MEMS技術は、マイクロスケール流体力学の重要な要素であり、さまざまな分野での応用が期待されています。このガイドでは、初心者向けにMEMS技術の基本的な概念や用語を解説し、その使い方について詳しく説明します。

MEMS技術とは

MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）技術は、微小な機械構造と電子回路を組み合わせたシステムです。これにより、センサーやアクチュエーターなどの機能を持つデバイスが作成され、さまざまなアプリケーションに利用されています。

MEMSの歴史

MEMS技術の起源は1980年代にさかのぼります。当初は半導体製造技術の進歩によって、微小な機械部品が作成されるようになりました。これにより、センサーやアクチュエーターの開発が進み、現在では自動車、医療、通信など多くの分野で利用されています。

MEMS技術の基本概念

MEMS技術は、微小なスケールでの物理現象を利用しています。以下に、MEMS技術の基本的な概念をいくつか紹介します。

マイクロスケール流体力学

マイクロスケール流体力学は、流体の挙動を微小なスケールで研究する分野です。流体の特性がマクロスケールとは異なるため、特有の現象が観察されます。例えば、粘性の影響が大きくなり、表面張力が流体の挙動に大きな影響を与えます。

センサーとアクチュエーター

MEMS技術を用いたセンサーは、物理的な変化を電気信号に変換するデバイスです。例えば、加速度センサーや圧力センサーがあり、これらは自動車の安全システムやスマートフォンに利用されています。一方、アクチュエーターは、電気信号を使って物理的な動作を行うデバイスで、例えば、マイクロポンプやバルブなどがあります。

MEMS技術の応用分野

MEMS技術は、多くの分野で応用されています。以下に主な応用分野を紹介します。

自動車産業

自動車産業では、MEMSセンサーが安全性や性能向上に寄与しています。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、安定性を向上させます。

医療分野

医療分野では、MEMS技術を用いたセンサーが患者の健康状態をモニタリングするために使用されています。例えば、血糖値センサーや心拍計などがあります。

通信技術

通信技術においても、MEMS技術は重要な役割を果たしています。マイクロミラーやフィルターなどが、データ通信の効率を向上させるために利用されています。

MEMS技術の製造プロセス

MEMSデバイスの製造には、いくつかの主要なプロセスがあります。

フォトリソグラフィー

フォトリソグラフィーは、光を利用して微細なパターンを基板上に転写するプロセスです。このプロセスにより、MEMSデバイスの形状が形成されます。

エッチング

エッチングは、基板の一部を削り取るプロセスです。これにより、必要な形状や構造が形成されます。

薄膜成長

薄膜成長は、基板上に薄い膜を形成するプロセスです。この膜は、センサーやアクチュエーターの機能を持つ