MEMS

mems_005_R

MEMSとは

MEMSはMicro Electro Mechanical Systemsの頭文字をとったものです。直訳すれば「微細電気機械システム」と言ったところでしょうか。日本では、MEMSを「マイクロマシン」とか「マイクロメカトロニクス」と同義で言うことがあります。ただ、「マイクロマシン」は可動部品の機械構造と電子回路を持つ微細機械とされ、MEMSは、機械・電子・光・化学などの多様な機能を集積化した微細デバイス全般をさすようになってきているようです。ですがまだこのあたりの定義にはあいまいなところがあるようで、可動構造がないDNAチップなどもMEMSと呼ばれています。

マイクロマシン、マイクロメカトロニクス、MEMSの関係を表したのが下図です。

 mems_006

(国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構http://mmc.la.coocan.jp/research/nedo-pp/misc/mm-kaisetsu.html より)

MEMSの大きさ

MEMSの大きさは、一般的には全長がmm単位で、その部品はµm単位が普通です。MEMS化すると、機械の小型化はもちろん、資源や消費エネルギーの節約、高機能化、低コスト化が進み大きなメリットがあります。小さくすれば性能が犠牲になるような気がするのですが、例えば、熱伝導の変化を検知する場合、検知部分が小さければ僅かの時間で熱変化が起きますので応答速度が速いということになります。小型化は高感度で高応答という性能向上につながるわけです。

mems_007

(国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構http://mmc.la.coocan.jp/research/nedo-pp/misc/mm-kaisetsu.html より)

MEMSはどこに使われている?

身近なところでは、クルマのエアバッグの制御系やTVゲーム機のコントローラー、スマートフォンなどに使われています。その他にもプリンターヘッド、プロジェクターで光を制御するミラーデバイスなど、幅広い分野で活用されています。

スマートフォンだけ見ても、MEMSセンサが大量に使われています。例えば、スマホを90度回転させると縦長の画面から横長の画面に変えるといったことができるのは加速度センサのおかげです。スマホを傾けると加速度の向きが変わることをMEMSセンサが検知するからです。

ところで、iphoneのマイクはどこにあるのと聞かれてすぐに答えられるでしょうか?背面や側面に小さな穴がありますが、それがマイクです。MEMS技術で作られたマイクロフォンで、1~2mm程度しかありません。スマートフォンでは1台に数個のMEMSマイクが使われています。周囲の雑音を抑えるノイズキャンセル技術のためです。さらに、写真を撮るときの手振れを補正するためのジャイロスコープもMEMS技術で作られています。一部のスマートフォンに入っている圧力センサもそうです。圧力センサは30cm程度の微妙な違いの気圧までも測定することできるそうです。

このようにスマートフォンには、近接、地磁気、照度、圧力、気圧、温度、湿度、カラーなど、機種にもよりますが10種類以上のMEMSセンサが内蔵されています。

スマートフォン以外にもMEMSデバイスとしては、HDDのヘッド、DNAチップ、光スイッチ、光スキャナ、ボロメータ型赤外線撮像素子、AFM用カンチレバー、波長可変レーザー、   流路モジュール、光変調器など、広い分野で活用が進んでいます。

 

(執筆中)

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です