加速度センサーやシリコン基板など、我々の身近で使われているmems技術について

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MEMSとは?

メムス技術を使用した製品の写真

 MEMSとは、Micro Electro Mechanical Systems(微小電気機械システム)の頭文字からメムスと呼ばれています。

 その技術は、プリンターヘッド、自動車のエアバッグ、携帯電話やゲーム機等で使われる加速度センサーや、プロジェクターで光を制御するミラーデバイスなど、幅広い分野における多様な製品の高付加価値化(高機能化、安全化等)を支える必要不可欠なデバイスとして活用されています。

 MEMSの技術範囲として、機械要素部品、センサー、アクチュエータ、電子回路を一つのシリコン基板、ガラス基板、有機材料などの上に集積化したデバイスを指しています。

 他のデバイス工法上の制約や材料の違いなどにより、機械構造と電子回路が別なチップになる場合があります。

 これらを組み合わせるようなハイブリッドの場合にもMEMSと言います。

 主要部分は半導体集積回路作製技術から作りますが、立体形状や可動構造を形成するための犠牲層エッチングプロセスをも含むまでMEMSとなります。

 市場規模が拡大して応用分野も多岐にわたる期待は大きく、日本のものづくり産業の将来の成長に向けた「次世代産業を支える技術」の一つとして挙げられ、戦略的な取組が求められています。

MEMSの定義

MEMS技術の細部の写真

 日本では、MEMSを「マイクロマシン」と呼ぶことがありますが、「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ていて、「MEMS」という場合は、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言うようになっています。

 一般の半導体素子との違いは構造が立体的であり、可動部を有するという点です。しかし、まだMEMSの定義はあいまいな部分があり、可動構造がないDNAチップなどもMEMSと呼ばれています。

 MEMSの大きさは、一般には全長がmmオーダー以下で、その部品はμmオーダーが普通です。

MEMSの市場

年々増加しているグラフ

 2005年度の国内MEMS市場は約4,400億円でありましたが、2010年度には約1兆1,700億円となり、2015年度にはライフケア(医療、健康)、バイオなど新規用途での採用、自動車用途の採用部位の増加や携帯電話・スマートフォン、ゲーム機、デジカメ用で急激に増加により、2兆4,000億円に到達すると予想されています。

 今後もMEMS市場は自動車の他、家電、医療、バイオなど民生・産業用を中心に様々な分野で幅広い適用拡大のための研究開発及び採用が加速すると考えられています。

代表的なMEMSデバイス

  • プリンターヘッド(特にインクジェットプリンタ用)
  • デジタルミラーデバイス(DMD)
  • 圧力センサー
  • HDDのヘッド
  • 加速度センサー
  • DNAチップ
  • ジャイロスコープ
  • 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

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