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2007 Fiscal Year Annual Research Report

MEMS共振子の熱弾性振動減衰特性の解明

Research Project

Project/Area Number 19560088
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

松本 敏郎  Nagoya University, 大学院・工学研究科, 教授 (10209645)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高橋 徹  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (90360578)
Keywords電子デバイス・機器 / マイクロ・ナノデバイス / MEMS共振子
Research Abstract

共振器,フィルタなどの振動するMEMS機器においては,振動エネルギーの損失が共振子,センサ,高周波通信機,ジャイロスコープなどにおける実用上の障害となる.したがって,MEMS機器の振動エネルギー損失の支配的な要因を見出すことは重要なテーマとなっている.そこで本研究では,MEMS共振器およびマイクロSAW共振子振動の熱弾性減衰特性を圧電連成熱弾性振動理論に基づき解明し,高性能なMEMSデバイスの設計指針を与えることを目的として,平成19年度は以下のように必要となる解析法の開発を行った.
(1)最終的に熱弾性の効果を評価するには,MEMS共振器およびマイクロSAW共振子振動は材料の結晶方位を考慮に入れ異方性の材料定数を考慮した解析が必要となる.まず,異方性の圧電体に対する定常振動解析法を境界要素法により定式化した.異方性の材料定数に対しては,基本解を閉じた形で得ることができないため基本解の計算時間が大きくなってしまう問題があったが,基本解の値に対する数表を作成することにより解決した.
(2)異方性圧電連成熱弾性体のバルクモデルに対する連成熱弾性振動解析のための有限要素法解析コードを開発した.連成の熱弾性効果を考慮することにより,有限要素法の減衰マトリックスが複素数成分を有する非対称のバンドマトリックスとなり,大規模固有値問題として解析せざるを得なくなった.また,質量マトリックスの成分が小さいために固有値の収束が得られなかった問題を解決した。
また,本解析コードを用いて熱弾性の連成効果の有無によるSAW共振子の周波数応答を調べた結果,共振峰のドリフト効果を見出すことができた.

  • Research Products

    (4 results)

All 2007

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Analysis of frequency locations of the in-harmonics in quartz surface acoustic wave resonators using Helmholtz equations2007

    • Author(s)
      M. Takagi, S. Karma, T. Matsumoto
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 46

      Pages: 1193-1199

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 圧電体調和振動における2次元境界要素法の考察2007

    • Author(s)
      高木道明, 神名重男, 伊藤大徳, 松本敏郎
    • Journal Title

      計算数理工学論文集 7

      Pages: 41-46

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A BEM to time-harmonic vibration analyses of 3D piezoelectric solids2007

    • Author(s)
      M. Takagi, T. Matsumoto, H. Ito, 他2名
    • Journal Title

      Boundary Element Techniques VIII 7

      Pages: 123-127

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 圧電体の3次元熱弾性定常振動解析2007

    • Author(s)
      伊藤大徳, 高橋徹, 高木道明, 松本敏郎
    • Organizer
      日本機械学会第20回計算力学講演会
    • Place of Presentation
      京都府同志社大学
    • Year and Date
      2007-11-27

URL: 

Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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