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2017年11月

2017年11月29日 (水)

第35先端技術交流会の報告

 平成29年11月29日(水)の午後、マイクロマシンセンター新テクノサロンで第35回マイクロナノ先端技術交流会を開催しました。

 今回のテーマは「RF-MEMS(BAW(Bulk Acoustic Wave)フィルタ)の最前線」として、太陽誘電モバイルテクノロジー(株) 取締役の上田正憲様からは「最近のRF-BAWデバイス(フィルタ)の進展と今後の展望」と題して、そして、早稲田大学 理工学術院 先進理工学部 准教授の柳谷 隆彦先生からは「最新のBAWデバイス材料の研究と応用」と題してご講演をいただきました。

 最初の上田氏からは、最初に近年、Broadcom社やQorvo社に見られる、BAWフィルタ市場の急成長の背景について説明いただきました。既にスマートフォンの中に数多くBAWフィルタが使用されていますが、今後4Gから5Gに向けて、マルチバンド化、そしてCA(キャリアアグリゲーション)やMIMOによる高速通信が進み、ますます市場が広がっていくようです。 次にBAWの技術についてご紹介いただきました。 BAWは大きくキャビティ構造を有するFBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)と音響ミラー構造を有するSMR(Solidly Mounted Resonator)の2種類に大別されます。太陽誘電では独自のエアギャップ構造を用いるFBAR構造を採用しています。フィルタの特性向上には周波数の温度ドリフトの影響を総裁する温度補償付きのTC(Temperature Compensated)-FBARを用いて、温度特性の向上を示していました。続いて、電気機械結合係数を向上する方策として、AlNに他の材料をドープする試みを紹介いただきました。結果としてMg,Hfを一緒にドープすることで電気機械結合係数(k2)がAlN7.1%に対して、10%に向上することを示されていました。

太陽誘電 上田氏

 早稲田大学の柳谷先生からはScAlNを中心としたBAWデバイスの材料のお話をいただきました。従来の圧電材料のAlNにScを導入することで圧電定数d33が5倍向上することを産業技術研究所の秋山先生が発見したのを機に、柳谷先生がScAlNを用いた圧電トランスデユーサ、FBARの報告を世界に先駆けて報告されました。Sc組成を徐々に増やしていくとSc組成0.4ぐらいまで徐々に電気機械結合係数が上昇して、AlNではK2が6.4%だったものが、14%近くに向上することを示されていました。

 また、電気機械結合係数の小さいGaN(k2~0.4)にYbを加えることでK2が4%まで大きくなる現象を発見されました。現在、多くの研究者がScAlNの研究、実用化を進めていますが、ScAlNの成膜にはノウハウがあるようです。柳谷先生からはターゲット中のCやOの除去が重要で、ScAl合金の使用やプレスパッタを長時間行うと良いといった報告をいただきました。柳谷先生の研究室では良質の成膜ができるために、ScAlN圧膜によって18%以上の高い電気機械結合係数(K2)の実現に向けて取り込まれているようです。

早稲田大学 柳谷先生

 また、講演会後の懇親会では、ご講演いただいた先生方を囲んで、BAWフィルタの今後の展開や圧戦膜成膜についてのノウハウなど遅くまで多くの意見交換が行われていました。  

意見交換会の様子

(産学交流担当 今本 浩史)

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2017年11月25日 (土)

INDTCE2017参加報告

 インフラモニタリングセンサ用エナジーハーベスタ調査の一環として、2017年11月21日(火曜日)〜23日(木曜日)にかけて、アメリカハワイのカウアイ島で開催された、Innovative Non-Destructive Testing for Civil Engineers(INDTCE2017)に参加してまいりました。また、それとともに2017年11月20日(月曜日)にハワイ大学(オアフ島)にも訪問して来ましたので報告します。

 まず、INDTCE2017については、今回初めて開催された国際学会であり、本プロジェクトのメンバーでもある京都大学の塩谷智基教授(写真1)がチェアとして中心となって立ち上げられ開催されました。また、初開催にもかかわらず、日本をはじめ、アメリカや韓国などの大学、企業の関係者も参加し、多くの発表、意見交換がされました。特に従来の国際学会と大きく異なり、土木系とともに、我々のようなエナジーハーベスティング、物理センシングを研究している電気系、物理系なども一堂に会しており、従来では難しかったそれぞれ最新の情報交換をする場が設けられました。それによって、ある分野では常識的なことが、別の分野では新鮮であったりして、非常に有意義な試みであったと感じました。


写真1 京都大学の塩谷智基教授(チェア)

 初日、最初のキーノートスピーチは、「Development of AE and Visualized NDE for Maintenance of Concrete Structures」と題して、現在京都大学にいらっしゃる大津政康教授(写真2)によるものでした。内容は、コンクリート構造物は、従来ではメンテナンスフリーと一般的に考えられて来ていましたが、その頃から大津教授らは人体の健康診断と同様に、コンクリート構造物にも診断が必要だと考え、AE法(Acoustic Emission Method)をはじめとした、非破壊検査法の確立など様々な活動をして来られた、というもので、ご講演の中ではそれらの一つ一つを丁寧にご説明されていました。それゆえ、我々のような分野が異なる研究者にとっても、その歴史を垣間見ることができる素晴らしい内容であったと同時に、大津教授らのこの分野における貢献度に感服しました。


写真2 キーノートスピーチの大津政康教授

 その後、午前中のひとつのセッションとして、私たちの取り組みであるインフラモニタリング用のエナジーハーベスティング技術、歪みを計測する新たな物理の創出、またそれらの商品化、製品化に向けた取り組みに関して、合計3件の発表を行いました。その中で、自分はNEDOのエネルギー・環境新技術先導プログラム/トリリオンセンサ社会を支える高効率MEMS振動発電デバイスの研究として取り組み、その後、RIMS用の振動発電デバイスとして開発している、橋梁モニタリング用のMEMSエナジーハーベスタを中心に発表をしました。内容は、実際に高速道路の橋梁で振動計測をした結果や、その結果をもとにしたエナジーハーベスタの設計コンセプト、実際に製作した高効率MEMS振動発電デバイスの実験結果、デモンストレーション動画等を紹介しました。本先導研究では、学会チェアでもある塩谷教授のグループと連携して行っていたテーマでもあり、その連携による効果などを塩谷教授が土木系の方々に補足でご説明してくれた(写真3)こともあり、期待以上に成果を訴求できたと思います。また、このセッション自体も非常に盛り上がり、セッション終了後には早速、こんなことはできないか、こんなところで使えないか、など具体的な質問、意見交換を活発に行うことができました。


写真3 エナジーハーベスタの発表(三屋、塩谷教授の補足)

 2日間に渡った会議も、終始活発に同分野、異分野の垣根なく意見交換、情報交換(写真4)ができ、非常に有意義な経験になりました。また、今後実際に何件かの新たな取り組みにつながりそうな話もあり、このような機会がさらに増えると面白いのではないかと個人的には思いました。


写真4 異分野の情報・意見交換の様子

 次に、INDTCE2017に先立って訪問したハワイ大学についてご報告します。ハワイ大学マノア校は州立大学であり、土地がら海洋学、火山学、天文学などの研究が活発に行われています。今回はハワイ大学のCosmochemistry研究所(写真5)で、特に隕石などに含まれるイオンなどの分析をご専門にされているNagashimaマネージャーを訪ね(写真6)、校内、研究設備等を見学させていただいた後、実際に、イオンの分析を見せていだだきながら、我々のイオン分析手法などについて意見交換を行ってまいりました。


写真5  Cosmochemistry研究所


写真6 三屋(左)、小野さん(中)、Nagashimaマネージャー(右)

 同研究所では、世界でも数台しかない高感度2次元イオン検出による結像型SIMS(Secondary Ion-microprobe Mass Spectrometer、日本では2次イオン質量分析計)を保有しており(写真7)、その分解能はppb(parts per billion 、十億分の1)と非常に高いとのことです。また、本質量分析計の電圧や磁場は、光学顕微鏡におけるレンズの役割を担っており、細く絞ったイオンビームを試料に当ててイオン化し、その2次イオンを「レンズ」によって元の位置情報を保ったまま質量分析計の検出器へ導くことができるとのことです。また、その検出器は、独自に設計・開発したイオン撮像器で、1個~100万個の入射イオンの個数を計測出来る素子が並べられており、2次元イメージングが可能とのことでした。これにより、隕石などを分析する宇宙科学・地球科学分野において、多くの世界最先端の科学成果をあげられているとのことでした。

 
写真7 高感度2次元イオン検出による結像型SIMS

 我々が研究しているエレクトレットも、絶縁物中にイオンを含有することで形成されておりますが、その2次元分布は観察できなかったため、どのよう分布なのかわかっておりませんでした。しかしながら、条件次第ではあるが、この装置を使用すればわかるかもしれないとのことでしたので、具体的に検討していこうということになり、非常に有意義な意見交換となりました。

 今回は、(学会の分野違いと同様に、)隕石のイオン分析という、一見異分野のように感じますが、対象物が半導体と隕石と違うだけで分析方法はまさに我々と同じようなものでした。それにもかかわらず、半導体業界では知られていないが故にできないと思っていたことを、隕石の分析業界ではいとも簡単に観察されていることに非常に驚いたのと同時に、このような異分野にも目を向ける重要性を改めて実感しました。

 また、ハワイという常夏の地に冬の日本から訪れ、異分野との交流をする、という非常に非日常な体験でした。しかしながら、その中で従来の延長ではない、新たな引き出しを見つけることができ、非常に有意義であるとともに、このような交流をすることの重要性を、身をもって実感いたしました。今後も是非積極的にこのような活動をしていきたいと思います。

2017年11月25日
技術研究組合NMEMS技術研究機構 三屋裕幸

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2017年11月22日 (水)

ハイウエイテクノフェア2017出展

 2017年11月21日(火)~ 11月22日(水)に東京ビッグサイト東7・8ホールで開催されましたハイウエイテクノフェア2017に技術研究組合NMEMSが2小間出展致しました(写真1:NMEMS技術研究機構の出展ブースの様子)。

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    写真1 NMEMS技術研究機構の出展ブースの様子

 ハイウエイテクノフェア2017は公益財団法人高速道路調査会の主催、NEXCO3社の共催による高速道路を支える最先端技術を紹介する展示会です。今年は第14回目で、282の出展者が1,333の新技術等を出展し、2日間で約20,700名の来場者がありました。来場者は毎年右肩上がりで伸びており、非常に活気に溢れた展示会となっています。出展物も、ファン付の空調服から最新の道路監視システム、さらには大型のトンネル点検車に至るまで、ハイウェイに関係するものならなんでもありで、非常にユニークです。
 NMEMS技術研究機構のブースでは、今年のMEMS センシング&ネットワークシステム展で使用したパネル17枚による成果のPRに加え、新規開発のセンサ端末等の展示(写真2)とフレキシブル面パターンセンサのデモ(写真3)、さらには動画によるプロジェクトの解説により、以下の特徴を有するRIMSプロジェクトの広報を行いました。

  • 従来の点検技術を補完し、道路インフラの状態を常時モニタリング
  • 道路インフラのトータルな維持管理が可能
  • 高速道路の橋梁、道路付帯物、法面等を対象
  • センサ端末は自立電源駆動
  • 新規の小型、安価、高性能、高耐久性無線センサ
  • 多種多様なセンサからのデータを収集する無線通信センサネットワーク
  • セラミックスによる高耐久のオールインワンパッケージ
  • 粘着性を有する屋外用高耐久性機能フィルムによる端末等の容易な施工
  • 長大橋や発電所等の大規模インフラモニタリングに展開

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               写真2 展示品

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      写真3 フレキシブル面パターンセンサのデモの外観

 デモ(写真3)では、フレキシブル面パターンセンサによるひずみのリアルタイム計測を行いました。このデモは、フレキシブル面パターンセンサを貼り付けたステンレス板を押すことにより得られるひずみ量を計測し、そのひずみ量を無線通信されたノートPC上で色パターンに変換するとともに、その結果をディスプレイに表示されたセンサ画像上にリアルタイムでマッピングするというものです。ひずみを面で捉えるといったコンセプトをデモを通して分かり易くお伝えすることで、取り組みの先進性と有用性をアピールすることができました。また、フレキシブル面パターンセンサは、日本経済新聞本紙朝刊に取り上げられるなど大きな反響がありました。
 ブースにはRIMSプロジェクトに興味のある方が多数来場され、密度の濃い意見交換ができ、RIMSプロジェクトの広報もできました。
 次回のハイウエイテクノフェア2018は2018年11月28日(水)~11月29日(木)に東京ビッグサイト西3・4ホールで開催されます。
 
        (技術研究組合 NMEMS技術研究機構 中嶋 正臣)

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【平成29年11月の経済報告】

本項は、マイクロマシン/MEMS分野を取り巻く経済・政策動向のトピックを、いろいろな観点からとらえて発信しています。

 

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 11月になり天候も回復し紅葉が美しくなる季節となりました。それに伴いきかつ寒さが身に浸みるようになってきました。今回は平成2911月の経済報告をお届けします。

業務の参考として頂ければ幸いです。  

 内容は、以下のPDFをご参照下さい。

 

        「2017.11.pdf」をダウンロード

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2017年11月 2日 (木)

「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウムにMNOICの出展報告

 センサやMEMS関係の国内最大のシンポジウムである第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム(以下センサシンポと略します)が本年10月31日(火)~11月2日(木)、広島市の広島国際会議場で開催されました。ここ数年継続して、このシンポジウムに一般財団法人マイクロマシンセンターからMNOIC(マイクロナノ・オープンイノベーションセンター)の概要とサービスの内容について展示、発表しておりますが、本年の結果を紹介いたします。

 広島市は「国際平和文化都市ひろしま」を都市像に掲げ、世界に開かれたまちづくりを推進しており、広島国際会議場は、その拠点施設として、市制施行100周年を迎えた1989年7月に、平和の聖地・広島平和記念公園に誕生し、隣には平和記念資料館があります。地上3階、地下2階からなる本格的な国際会議場であり、1,504名収容の大ホールをはじめ、国際会議ホールや大・中・小の会議室などを備えており、会期中は企業、大学などからの700名を超える参加者でにぎわいました。

 今年度は日本機械学会マイクロ・ナノ工学部門主催の「マイクロ・ナノ工学シンポジウム」、応用物理学会集積化MEMS技術研究会主催の「集積化 MEMSシンポジウム」が同時開催として復活し、さらにエレクトロニクス実装学会および電子情報通信学会との連携セッションも開催され、大幅に増加しました。また、今回新たな試みとして,一般投稿を基本的にポスター発表のみとすることで、これまで以上に密な議論の場を提供することを狙いにしたそうです。

 まず、「Microscale magnetic resonance detectors: a technology roadmap for in vivo metabolomics」 と題し、Dr. Jan G. Korvink教授 (マイクロシステム技術研究所 カールスルーエ工科大学(独))の基調講演がありました。講演は核磁気共鳴(NMR)に焦点を当て、マイクロシステム技術を使ってNMRシステムを小型化し、より正確かつ敏感にすることで、システム生物学者がメタボロミクスの状態を捕捉するのに必要な情報を正確に伝えることができるというものでした。

 他の基調講演は「SKYACTIVエンジン開発の志」 マツダ株式会社常務執行役員,シニア技術開発フェロー人見 光夫氏、「夢をビジネスに変える力」 株式会社キャステム 代表取締役社長折り紙ヒコーキ協会 会長戸田 拓夫氏、「人々をエンパワーするウェアラブル・センシングとフィードバック技術」 筑波大学システム情報系 教授科学技術振興機構 (JST) CREST 研究代表者鈴木 健嗣氏、「非冷却赤外線イメージセンサ」 立命館大学理工学部 機械工学科 特任教授木股 雅章氏の4講演が行われました。

 MNOICについては、10/31に技術プレゼンテーション(写真1)と会期中を通してポスター展示を行いました(写真2)。問い合わせの内容としては、MNOICが提供するサービスの主要内容や、具体的な利用の仕方、主要装置の日常管理法など、ファンドリーサービスに関係深い詳細な問い合わせを受けました。

 ますます活用が本格化・多様化しているIoTにおいて、MEMS技術はキーテクノロジーです。特に今後のIoTデバイスには、多機能かつ小型、低消費電力等が求められるので、MEMSへのニーズがさらに高まることは明らかです。この分野でMNOICのサービスの実力をさらに向上させ、オープンイノベーションを推進し、我が国のIoTデバイスをはじめとする産業の発展に引き続き貢献していきます。


写真1 技術プレゼンテーション


写真2 技術展示
(MEMS協議会 渡辺 秀明)

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