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住友精密工業:世界最高クラスの性能を持つ単結晶 PZT 薄膜の開発・販売開始

単結晶 PZT 薄膜(8 インチウエハ)

 住友精密工業株式会社は、MEMSミラーやマイクロポンプ、 インクジェットプリンタヘッド、アクチュエータ、マイクロホン、スピーカー、超音波センサや赤外線センサなどの圧電式 MEMSデバイスへ適用可能な世界最高クラスの性能を持ち 2 種類の単結晶チタン酸ジルコン酸亜鉛(以下 PZT)薄膜を開発した。6インチおよび 8インチの大口径ウエハプロセスに対応しており、2021 年 10 月よりサンプル品の供給を行い、2022年4月より販売を開始予定。

 MEMS ミラーやインクジェットヘッドなどMEMS に与えた電気信号で機械的な機能を発揮する【MEMSアクチ ュエータ】では、圧電薄膜には高いアクチュエーション能力(電気を力に変える能力)が要求され、一方でMEMS マイクなど MEMS が受けた力を電気信号に変換して機能する 【MEMS センサ】では、圧電薄膜には高いセンシング 能力(力を電気に変える能力)が要求される。またジャイロセンサや超音波センサなどでは、アクチュエーション能力と、センシング能力の両方が要求される。

 この2つの圧電薄膜の能力は膜の圧電定数と誘電率という特性で評価でき、圧電定数は高いほど、誘電率は低いほど良いとされている。 圧電材料の中でも高い圧電定数を持つPZT 薄膜は、これまで多くのMEMSデバイスに採用されている。しかし、従来の PZT 薄膜は誘電率が大きく、高いセンシング能力を得られないという課題があった。

 今回、同社が開発した単結晶 PZT 薄膜(Novel A:センサ性能重視型、Novel B:センサ性能・アクチュエータ性 能バランス型)は、アクチュエーション能力の低下を抑制しながらセンシング能力を従来比で 1.5~2 倍向上。アクチュエータとセンサの両機能を併せた圧電薄膜の性能を示す値(Figure Of Merit (以下、FOM))は、世界最高 性能を達成している。

 本製品により、センサ機能を有するMEMSの機械構造体・信号処理回路の簡略化・小型化や、高感度で新たな機能を発揮するMEMSの登場が期待され、自動運転技術、高精細プリンタ、スマート医療、高セキュリティ認証 システムなどの MEMS アプリケーションを通じて、快適で利便性の高い暮らし、安全・安心な社会の実現を目指す。

  • MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)とは、シリコン基板などに、 微細加工技術を用いてミクロンレベルの機械構造体と電気電子回路を形成し、超小型のセンサ・アクチュエータを実現したデバイス。センサ・ア クチュエータとして機能するために、MEMS 内での電気と力との変換技術は重要な要素であり、その手段として 圧電薄膜を用いたものは圧電式 MEMS と呼ばれる。
  • アクチュエータとは、 電気・空気圧・油圧などのエネルギーを機械的な動きに変換し、機器を正確に動かす駆動装置。IoTの分野では、センサが収集した情報(電気信号)はネットワークを介してコンピュータで処理され、アクチュエータへ伝達される。情報を受け取ったアクチュエータは、電気信号にしたがって、機器を制御動作をする。

●詳細は下記URLより

https://www.spp.co.jp/pdf/news/1627438672/1627438672_0.pdf

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