半導体微細加工技術で製作され, 付加価値の高い部品として用いられているMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)の信頼性について述べる.MEMSはセンサやディスプレイのように, システムから外部につながる入出力部などに用いられることが多いため, 特に装着やパッケージングが重要である.アクチュエータを一体形成し, 自己診断や自己テストの機能などを持たせることができる.材料を変形させる使い方の場合には破壊強度などが, また接触させる使い方の場合には表面間力による付着や磨耗などが問題になる.その他, 微細構造が露出している流体システムや静電アクチュエータなどではゴミの付着なども課題であり, また多様なMEMSにそれぞれ特有な信頼性上の問題があり, これらを解決していかなければならない.

抄録全体を表示

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスはシリコンや薄膜材料で形成された機械構造体を用いている.この構造体はデバイスの使用中に変形し, 応力やひずみが印加される.このため, 実用化や製品化においてMEMSデバイスの信頼性を保証するためにその機械的構造体の機械的な信頼性を評価, 解析することが求められている.これらのデバイスの構造体に用いられる材料は半導体プロセスとの適合性からシリコンが主として用いられている.シリコンは比重が小さく, 熱伝導性もよく, 高い弾性率を示し, 構造材料として優れた性質を持つことが指摘されている.しかし, シリコンはセラミックスと同様に脆性破壊するため, 高い理論強度を持つにもかかわらず実用には懸念が示されてきた.本稿ではシリコンをはじめとする半導体薄膜材料の機械的な信頼性を評価する研究について解説するため, 機械的信頼性として機械強度と疲労特性の測定方法, およびシリコンの強度や疲労特性について紹介する.

抄録全体を表示

微小電気機械システム(Micro electro mechanical system : MEMS)技術は社会を大きく変革する可能性を有する次世代技術として注目される.MEMSでは微小化や機械的接合部の減少により耐振動性, 耐衝撃性などの信頼性が向上する反面, 可動部が対向部に固着する「張り付き」など微小領域で顕在化する新たな現象による動作不良が生じる場合がある.張り付きは主として製造時に用いる洗浄液や大気中の水蒸気の毛管凝縮による微小隙間への液体橋の形成に基づく液架橋力(メニスカス力)により発生する.製造プロセスの改良, 表面の疎水性化, 接触面積の低減により張り付きを防止することができる.また, 素子の自己診断・較正機能の付与により, 信頼性がさらに向上する.

抄録全体を表示

さきに劉・阿部[8]で, 2母数ワイブル分布の未知母数を右側定数打切データから推定する際に, われわれの提案した未知データ予測値を利用した完全標本の方法の形式的近似的な適用などにより形状母数mの推定の|BIAS|とMSEをかなり大幅に縮小できることを示した.本稿では, 同一の考え方を両側定数打切(doubly censored Type II)データの場合に適用し, 未知データ予測法を拡充すると共に, 本来は完全標本にしか使えない各種の従来既知の方法と適切な未知データ予測法を組み合わせて使用し, 標本の大きさn=5,7,10,15,20で観測データ数≧4の両側中途打切データからの未知母数推定のモンテカルロ・シミュレーションをそれぞれN=20000回実施し, 推定のBIAS/mとMSE/m^2を評価する.それらの結果を相互に比較し, 最も望ましい推定方式を提案する.また, この第1段の母数推定で十分な推定精度が得られない場合は, 更に, この推定法で得たBIAS/mとMSE/m^2を実験値として活用する経験的補正推定法を提案し, その効果を評価した.

抄録全体を表示