【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.09】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24TU0030
利用課題名 / Title
ポリマーを構造体とするPZT圧電アクチュエータの振動特性評価
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion
キーワード / Keywords
スパッタリング/ Sputtering,リソグラフィ/ Lithography,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,ダイシング/ Dicing,ワイヤーボンディング/ Wire Bonding,アクチュエーター/ Actuator,MEMS/NEMSデバイス/ MEMS/NEMS device,センサ/ Sensor,光デバイス/ Optical Device,メタマテリアル/ Metamaterial,電極材料/ Electrode material,環境発電/ Energy Harvesting
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
鈴木 裕輝夫
所属名 / Affiliation
東北大学マイクロシステム融合研究開発センター
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
Teruki JOJI,Hiroto Ota,Kenta Ota,Tatsuya Matsumoto
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
Masaaki Moriyama
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TU-057：レーザ描画装置
TU-215：イオンミリング装置
TU-257：ワイヤボンダ
TU-159：芝浦スパッタ装置（冷却型）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
シリコンは圧電薄膜アクチュエータを含むMEMSデバイスに幅広く用いられてきたが，デバイスの機能性と複雑性が増すにつれ，シリコンのみでは要求仕様を満たすには不十分となりつつある．ポリマー材料はシリコンと比較して柔軟であり，低い弾性率を持ち，大きな変位とダンピング特性が期待できる．
本研究では，従来のシリコンに代わりパリレンCを板ばね構造とする圧電アクチュエータを製作し，その振動特性を評価することを目的とする。
実験 / Experimental
本研究で製作するアクチュエータは微細加工プロセスによって図１に示す手順で製作した．はじめに，上部電極層，PZT層，下部電極層およびその下層のSiO2層をそれぞれパターニングし，ギャップとなる部分の上部SiをDRIEでエッチングする（a）．その後，裏面のSiO2層をキャビティのパターンに加工した後（b），表面に10 µm厚のパリレンをCVDで成膜する（c）．パリレン成膜前に，電極との密着性を高めるためにシランカップリング処理を行う．その後，パリレン層のパターニングを行い（d），最後にドライエッチングにより裏側のキャビティを作製することにより（e），アクチュエータは完成する．
結果と考察 / Results and Discussion
本研究では，パリレンCを使用したポリマー構造体圧電MEMSアクチュエータを作製し，その振動特性について評価した．パリレン構造体アクチュエータはシリコン構造体に対し，著しく低い共振周波数とQ値が得られた．そのため，高い損失をもつためにTHDを低くできるMEMSスピーカなどへの応用が期待できる．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１：プロセスフロー
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 上路 輝希，鈴木 裕輝夫，王 旭晨，田中 秀治, ポリマーを構造体とするPZT圧電アクチュエータの振動特性評価, 日本機械学会第15回マイクロ・ナノ工学シンポジウム(2024年11月), 27P3-PN-26
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件