MEMSの構造
MEMSはシリコンウエハなどの上に、電子回路とセンサーやアクチュエーターなどの機械要素を立体構造で作りこんだ部品のことを指します。
ここではMEMSの構造と、その要素について紹介します。
MEMSの主な構造
MEMSは半導体基板の上に機械的な動作をするアクチュエーターや、素子にかかる力等を電気的信号として出力するセンサーを形成し、立体構造で製造されています。別の部品として組み込まれていたものを、チップの中にマイクロメートルオーダーの部品として組み込み一体化させることで、機械の小型化・集積化を図れ、製品をより小さく、より軽くすることができます。
さらに高性能で高機能なデバイスや部品にすることができるため、産業に革新をもたらす技術として加速度センサーやジャイロスコープ、圧力センサーなど、多様なアプリケーションに活用されています。
MEMSを構成する主な要素
センサー
MEMSセンサーは、圧力や磁気、静電、熱といった自然界のさまざまな物理現象を電気信号に変換します。
「例えば変形によって抵抗値が変わるピエゾ抵抗効果を活用した加速度センサーの場合、加速度を受ける錘（おもり）部分が動くことで錘の指示部に形成したピエゾ抵抗素子が変形します。この抵抗値の変化を読み取り、計算することで加速度を測定することができます。計算することで加速度を測定することができます。
圧力センサーや力覚センサーの場合も、MEMS内に存在する素子がさまざまな動きによって変形します。その際の抵抗値や静電容量などの変化を電気信号に変換することで、センサーとして作用しています。
アクチュエーター
アクチュエーターとは元来 “動作させるもの” という意味があり、エネルギーを何らかの動作に変換する装置のことです。これまでのアクチュエーターは大きな装置に使用されるのがメインでした。しかし、MEMSの登場により小型化が実現したことで、さらなる活用方法が期待されています。
例えばミネベアミツミが開発したMEMSミラーは、電圧をかけることで変形する圧電素子をMEMSによるアクチュエーターとして形成し、その動きと制御回路により垂直と水平方向にミラーを動かせます。これによりレーザー光をミラー面で反射させて走査することが可能となります。
また圧電薄膜を使用することで、小型かつ省電力で、高速動作と非共振駆動による低速動作を一体化できるメリットもあります。
電子回路
例えばセンサーの場合、MEMSに搭載された電子回路はMEMS素子の出力を増幅、補正する、あるいはアナログ信号をデジタル信号へと変換し、MCU（Micro Controller Unit）やマイコンと呼ばれるようなプロセッサーで処理しやすい状態にするといった働きを担います。
MCUには生データを補正する処理を行うもののほかにも、最近では端末そのものがさまざまな判断を行う「エッジAI機能」を持たせたものもあります。
その他
他にもMEMSには、熱を発する素子や電気を発する電極、水晶振動子などを組み込み、それらを相互作用させることで、複雑な処理を可能にしています。
また、さまざまな機器の周辺機能を取り込み高機能化したものも登場しており、こうした高機能なMEMSデバイスにより、製品自体の高機能化や小型・軽量化、省エネを実現しています。