2011 Fiscal Year Annual Research Report
超高感度多軸MEMS加速度・磁気センサの開発とそれらのセラミック基板上への集積
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22310083
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
青柳 誠司 関西大学, システム理工学部, 教授 (30202493)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新宮原 正三 関西大学, システム理工学部, 教授 (10231367)
鈴木 昌人 関西大学, システム理工学部, 助教 (70467786)
高橋 智一 関西大学, システム理工学部, 助教 (20581648)
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| Keywords | マイクロセンサ / MEMS / 磁気センサ / 加速度センサ / 集積化 |
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| Research Abstract |
MEMSデバイスのハンドリングに関わる問題を解決して製造コストを低減するため,現行のシリコンをベースとした基板の上ではなく,最終製品のパッケージ基板となりうるセラミック基板上に表面マイクロマシニングにより直接MEMSデバイスを作製することに取り組んだ.具体的なMEMSデバイスとして,加速度センサ,磁気センサを想定している.
本年度も昨年度に引き続きセラミック基板上に集積する加速度センサ・磁気方位センサの超高感度化に取り組んだ.加速度センサについて,申請者はフリンジ電界と強誘電体基板を用いたセンサを考案し,実際にMEMSデバイスを作製済みである.本年度はこのデバイスについて,加速度に対するプルーフマスの時系列での挙動を高速度カメラで観察してデバイスの構造的な評価を行い,それに基づいてばね構造の設計を行って感度の向上をはかった.
磁気センサについては,磁気抵抗変化率がMR素子に比べて最大で3桁大きいTMR素子を採用し,昨年度に引き続きCoFeB,MgO,FeNiの3層から成るTMR素子の開発を目指した.成膜・アニール条件を変えては膜の磁化磁場特性を振動試料型磁力計(東栄科学産業,PV-M10-5)を用いて検証することを繰返し行い,大きなMR効果が得られるような最適な条件の探索を行ったものの,未だTMR素子として十分に動作するものが得られていない.特に磁気絶縁膜であるMgOの製膜が難しく,これをAl_2O_3やNiOに変更することを視野に入れてこの準備を進めた.高感度化と並行して,磁気収束板を用いて鉛直方向(Z軸方向)の磁界を歪ませて水平方向成分を生じさせてこれを検出する磁気センサの3軸化にも取り組んだ.TMR素子が開発途上のため,本年度はMR素子としてFeNiナノ粒子をポリマーに混練した材料を新たに開発し,この透磁率を前記振動試料型磁力計により評価した.またこれをマイクロモールディングング技術によりアルミナセラミック基板上に作製することに成功した.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
磁気抵抗変化率がMR素子に比べて最大で3桁大きいTMR素子を採用し,昨年度に引き続きCoFeB,MgO,FeNiの3層から成るTMR素子の開発を目指したものの,未だTMR素子として十分に動作するものが得られていない.
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| Strategy for Future Research Activity |
TMR素子の磁気絶縁膜であるMgOの製膜が難しく,これをAl_2O_3やNiOに変更することを視野に入れる.また最終ゴールであるTMRの開発の途中の段階として,感度的にはMR素子とTMR素子の中間に位置するGMR素子の開発も視野に入れ,製膜条件出しに着手する.
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