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MEMSデバイス総論 【新装版】

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概要

本書は、最近のMEMS技術で制作されたデバイスや応用について、網羅的に詳解しております。

ご案内

本書は、2009年4月発刊「 MEMSデバイス総論 」 の装丁および価格を改訂したものです。
内容は2009年の書籍と同じですので、ご購入時にお間違えないようご注意ください。

　MEMSは、マイクロエレクトロニクス、マイクロメカトロニクス、マイクロオプティクスとそれを支える材料技術の技術融合体である。利用分野も多岐にわたっており、通信(光スイッチ)、バイオテクノロジー (診療医療)、センサ(自動車用加速度センサ、計測用圧力センサ)などがある。現在、これらの市場は応用範囲も広がり、毎年増大を続けており、半導体、ディスプレイ産業に次ぐ「デバイス産業第3の波になる!」と言われている。
　本書では、最近の技術で制作されたデバイスやその応用について紹介する。
(「第1章 概要」より抜粋。一部変更)

目次

第1章 概要

第2章 MEMSデザイン

第1節 MEMS シミュレーションの現状
  • 1. MEMSデバイス開発におけるシミュレーションの利活用
    • 1.1 シミュレーションの必要性
    • 1.2 シミュレーションの実施方法
    • 1.3 シミュレータ活用の効果
      • 試作低減・コスト削減
      • 新規デバイス開発・横展開の促進
      • MEMS技術者の養成
      • ノウハウの蓄積、データベースの構築
      • 設計・解析技術の標準化
  • 2. 代表的なMEMS用設計・解析支援システム
    • 2.1 CoventorWareTM
    • 2.2 IntelliSuite
    • 2.3 MEMS Pro
    • 2.4 MEMS ONE
第2節 MEMS用設計・解析支援システムの構成と応用
  • 1. プロセス解析ツール
    • 1.1 異方性ウエットエッチングプロセス
      • 1.1.1 検証計算
    • 1.2 ドライエッチングプロセス
      • 1.2.1 検証計算
    • 1.3 マルチプロセス
      • 1.3.1 検証計算
    • 1.4 光ナノインプリント・プロセス
      • 1.4.1 検証計算
    • 1.5 熱ナノインプリント・プロセス
      • 1.5.1 物性測定
      • 1.5.2 検証計算
  • 2. 機構解析シミュレータ
    • 2.1 力学解析モジュール
      • 2.1.1 検証計算
    • 2.2 電磁界解析モジュール
      • 2.2.1 検証計算
    • 2.3 圧電解析モジュール
    • 2.4 伝熱・熱変形解析モジュール
    • 2.5 雰囲気流体解析モジュール
    • 2.6 連成解析モジュール
    • 2.7 接合解析モジュール

第3章 圧力センサ

第1節 プロセス用圧力センサ
  • 1. 構造と動作
  • 2. 振動子の作製プロセス
  • 3. 振動子の非線形性
第2節 自動車応用圧力センサ
  • 1. 概要
  • 2. 検出原理
  • 3. 加工プロセス
  • 4. 回路構成
  • 5. 圧力レンジ拡大への取り組み
第3節 ジャイロ
  • 1. ジャイロとは
  • 2. ジャイロとその用途
  • 3. さまざまなジャイロとその分類
  • 4. 振動ジャイロの歴史的経緯
  • 5. さまざまな振動ジャイロの原理
    • 5.1 振動ジャイロの原理
    • 5.2 さまざまな振動ジャイロの構造
    • 5.3 音叉型振動ジャイロの原理
    • 5.4 張り出し付き三脚音叉構造の動作原理
    • 5.5 T型振動子を用いた振動ジャイロの動作原理
    • 5.6 ダブルT型振動子を用いた振動ジャイロの動作原理
    • 5.7 ダブルT型振動子を用いた水晶MEMSャイロセンサ
  • 6. MEMSジャイロの今後の展開
  • 7. MESAG型MEMSセンサ

第4章 バイオ,医療デバイス

第1節 マイクロ流体とその応用
  • 1. 濡れ性勾配と静電気力を利用した微量液体操作
    • 1.1 濡れ性勾配を利用した液滴輸送
    • 1.2 濡れ性勾配とEWODを利用した液滴輸送制御
    • 1.3 濡れ性勾配とEWを利用した微量液体の分注
  • 2. 培養細胞への薬剤放出を制御するマイクロ流体デバイス
    • 2.1 単一細胞の局所的化学刺激
    • 2.2 薬剤放出用ナノホール・アレイとマイクロバルブの集積化
    • 2.3 薬剤放出制御と細胞分化誘導
  • 3. マイクロ酵素センサによる神経伝達物質計測
第2節 バイオセンサ
  • 1. バイオセンサの構成
  • 2. バイオセンサの種類
    • 2.1 酵素センサ
    • 2.2 微生物センサ
    • 2.3 免疫センサ
    • 2.4 遺伝子センサ
    • 2.5 細胞・器官センサ
    • 2.6 生体物質センサ
    • 2.7 感覚模倣センサ
  • 3. デバイスの高度化とセンシング技術の進歩
    • 3.1 電子メディエーターを利用した酵素センサ
    • 3.2 再構成可能な酵素センサ
    • 3.3 カーボンナノチューブFETセンサ
    • 3.4 ナノ粒子を固定化した光学検出型バイオセンサ
    • 3.5 水晶振動子マイクロバランス (QCM) ツインセンサ
    • 3.6 生体の嗅覚メカニズムを模倣した匂いコードセンサ
  • 4. バイオセンサの今後

第5章 携帯電話・通信

第1節 水晶振動子・発信器とMEMS技術
  • 1. 水晶振動子とは
  • 2. 水晶振動子の種類とその特徴
  • 3. 水晶振動子とMEMS技術
  • 4. MEMS技術を用いた振動子の特徴
  • 5. MEMS技術を用いた音叉型振動子
  • 6. MEMS技術を用いたATカット振動子
    • 6.1 MEMS技術による輪郭形成の高精度化
    • 6.2 MEMS技術を用いたコンベックス代替技術
    • 6.3 MEMS振動子を用いた超高周波ATカット振動子
  • 7. 水晶振動子の等価回路と水晶発振器の動作原理
    • 7.1 水晶振動子の等価回路
    • 7.2 発振回路の動作原理
  • 8. MEMS型水晶振動子の今後と展望 付録 振動子伝播とエネルギー閉じ込めについて
第2節 Si MEMS発振器
  • 1. 歴史
  • 2. デバイス概要
  • 3. 製造手順と量産性
  • 4. 機能・特徴
  • 5. 振動テストと耐久性
  • 6. ノイズ特性と周波数精度
  • 7. 水晶発振器とSi -MEMS発振器の比較
  • 8. 課題と今後の展開
第3節 高周波メカニカルフィルタ
  • 1. 高周波バルク波共振子フィルタ
    • 1.1 基本動作
      • 1.1.1 1ポートBAW共振子
      • 1.1.2 音響結合BAW共振子
    • 1.2 高周波フィルタ
      • 1.2.1 ラダー型フィルタ
      • 1.2.2 ラティス型フィルタ
      • 1.2.3 2重モードBAW共振子フィルタ
    • 1.3 薄膜バルク波共振子フィルタ
      • 1.3.1 素子構造
      • 1.3.2 パッケージ
      • 1.3.3 アンテナ共用器
    • 1.4 高周波バルク波共振子フィルタの新しい展開
      • 1.4.1 高周波ICとの一体化
      • 1.4.2 2重モードBAWフィルタ
  • 2. MEMS技術を用いた新しい高周波共振子・メカニカルフィルタ
    • 2.1 MEMS技術を用いた高周波メカニカルフィルタの研究経緯
    • 2.2 MEMS技術への期待
    • 2.3 MEMS技術を用いた高周波共振子
      • 2.3.1 静電方式
      • 2.3.2 圧電方式
    • 2.4 MEMS技術を用いた高周波メカニカルフィルタ
    • 2.5 集積回路との一体化
第4節 RF MEMS デバイス
  • 1. 無線通信回路とRF MEMSデバイス
  • 2. MEMSスイッチ
    • 2.1 構造と動作原理
    • 2.2 作製方法
    • 2.3 MEMSスイッチの諸特性
      • 2.3.1 ON電圧
      • 2.3.2 OFF電圧
      • 2.3.3 高周波特性
    • 2.4 MEMSスイッチの分類
      • 2.4.1 導通方式:接点型と容量型
      • 2.4.2 スイッチ構成:シリーズ型とシャント型
      • 2.4.3 駆動方式
    • 2.5 技術課題と研究開発状況
      • 2.5.1 駆動電圧低減技術
      • 2.5.2 高信頼化技術
  • 3. MEMSバラクタ
    • 3.1 構造と動作原理
    • 3.2 MEMSバラクタの分類
      • 3.2.1 電極構造:ギャップ変化型と面積変化型
      • 3.2.2 駆動方式
    • 3.3 技術課題と研究開発状況
      • 3.3.1 可変率向上技術
      • 3.3.2 容量安定化技術
  • 4. インダクタ
    • 4.1 基本構造
    • 4.2 MEMSインダクタの分類
      • 4.2.1 配線形状による分類
      • 4.2.2 断面構造による分類
    • 4.3 技術課題と研究開発状況
      • 4.3.1 小型化技術
      • 4.3.2 可変化技術
  • 5. 集積化技術
第5節 MEMSマイクロフォン
  • 1. MEMSマイクロフォン開発の経緯と課題
  • 2. マイクロフォンの動作原理
  • 3. MEMS構造と製造工程
    • 3.1 MEMS構造
    • 3.2 ECMとのセンサ部サイズ比較
    • 3.3 フローティングダイアフラム構造
    • 3.4 MEMS製造工程
  • 4. MEMSマイクロフォン構造と生産システム
  • 5. MEMSマイクロフォンのラインアップと仕様
  • 6. 信頼性試験
  • 7. ECMと比較してMEMSマイクロフォンのメリット
  • 8. MEMSマイクロフォンの接続
  • 9. デジタルマイクロフォン

第6章 光学機器

第1節 光MEMS
  • 1. デジタルミラー応用
    • 1.1 DMD
    • 1.2 GLV (Grating Light Valve)
  • 2. アナログミラー応用
    • 2.1 表面マイクロマシニング技術で作製したアナログ駆動マイクロミラー
    • 2.2 SOI基板を用いた単結晶シリコンマイクロミラースイッチ
    • 2.3 アナログミラー応用製品化の成功例
  • 3. 超精密、超小型変位計測/力学センサ加速度センサ
    • 3.1 可動回折格子利用変位センサ
    • 3.2 ハイブリッド集積マイクロエンコーダ
    • 3.3 光拡散変位センサ
  • 4. 生体センシング用センサ
    • 4.1 ハイブリッド集積マイクロ血流量センサ
    • 4.2 バイオ蛍光センサ
    • 4.3 マイクロ共焦点顕微鏡
    • 4.4 マイクロOCT
  • 5. マイクロ分光装置
  • 6.光トラッピングと変位センサを応用した微小力測定センサ
  • 7.MEMSとSiPの融合
第2節 光分析
  • 1. フォトニックバンドギャップファイバー
  • 2. フォトニックファイバーセルによるガス分析
  • 3. 非線形光学への応用
  • 4. 量子光学への応用
第3節 マイクロチップレーザー
  • 1.基本特性
    • 1.1 単一モード発振
    • 1.2 波長可変・変調特性
    • 1.3 安定化
  • 2.高機能化
    • 2.1 光注入同期
    • 2.2 非線形光学波長変換
  • 3.高出力化
    • 3.1 高輝度化・高輝度温度化
    • 3.2 高出力化

第7章 コンシューマ機器

第1節 家電へのMEMSデバイスの応用
  • 1.家電へのMEMSデバイス応用の現状と特徴
  • 2.今後家電への展開が期待される領域
  • 3.家電応用に期待されるMEMS関連の要素技術例
    • 赤外線イメージセンサ
    • 匂い・味覚センサ
    • CMOS-MEMSデバイス一体化技術
  • 4.まとめと今後の課題
第2節 医療機器へのMEMSデバイスの応用
  • 1. 圧力センサ
    • 1.1 圧力センサの測定原理
      • 1.1.1 ピエゾ抵抗式
      • 1.1.2 静電容量式
    • 1.2 圧力センサのアプリケーション
      • 1.2.1 血圧計
      • 1.2.2 CPAP
  • 2. 加速度センサ
    • 2.1 加速度センサの測定原理
      • 2.1.1 ピエゾ抵抗式
      • 2.1.2 静電容量式
      • 2.1.3 熱式
    • 2.2 加速度センサのアプリケーション
      • 2.2.1 血圧計
      • 2.2.2 歩数計
  • 3. フローセンサ
    • 3.1 熱式フローセンサの測定原理
    • 3.2 フローセンサのアプリケーション
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執筆者

  • 植田 敏嗣 : 早稲田大学
  • 浅海 和雄 : みずほ情報総研(株)
  • 岩崎 拓也 : みずほ情報総研(株)
  • 渡辺 哲也 : 横河電機(株)
  • 磯部 良彦 : (株)デンソー
  • 菊池 尊行 : エプソントヨコム(株)
  • 安田 隆 : 九州工業大学
  • 李 丞祐 : 北九州市立大学
  • 田中 雅子 : エプソントヨコム(株)
  • 櫻井 俊二 : サイタイム(株)
  • 橋本 研也 : 千葉大学
  • 田中 秀治 : 東北大学
  • 桑原 啓 : NTT
  • 添田 富男 : ノウルズ・エレクトロニクス・ジャパン(株)
  • 澤田 廉士 : 九州大学
  • 杉山 直 : 横河電機(株)
  • 平等 拓範 : 分子科学研究所
  • 板谷 和彦 : (株)東芝
  • 佐々木 昌 : オムロン(株)
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監修

早稲田大学
教授
植田 敏嗣

出版社

S&T出版 株式会社
お支払い方法、返品の可否は、必ず注文前にご確認をお願いいたします。

お問い合わせ

本出版物に関するお問い合わせは tech-seminar.jpのお問い合わせからお願いいたします。
(出版社への直接のお問い合わせはご遠慮くださいませ。)

体裁・ページ数

B5判上製本 295ページ

ISBNコード

ISBN978-4-907002-29-9

発行年月

2009年4月

販売元

tech-seminar.jp

価格

33,000円 (税別) / 36,300円 (税込)

割引特典について

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