茨城大学
工学部
知能システム工学科

顔写真
教授

周 立波

シユウ リツパ
ZHOU Libo

経歴

  1. 東北大学・工学部・助手 1991/04-1995/03
  2. シンガポール国立生産技術研究所・上級研究員 1995/04-1998/11
  3. 茨城大学・工学部・助教授 1998/12-2007/06
  4. 茨城大学・工学部・教授 2007/07-現在

学歴

  1. 東北大学 工学研究科 精密工学専攻 博士前期 1988/03 修了
  2. 東北大学 工学研究科 精密工学 博士後期 1991/03 修了

学位

  1. 工学修士 東北大学 1988/03
  2. 工学博士 東北大学 1991/04

教育・研究活動状況

当研究室(nLab)は,ものづくり・生産技術(Manufacturing and Production Engineering)関連の実学とその応用技術を開拓しています.特に微細・精密加工(Micro and Precision Engineering)に関する研究成果が国内外から高く評価されています.
  現在は,(a)半導体・光学材料の完全表面創成, (b)バイオ・メカトロニクス,(c)ナノ微細加工,(d)プロセスのモデリング&シミュレーションの四分野における基礎および応用研究を精力的に取り組んでいます. また,地域活性化事業,産・学・官連携および学・学連携にも力を入れています.
  人材と知財の創出を通して,社会発展に貢献することをnLabの活動方針としています.

研究分野

  1. マイクロ・ナノ加工技術
  2. 精密工学・生産工学
  3. 知能機械学・機械システム

研究キーワード

  1. 精密工学,微細加工

研究テーマ

  1. 固定砥粒による無歪み研削加工(CMG) シリコンウエハの完全表面創成 2001-現在
  2. 大口径シリコンウエハの薄片化加工 10um以下の大口径シリコンウエハの薄片化加工技術 2002-現在
  3. デジタルフィルタの開発 2008-現在
  4. 大口径SiウエハのOne-stop加工機械及び加工技術の開発 2000-現在
  5. Meso-Micro Mechanical Manufacturing (M4) 2001-現在
  6. 画像処理,制御 2004-現在
  7. 画像援用加工と制御 CCDカメラからの2D画像情報に基づき,3D形状認識,計測及びそれに基づく制御など 2002/04-現在
  8. バイオ操作用自動マイクロマニピュレーションシステムの開発 バイオエンジニアリングに必要な自動マニピュレーションシステムを開発する。 2001-2004
  9. 超高速材料除去に関する研究 1999-2001
  10. 超磁歪材料とその応用に関する研究 1998-2001

共同・受託研究希望テーマ

  1. マイクロ超精密加工技術の開発 産学連携等、民間を含む他機関等との共同研究を希望 受託研究,共同研究
  2. 固定砥粒による無歪み超精密加工 産学連携等、民間を含む他機関等との共同研究を希望 受託研究,共同研究
  3. 各種ウエハ加工技術 (キーワード) ウエハ,研削加工 産学連携等、民間を含む他機関等との共同研究を希望 技術相談,受託研究,共同研究
  4. 特殊加工(Laser machining, Micro EDM) 産学連携等、民間を含む他機関等との共同研究を希望 受託研究,共同研究
  5. 画像認識と自動制御 産学連携等、民間を含む他機関等との共同研究を希望 受託研究,共同研究

競争的資金等の研究課題

  1. 単結晶サファイアの「機械+化学」ハイブリッド先進加工および評価技術の開発 科研費 基盤研究(A)一般 日本学術振興会 科研費 2015/04/01-2019/03/31 近年LEDの需要の急増に伴い,基板材である単結晶サファイアウエハの高能率,高精度加工に加えて高品位な加工技術が求められている.申請者らは基盤研究(B)の成果をさらに発展させ,研削プロセスに化学反応を融合したCMG(Chemo-Mechanical Grinding)技術を基盤に,ハイブリッド送り機構を具備した先端加工機械を開発し,単結晶サファイアウエハの形状精度,加工能率と表面品位を並立したOne-stop超精密・無欠陥加工技術及びその評価技術を開発,確立する.
  2. トライボ圧縮静水圧による局所的材料硬化を活用した高品位切削法の新開発 科研費 基盤研究(C)一般 日本学術振興会 科研費 2015/04/01-2017/03/31
  3. 物理特性を能動的に利用した機能材料高品位加工技術の探索 科研費 萌芽研究 日本学術振興会 萌芽研究 2015/04/01-2017/03/31 携帯電話など無線通信用SAWフィルタに用いるイルメナイト型結晶のLiTaO3やLiNbO3は自発分極を有する強誘電体であり,極めて脆い機械特性に加えて,圧電効果や焦電効果を併せ持つ.加工時の応力状態や熱変動により強い内部電界が発現し,クラックや割れ等を誘発する恐れが加工プロセスの大きな問題になっている.本研究は,加工中の割れの一因である圧電効果と焦電効果の抑制,除去,さらに能動的に利用する方法を探索し,強誘電体の高品位加工の基盤技術を開発する.
  4. ピコ秒レーザによる単結晶ダイヤモンド工具刃先成形とテクスチャリングによる長寿命化 科研費 基盤研究(C)一般 学術研究助成基金助成金 2013/04/01-2016/03/31 精密切削用単結晶ダイヤモンドバイトの先端は,現在でも職人の手によるダイヤモンド砥粒を用いた研磨(研削)により製作ないし再研磨されている.本研究では,それ対する超短パルスレーザによる液中アブレーション加工の実用性を明らかにする.そこでは,得られたダイヤモンドバイトにより合金材料を実切削し,工具形状転写 性や耐摩耗性などの性能評価も試み,本手法の有効性を明らかにする. さらに,潤滑性向上のために超硬工具などでは試みられている工具表面へのマイクロテクスチャリングを,超短パルスレーザを用いて単結晶ダイヤモンドバイト表面にも導入し,まだ検討も解明もされていないダイヤモンド切削工具表面におけるマイクロテクスチャリングの効果も明らかにする.
  5. 複雑形状管内の非接触駆動研磨除染方式の考案と装置の開発に関する研究 科研費 萌芽研究 日本学術振興会 学術研究助成基金助成金 2012/04/01-2014/03/31 本研究は,音響浮揚(Acoustic Levitation)の原理に基づいて,音波により非接触で粒状除染剤を駆動し,制御可能な運動を与えて複雑形状の管内の研磨・除染を行なう方法の考案及び装置の開発を目指す.  福島第一原発の事故以来,配管内の放射線物質の除染が急務になっている.従来の方式は,除染剤の相対運動を与えるため機械式の回転運動や直線運動機構が不可欠で,複雑の配管には対応できない.本研究では,音波を使った粒状の除染剤の浮遊と運動の制御方法を考案し,機械運動機構を必要としない全く新しい研磨除染方式を実現する.

著書

  1. Advances in Abrasive Technology XII Han Huang, Liangchi Zhang, Jun Wang, Zhengyi Jiang, Libo Zhou, Xipeng Xu and Tsunemoto Kuriyagawa Trans Tech Publications 2009/09 0-87849-314
  2. Advances in Abrasive Technology XI Tsunemoto Kuriyagawa, Libo Zhou, Jiwang Yan and Nobuhito Yoshihara Trans Tech Publications 2008/10 0-87849-364-3
  3. [1.5 大口径シリコンウェーハの超精密研削], ”超精密加工と非球面加工”(分担) 周立波(分担) NTS 2004/07
  4. マイクロマシン技術総覧(共著) 周立波 産業技術サービスセンター 2003/01
  5. Advanced Automation Techniques in Adaptive Material Processing(共著) Xiaoqi Chen, Zhiming Gong, Han Huang, Shuzhi Ge, Libo Zhou World Scientific Publishing Co. 2002/09

論文

  1. 研究論文(学術雑誌) 共著 Theoretical analysis on effects of grain size variation Libo Zhou, Yutaro Ebina, Ke Wu, Jun Shimizu, Teppei Onuki, Hirotaka Ojima Precision Engineering Elsevier Online 2017 10.1016/j.precisioneng.2017.04.010 Grinding wheels consist of abrasive grains, bonding materials and porous, which are specified by five factors; type of grain, size of grain, bonding material, bonding strength and grain concentration or volume fraction of grain. The grain size is represented by the mean diameter/radius of grains. However, the abrasives in a grinding wheel are randomly scraggly in size and shape. There is no particular aspect to regulate the variation in grain size. This paper addresses, via a theoretical analysis on the distribution of grain size, the average volume of a grain, the number of grains contained in a specific volume of the wheel, the number and protrusion distribution of grains exposed in a wheel working surface and the fraction of effective grain, when the grain size varies. The effect on the resultant finished surface roughness is also discussed.
  2. 研究論文(学術雑誌) 共著 Study on the potential of chemo-mechanical-grinding (CMG) process of sapphire wafer Ke Wua, Libo Zhoub, Jun Shimizu, Teppei Onuki, Takeyuki Yamamoto, Hirotaka Ojima and Julong Yuan The International Journal of Advanced Manufacturing Technology Springer 91/ 5-8, 1539-1546 2017/07 10.1007/s00170-016-9836-1 This paper aims to study the potential of CMG in manufacturing of single crystal sapphire wafers. The basic material removal mechanism in terms of chemical effect and mechanical effect in CMG process has been analyzed based on experiment results of two different kinds of CMG wheels. The experiment results suggest that chromium oxide (Cr2O3) performs better than silica (SiO2) in both material removal rate (MRR) and surface quality. It also reveals that, no matter under dry condition or wet condition, CMG is with potential to achieve excellent surface quality and impressive geometric accuracy of sapphire wafer.
  3. 研究論文(学術雑誌) 共著 シリコンウェハ変形による加工変質層残留応力の評価,-有限要素法を用いた数値シミュレーションによるウェハ変形メカニズム解明- 髙橋清樹,周 立波,清水 淳 精密工学会誌 精密工学会 83/ 5, 426-432 2017/05 10.2493/jjspe.83.426 有限要素法による数値シミュレーションを用いて,加工変質層の残留応力によるウェハ変形メカニズムの解明を試み,残留応力と反り変形量の関係を検討した.微小変形の範疇では球面たわみ形状を示すウェハが,厚さを超えるたわみレベルでは変形形態を一変させ,最終的には大きな円筒変形に達する.本研究では,球面変形から円筒変形までそのたわみ量を残留応力と関連付け,簡易的な残留応力の評価手法を提案すると同時に,座屈変形の臨界条件や単結晶Siの結晶方位が及ぼす影響を明らかにする.
  4. 研究論文(学術雑誌) 共著 ナノ接触実験結果と酸化膜の影響を考慮したすべり摩擦の分子動力学シミュレーション 清水 淳,周 立波,小貫哲平,尾嶌裕隆,三輪紘敬,南部俊和 トライボロジスト 61/ 12, 845-859 2016/12
  5. 研究論文(国際会議プロシーディングス) 共著 Study on micro EDM deposition in Ar atmosphere Itaru Takahama, Takeyuki Yamamoto, Jun Shimizu, Libo Zhou, Teppei Onuki and Hirotaka Ojima Proceedings of 16th International Conference on Precision Engineering (ICPE2016) JSPE 1-2 2016/11

研究発表

  1. 口頭発表(一般) Study on micro/nano-indentation of typical soft-brittle materials ICPE2012 2012/11/10
  2. 口頭発表(一般) Molecular Dynamics Simulation of Metal Cutting with Local Hydrostatic Pressure Field Formation ICPE2012 2012/11/10
  3. 口頭発表(一般) Study on grinding processing of sapphire wafer ISAAT2012 2012/09/26
  4. 口頭発表(一般) 静水圧場生成型切削工具の開発(第2報)-分子動力学シミュレーションによる平板治具設計- 2012年度精密工学会秋季大会 2012/09/13
  5. 口頭発表(一般) ナノインデンテーションにおけるデータ解析手法 ABTEC2012 2012/08/29

知的財産権

  1. 特許 精密加工装置および精密加工方法(特願2005-226419) 特願2005-226419 2005
  2. 特許 精密加工方法(特願2005-107821) 特願2005-107821 2005/04/04
  3. 特許 セメンタイトを用いたマイクロマシン用微小機械部品及びその製造方法 特願2004-119961 2004 特開2005-297159
  4. 特許 精密加工装置および精密加工方法(特願2004-380782) 特願2004-380782 2004/12/28
  5. 特許 姿勢制御装置および精密加工装置(特願2004-379810) 特願2004-379810 2004/12/28

受賞

  1. 120周年記念功労者賞 2017/11
  2. Docotr's Professor of the Year 2013/07/17
  3. Master's Professor of the Year 2013/07/17
  4. Master's Professor of the Year 2012/07/19
  5. Master's Professor of the Year 2011/06

担当授業科目

  1. マイクロナノシステム(Aコース)
  2. マイクロナノシステム(Bコース)
  3. 超精密工学
  4. 生産加工学(Aコース)
  5. 生産加工学(Bコース)

所属学協会

  1. China Society of Mechanical Engineering 2007-現在
  2. International Committee for Abrasive Technology 2003-現在
  3. American Society of Precision Engineering 1996-現在
  4. 日本機械学会 1993-現在
  5. 砥粒加工学会 1991-現在

委員歴

  1. (公社)砥粒加工学会 理事,国際交流委員長 2017/04/01-2019/03/31
  2. 日本機械学会 生産加工・工作機械部門 第95期部門運営委員 2017/04/01-2018/03/31
  3. 日本機械学会 英文ジャーナルEditor 2016/04/01-2018/03/31
  4. (公社)精密工学会 理事,国際交流委員長 2016/04/01-2018/03/31
  5. 日本機械学会 生産加工・工作機械部門 第94期部門運営委員 2016/04/01-2017/03/31

報道出演・資料(DB等)提供

  1. 日刊工業新聞 新聞 2006/11/01
  2. 日刊工業新聞 新聞 2005/05/20
  3. 研磨剤新報 新聞 2002/10/15
  4. 日本経済新聞 新聞 2002/10/04
  5. 茨城新聞 新聞 2002/09/07