| 研究課題/領域番号 |
19K05232
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28050:ナノマイクロシステム関連
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| 研究機関 | 立命館大学 (2020-2021)
東京工業大学 (2019) |
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研究代表者 |
山根 大輔 立命館大学, 理工学部, 准教授 (70634096)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | MEMS / 合金 / 可動配線 / 電解めっき / IoT / 自壊 / セキュア / 金合金 / ＭＥＭＳ / 疲労破壊 / 機械特性 / セキュアIoTデバイス / セキュリティ / ハードウェア |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，微小可動配線の振動疲労破壊モデルを構築し，マイクロ機械構造と電気回路の設計技術を用いて，小型IoT（Internet of Things）デバイスの自壊時限（使用寿命）をハードウェア構造のみ（破壊命令不要）で決定可能とします。例えば，環境埋込型IoTセンサの大量利用が予想される将来社会において，小型IoTデバイスのメンテナンスフリーかつ回収不要な自律的セキュリティ対策が必要です。しかしながら，現在では，ソフトウェアのセキュリティ強化手法が主に検討されています。そのため，ハードウェアの自律的なセキュリティ対策を実現する本研究手法は国内外で実施例がなく，世界に先駆けた研究です。
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| 研究成果の概要 |
・電解めっきを用いたMEMS（微小電気機械システム）技術により、所望のNi系合金マイクロ配線を試作した。また、自壊素子に向けた合金マイクロ配線の可動構造化のため、犠牲層除去のためのドライエッチングの条件を見い出した。
・MEMS自壊素子の等価回路モデル構築のため、SPICE系回路シミュレータ内に可動電極の等価回路モデルを作成した。
・本研究で得た知見をもとに、めっき金属製マイクロ可動構造を用いた新たなデバイスとして、荷電処理不要の静電型MEMS環境振動発電素子とその等価回路モデルを開発した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術的意義：本課題では、MEMS自壊素子について世界に先駆けて研究を着手した。研究期間内には、デバイス試作・設計環境構築、および、MEMS自壊素子に関する特許申請も行い、今後の研究展開の基盤技術を構築した。また、水平展開として、これまで未到であったMEMS環境振動発電素子と電子回路をワンチップ化の見通しを得た。
社会的意義：電解めっきを用いたMEMSデバイスと電子回路の集積化について、センサやアクチュエータに加えて発電素子も集積できる新たな応用技術の可能性を示すことができた。これは、小型センサの数が莫大に増加している昨今、小型無線IoTセンサの電源供給問題の解決に向けた技術進歩である。
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