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MEMSとマイクロマシン・システムの理工学

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半導体プロセスで作れるものは集積回路だけではありません。いまでは、ミクロンオーダーの微小な「機械」をシリコン基板上に製作可能です。しかも、その機械を駆動し、制御する回路とのモノリシック集積化もできる時代になりました。この技術をMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)と言います。身近な例では、マイクロミラーを用いた画像プロジェクタや、ゲーム機やクルマに搭載するMEMS加速度センサがあります。本研究室では、MEMS技術を光ファイバ通信や画像ディスプレィ、高周波無線通信デバイスなどに応用しています。ここでは最近の研究成果を4点紹介しましょう。

MEMS光スキャナの医療用内視鏡応用

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体の内部を低侵襲観察する医療機器をMEMS技術で製作しています。直径2ミリメートル程度の微小な光スキャナ(振動する鏡)をシリコン・マイクロマシニングで製作し、レンズや光電変換素子(太陽電池)とともに細いガラス管に実装します。体の中に電線を差し込むのは感電や電磁波干渉の危険がありますので、この光ファイバ内視鏡は光によってエネルギ供給して、光で体内の画像を可視化します。MEMSミラーの設計から製作、評価まで、ラボ内で実現可能です。

集積化MEMS設計手法・プロセス手法の研究開発

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MEMSの本来の姿は、微小機械(マイクロマシン)と駆動・制御系のモノリシック集積化にあります。マルチチップサービスを利用して駆動回路LSIを製作し、そのチップをシリコン・マイクロマシニングや金属メッキ技術を用いてポストプロセス(追加工)し、メカとエレクトロニクスを集積化する設計製作技術を開発中です。この技術は将来、回路のマルチチップサービス同様に、広くLSI設計者に開放可能な共通技術プラットフォームに仕上げる予定です。

ロール・ツー・ロール印刷による大面積MEMSディスプレィ

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MEMS化できる材料はシリコンだけではありません。プラスチック・フィルムを使って微小機械を作ることもできます。しかも、ロール・ツー・ロール印刷技術によって大面積化も可能です。厚さ10ミクロン程度のプラスチック・フィルムの表面を加工して、干渉色を静電気で変化できる透過型の可変カラーフィルタを製作中です。このデバイスを用いた大面積フレキシブル・画像ディスプレィや電子看板(サイネージュ)への応用を検討中です。

MEMS高周波スイッチの衛星通信応用

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MEMS技術は無線通信にも応用可能です。特に、波長がミリメートル程度になる高周波数領域(5〜20GHz)では、ミリメートル寸法のメカを使って可変マイクロ波回路を構築できます。たとえば、マイクロ波導波路型のスイッチをMEMS技術で製作して、指向性を電子的に制御できる衛星通信用アンテナを開発中です。他にも、MEMS的に特性を制御できるメタマテリアルを開発中です。

学生へのメッセージ

MEMSは電気、機械、化学、材料力学、流体力学、光学…の複合領域です。また、製作プロセスの構築には、材料特性、半導体プロセスを理解したパズル解法的なひらめきが必要ですし、プレゼンのテクニカル・ドローイング(製図)には、芸術的センスも必要です。しかも、当ラボのメンバーは多国籍(日、仏、米、韓、中、台、…)です。新分野のMEMSで、現代のレオナルド・ダ・ビンチを目指してください。ここでは、手足腰くちアタマの強いエンジニアを育成します。

入試情報


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Last-modified: Thu, 06 May 2010 10:43:51 JST (3058d)