マイクロ機械、またはマイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）は、微小な機械部品と電子部品が統合されたシステムです。このガイドでは、初心者向けにその基本的な用語や使い方について詳しく解説します。

マイクロ機械とMEMSの基本

マイクロ機械とは、非常に小さな機械部品を指し、通常は1ミリメートル以下のサイズで設計されています。これらの部品は、センサーやアクチュエーターなど、さまざまな用途に使用されます。マイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）は、これらの機械部品と電子部品を組み合わせたもので、より複雑な機能を持つデバイスを作成することができます。

MEMSの構造

MEMSは、主に以下の三つの要素で構成されています。

センサー

センサーは、環境からの情報を収集する役割を果たします。例えば、温度センサー、圧力センサー、加速度センサーなどがあります。これらは物理的な変化を電気信号に変換し、データを処理するための基盤を提供します。

アクチュエーター

アクチュエーターは、センサーからの信号に基づいて物理的な動作を行う部品です。例えば、モーターやスピーカーなどがこれに該当します。アクチュエーターは、デジタル信号を受け取ることで、機械的な動きを実現します。

電子回路

電子回路は、センサーとアクチュエーターを連携させる役割を果たします。これにより、データの処理や制御が可能になります。MEMSデバイスは、通常、シリコン基板上に構築され、非常に高い集積度を持っています。

MEMSの応用分野

MEMSは、さまざまな分野で利用されています。以下にいくつかの代表的な応用例を挙げます。

自動車

自動車業界では、MEMSセンサーが衝突防止システムやエアバッグの展開などに使用されています。加速度センサーやジャイロスコープは、車両の動きを正確に測定し、安全性を向上させるために重要です。

医療

医療分野では、MEMS技術が診断機器や治療機器に利用されています。小型化されたセンサーは、体内の生理的データをリアルタイムで監視することが可能です。さらに、薬剤の投与を制御するためのアクチュエーターも重要な役割を果たします。

通信

通信技術においても、MEMSは重要な役割を果たしています。例えば、MEMSスイッチやフィルターは、通信信号の処理や制御に使用され、高速かつ高効率なデータ通信を実現します。

MEMSの製造プロセス

MEMSデバイスの製造は、通常、半導体製造プロセスに基づいています。以下のステップが一般的です。

フォトリソグラフィー

フォトリソグラフィーは、シリコン基板にパターンを形成するための技術です。光感応性材料を使用して、特定のデザインを基板に転写します。

エッチング

エッチングは、基板の不要な部分を除去するプロセスです。化学薬品やプラズマを使用して、特定の領域を削り取ります。

薄膜成長

薄膜成長は、基板上に薄い層を形成するプロセスです。