圧電ダイアフラム型MEMS超音波センサ高感度化座屈撓みの解析と設計

カテゴリ: 研究会(論文単位)

論文No: MSS21038

グループ名: 【E】センサ・マイクロマシン部門 マイクロマシン・センサシステム研究会

発行日: 2021/07/23

タイトル(英語): Analysis and Design of Buckling Deflection of Piezoelectric Diaphragm Type MEMS Ultrasonic Sensor for High Sensitivity

著者名: 清田 元一郎(京都工芸繊維大学),吉田 琢真(京都工芸繊維大学),西川 顕史(京都工芸繊維大学),山下 馨(京都工芸繊維大学),中島 将太(京都工芸繊維大学)

著者名(英語): Genichirou Kiyota(Kyoto Institute of Technology),Takuma Yoshida(Kyoto Institute of Technology),Akifumi Nishikawa(Kyoto Institute of Technology),Kaoru Yamashita(Kyoto Institute of Technology),Shota Nakajima(Kyoto Institute of Technology)

キーワード: 超音波センサ|感度|圧電体|ダイアフラム|座屈|残留応力|ultrasonic sensor|sensitivity|piezoelectric|diaphragm|buckling|residual stress

要約(日本語): 圧電ダイアフラム型MEMS超音波センサの高感度化を目的としたダイアフラム座屈撓み量の増大において，積層ダイアフラムの応力から撓み量を解析する方法の考案と評価を行った。_x000D_ 本手法では座屈による面内方向の伸びの効果を考慮したエネルギー法を用いて撓み量の解析を行った。_x000D_ 解析結果が実測結果とよく一致していることから本センサの最適設計において本手法が有用であると示された。またPt/Ti層による撓み量の増大を設計した。

要約(英語): An analytical method for buckling deflection caused by residual stress of multilayered diaphragm structures was proposed for highly sensitive piezoelectric MEMS ultrasonic sensors. The method takes into account the strain by lateral stretching of the diaphragm due to the buckling in its potential energy in addition to the strains by bending deformation and residual stress. The analytical results was in good agreement with the measured ones and we found that this method is useful to understand the buckling behavior of the multilayered diaphragm structure. Some new designs of the multilayered structure were calculated using this method and the efficiency of the modified design to the enhancement of the buckling deflection was evaluated.

本誌: 2021年7月26日－2021年7月27日マイクロマシン・センサシステム研究会

本誌掲載ページ: 17-20 p

原稿種別: 日本語

PDFファイルサイズ: 1,102 Kバイト