2024

科目分類 / Subject Categories
学部等 / Faculty	大学院工芸科学研究科（博士前期課程） / Graduate School of Science and Technology (Master's Programs)	今年度開講 / Availability	有 / Available
学域等 / Field	設計工学域 / Academic Field of Engineering Design	年次 / Year	１～２年次 / 1st through 2nd Year
課程等 / Program	電子システム工学専攻 / Master's Program of Electronics	学期 / Semester	第1ｸｫｰﾀ / First quarter
分類 / Category	授業科目 / Courses	曜日時限 / Day & Period	火1 / Tue 1st

科目情報 / Course Information
時間割番号 / Timetable Number	62102101
科目番号 / Course Number	62160032
単位数 / Credits	1
授業形態 / Course Type	講義 / Lecture
授業科目名 / Course Title	マイクロデバイス工学 / Microdevice Engineering
担当教員名 Instructor(s)	山下　馨
	YAMASHITA Kaoru
その他 / Other	インターンシップ実施科目 Internship	国際科学技術コース提供科目 IGP	PBL実施科目 Project Based Learning	実務経験のある教員による科目 Practical Teacher
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	DX活用科目 ICT Usage in Learning	-	-	-
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科目ナンバリング / Numbering Code	M_EL5222

授業の目的・概要 Objectives and Outline of the Course
MEMS（微小電気機械システム）デバイスは日常生活に浸透し，現代の社会システムを支える重要な役割を果たしている。本講義では，MEMSデバイスの動作原理と構造，設計・製造法を理解することを目的とし，特に，機械エネルギーと電気エネルギーを直接相互変換する圧電体を用いた圧電MEMSデバイスについて重点的に取り上げる。これを通して，学習者が将来新たなデバイス開発を発想する素地を構築するための知識と考え方を習得することを目指す。
MEMS (micro-electro-mechanical systems) devices have been widely distributed in daily life and are playing important roles in our social system. In this lecture students learn the structure and operation principle of the MEMS devices, and also learn design and fabrication method for the devices, especially peizoMEMS devices using piezoelectric materials, which directly interconvert mechanical energy to electrical energy.

学習の到達目標 Learning Objectives
1．静電型MEMSデバイスの基本的な動作原理が理解できる。 2．伝統的なMEMSデバイスの製造方法と製造技術が理解できる。 3．圧電材料の基礎と圧電MEMSデバイスの設計方法が理解できる。
1．To understand the basic operation principle of electrostatic MEMS devices. 2．To understand the fabrication process of traditional MEMS devices. 3．To understand the basics of piezoelectric material and the design of piezoelectric MEMS devices.

授業計画項目 / Course Plan
No.	項目 Topics	内容 Content	オンライン授業 online class
1.	導入	本講義の概要説明。日常生活に浸透し社会システムを支えるMEMSデバイスについて概観。
	Introduction	Introduction of this lecture. MEMS devices in daily life and our social system.
2.	MEMSデバイス(1)	MEMSデバイス開発の変遷と技術的発展。社会的要請からニーズ指向により生まれた技術と，集積回路技術を基にしたシーズ指向から生まれた技術について。
	MEMS devices (1)	Progress of MEMS devices and MEMS technology. Seeds-oriented technology from social demand and needs-oriented technology based on IC technology.
3.	MEMSデバイス(2)	静電型MEMSデバイスの動作原理。加速度センサやジャイロなどの慣性センサを例に挙げ，高校までの物理と大学の電磁気学の基礎で理解できる静電型センサ・アクチュエータの動作原理。
	MEMS devices (2)	Operation principle of electrostatic MEMS devices; inertial sensors such as accelerometers and gyros, which is understood through physics in high school and basic electromagnetism.
4.	MEMSデバイス(3)	MEMSデバイスの製造方法。伝統的な集積回路技術に基づく微細構造作製方法とMEMSデバイスへの応用，およびMEMSデバイス特有の製造方法。
	MEMS devices (3)	Fabrication method of MEMS devices, based on traditional IC process and its application to MEMS process, and specialized technology for MEMS.
5.	圧電MEMSデバイス(1)	従来の静電型MEMSデバイスと圧電MEMSデバイスの比較。静電型デバイスの限界と，圧電体を用いることによるブレイクスルー。
	PiezoMEMS devices (1)	Comparison of traditional electrostatic MEMS devices to piezoMEMS devices. The limitation of the electrostatic devices and the breakthrough by using piezoelectric material.
6.	圧電MEMSデバイス(2)	圧電材料とその特性。圧電体の基本的な性質と，電気系・機械系の結合における物理。誘電体における電磁気学の復習と初歩的な材料力学入門。
	PiezoMEMS devices (2)	Piezoelectric materials and their characteristics. Physics in electro-mechanical coupling system.
7.	圧電MEMSデバイス(3)	圧電MEMSデバイスの構造と動作原理。圧電体での電気機械結合特性を生かしたMEMSデバイスの構造と動作原理。
	PiezoMEMS devices (3)	Structure and operation principle of piezoMEMS devices, using electro-mechanical coupling.
8.	圧電MEMSデバイス(4)	圧電MEMSデバイスの設計法。新たなデバイスを設計する際の，特性を最適化するための構造設計と，MEMSデバイスとして製造するための製造方法を考慮した設計方法。
	PiezoMEMS devices (4)	Design method of piezoMEMS devices. Structure design for optimization of the functionality of the devices, taking the fabrication method as MEMS devices into account.
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授業時間外学習（予習・復習等） Required study time, Preparation and review
Moodleのコースに登録すること。資料の配布や参考文献の指示，レポート課題の提示等にMoodleを使用する。 本学では1単位当たりの学修時間を45時間としています。毎回の授業にあわせて事前学修・事後学修を行ってください。
You need to register yourself to the course in Moodle system. Documents, references and report subjects are provided through the Moodle system. Please note that KIT requires 45 hours of study from students to award one credit, including both in-class instructions as well as study outside classes. Students are required to prepare for each class and complete the review after each class.

教科書／参考書 Textbooks/Reference Books
配布プリントで授業を進める。授業内容をより深く学習するために以下の書籍を参考書として挙げる。 ・「はじめてのMEMS」江刺正喜著，工業調査会 (2009.9) ・「圧電現象」：森田剛著，森北出版 (2017.3) ・「強誘電体：基礎原理および実験技術と応用」：上江洲由晃著，内田老鶴圃 (2016.6) ・"Microsystem design", Stephan D. Senturia, Kluwer Academic Publishers, (2001) ・"Manufacturing techniques for microfabrication and nanotechnology", Marc J. Madou, CRC Press, (2012) ・"Solid-state physics, fluidics, and analytical techniques in micro- and nanotechnology", Marc J. Madou, CRC Press, (2012) ・"From MEMS to Bio-MEMS and Bio-NEMS : manufacturing techniques and applications", Marc J. Madou, CRC Press, (2012) その他有用な参考資料についてMoodleに掲載する。
Printed materials are distributed. Useful references are listed below, and other references are informed through the Moodle system. - "Microsystem design", Stephan D. Senturia, Kluwer Academic Publishers, (2001) - "Manufacturing techniques for microfabrication and nanotechnology", Marc J. Madou, CRC Press, (2012) - "Solid-state physics, fluidics, and analytical techniques in micro- and nanotechnology", Marc J. Madou, CRC Press, (2012) - "From MEMS to Bio-MEMS and Bio-NEMS : manufacturing techniques and applications", Marc J. Madou, CRC Press, (2012)

成績評価の方法及び基準 Grading Policy
レポート（演習問題に対する解答を含む）により評価する。
The grade is evaluated with reports (including exercise problems).

留意事項等 Point to consider
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