程度の髪の毛よりも少し細い太さの金ワイヤが使われています．

作業の様子を覗いてみましょう．写真上部の灰色の部品を，写真中央にある金色の基板に当ててワイヤを打ちます．

この装置で作業したワイヤは，顕微鏡で見るとこのように見えます．縦に４本の線が見えますが，それがワイヤボンダで下の基板に取り付けた金ワイヤです．

これはバンプボンダです．先程のワイヤボンダと同じく金ワイヤを使います．ワイヤボンダでは半導体チップと，パッケージの間の電気配線は線状でしたが，バンプボンダでは点状の突起を作って電気的な接続を行うための金バンプとよばれる金のボールを作り，基板に打ち付けます．

作業の様子を覗いてみましょう．写真上部の白色の部品を，写真中央にある金色の基板に当てて金バンプを打ちます．

この装置で作った金バンプは，顕微鏡で見るとこのように見えます．大きさは直径６０マイクロメートルくらいです．基板に打ち付けているので，少し縦に凹んでいますね．このように，顕微鏡でみないとわからないサイズの細かな作業を行うため，チリやホコリが基板上についてしまうと配線の接続不良の原因になってしまいます．だからクリーンブース内に置かれているんですね．

さあ，次のクリーンブースに移りましょう．

こちらのクリーンブースには，プローブステーションと呼ばれる装置が置かれています．プローブと呼ばれる針を，半導体チップに直接当ててその電気特性を計測するための装置です．顕微鏡で針先の様子を観察しながら，慎重に半導体チップに接触させます．

クリーンブースの外には，はんだこてや小型ボール盤，工具ラック，消耗品棚が配置されています．各種一般工作作業を行うための作業机もあります．

違う部屋に移動しましょう．今度は学生居室です．西川・大畠・吉田研究グループの合同部屋になっています．

中はこのような様子です．各自の机が配置されています．冷蔵庫や電子レンジ，ソファもありますので飲料の保管，弁当の温めなどもできますよ．

次は主に測定機材を置いている部屋を見学してみましょう．

測定機を収納するラックです．電波の測定に必要な機材が多数収納されています．

これはベクトル・ネットワーク・アナライザと呼ばれる測定機です．アンテナやフィルタ，アンプなど電波を使う通信・電力伝送システムで使われるハードウェアの計測を行う装置です．

この部屋には，電磁界シミュレーションや回路シミュレーションを行うワークステーションと呼ばれる大型のパソコンも置かれています．冷却のためのファンの音が響きます．そのため，冬でも暖房は不要で室温は２０度以上になります．

ワークステーションの反対側には，電波暗室と呼ばれる小部屋があります．この部屋の中には，外界の電波が侵入することはできません．そのためスマートフォンを以て中にはいると圏外になります！

電波暗室の中には，電波吸収体と呼ばれる電波のエネルギーを吸収してしまう特殊な物体が床，天井，壁全てに貼り付けられています．黒色のトゲトゲに見えるものが電波吸収体です．この部屋の中でアンテナ特性を測ったり，ワイヤレス電力伝送の実験をしたりします．

さあ，バーチャルラボツアー最後の部屋です．

この部屋には基板加工機が置かれています．電子機器の中で使われる基板の銅箔パターンを機械的に加工して，アンテナ，アンプ，フィルタなどの基板が製作できます．

基板加工機で加工した基板です．これはログペリオディックアンテナと呼ばれるアンテナですね．

いかがでしたか？研究室ってどんなところなのか，なんとなくイメージがつかめたでしょうか．吉田研究室に配属された学生さんは，所定の訓練を受けて合格すれば自由に使うことができます．バーチャルラボツアーで紹介したとおり，多くの装置を保有していますので，特に不自由なく研究を遂行することができます．ご不明な点などはお気軽にお問い合わせ下さい．