東工大ら,加速度センサーを高感度・低ノイズ化

東京工業大学とNTTアドバンステクノロジの研究グループは,複数の金属層で形成される積層メタル構造を用い,超低雑音・超高感度特性を有するMEMS加速度センサーの開発に成功した(ニュースリリース)。

加速度センサーはスマートフォンなどの民生市場や社会インフラ全般のモニタリング用途の拡大に伴い,今後も大幅な需要増加が見込まれる。これらの小型・量産可能な加速度センサーでは,製造プロセスが確立したシリコンMEMS技術が広く普及している。

しかし,加速度センサーの機械構造に由来する雑音は可動電極(錘)の質量に反比例するため,サイズ小型化と低雑音化にはトレードオフが生じる。さらに感度はおおよそサイズに比例するため,サイズ小型化と高感度化にもトレードオフが生じる。加速度センサーの高分解能化には低ノイズ・高感度性能が必要なため,従来の小型シリコンMEMS加速度センサーでは1μGレベルの検出が困難だった。

研究グループはこれまで,金材料を用いてMEMS加速度センサーの錘を10分の1以下に小型化する手法を提案している。今回はこの技術をさらに発展させ,複数の金属層から形成される積層メタル構造を錘やばねに用いることで,超低雑音・超高感度特性を有するMEMS加速度センサーを開発した。

具体的には複数の金の層を重ねて錘を形成することで,面積あたりの錘質量を増やし,錘質量に反比例するノイズ(ブラウニアンノイズ)を低減した。さらに,その錘の反りを低減することで,4mm角チップ面積を最大限利用した静電容量センサーを実現し,感度(加速度あたりの静電容量変化)を増大した。

この結果,従来の同サイズセンサーと比較して感度100倍以上,ノイズ10分の1以下を達成した。これにより,超小型センサーによる1μGレベルの検出の見通しを得た。MEMS作成には半導体微細加工技術と電解金めっきを用い,集積回路チップ上に今回開発したMEMS構造を形成することも可能なため,超小型加速度センサーの高分解能化・汎用化技術として期待できるという。

研究グループは,超小型加速度センサーの高分解能化・汎用化は,医療・ヘルスケア,インフラ診断,移動体制御,ロボット応用などさまざまな動き検知用途において新しいデバイス・システム開発につながるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 東海大、冷却装置なしで作動するカーボンナノチューブ熱電素子を開発

    東海大学の研究グループは、単層カーボンナノチューブ(単層CNT)を用いた熱電素子において、薄膜を貼り付ける基板を替えるだけで、同じ素子を「電源」と「熱流センサー」として使い分けられることを明らかにした(ニュースリリース)…

    2026.08.17
  • 東大、光強度とひずみを同時検出するフレキシブルセンサーを開発

    東京大学の研究グループは、光強度とひずみを1つの素子で検出できるフレキシブルマルチモーダルセンサーを開発した(ニュースリリース)。 有機半導体は、軽量で柔軟性に優れ、溶液プロセスによる大面積製造が可能であることから、曲げ…

    2026.07.22
  • 島津製作所、電子顕微鏡大手TESCANを完全子会社化 分析計測事業を強化

    島津製作所は2026年7月10日、チェコ共和国を本拠とする分析計測機器メーカー、TESCAN GROUPを完全子会社化したと発表した(ニュースリリース)。電子顕微鏡事業を新たに獲得し、半導体、ライフサイエンス、マテリアル…

    2026.07.13
  • スポーツの「1mm」が社会を変える 光技術が支えるサッカーW杯判定

    サッカーW杯の熱狂は、劇的なゴールや番狂わせだけで生まれるものではない。勝敗を分ける一瞬の判定に対し、観客や視聴者がどれだけ「納得できるか」が、世界最高峰の大会には不可欠である。その納得感を支えているのが、カメラ、センサ…

    2026.06.25
  • 東北大、MEMSでダイヤモンド光デバイスの共鳴波長制御に成功

    東北大学は、超ナノ微結晶ダイヤモンド(UNCD)製フォトニック結晶とMEMSアクチュエータを集積した新しいダイヤモンド光デバイスを開発し、MEMSによる機械的変形を用いて共鳴波長を制御することに成功した(ニュースリリース…

    2026.06.18

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア