●技術簡介：
本團隊建立材料摻雜技術使無鉛材料之壓電特性大幅提升，成功製備MEMS無鉛三軸壓電加速規，有別於以往MEMS三軸壓電加速規使用PZT含鉛材料，市場上均無相關產品。此外本團隊亦整合感測器、後端電路及使用者介面，將加速規系統應用於無人載具之安全監控，成功整合物聯網時代所需的智慧整合感控系統。
●技術之科學突破性：
無鉛壓電材料摻雜研發、MEMS壓電加速規之設計、後端電路開發及軟體整合系統，至目前為止在國內不管學術界或是業界尚未有團隊有能力能同時製作此關鍵一體式零組件及完整感測系統，大部分之研究團隊只能針對其中一部份進行研究或是委外整合，無法同時製備。軟硬體同時研發與整合具有相當難度，因此在單一團隊能獨立創新開發並且完美整合無鉛壓電加速規智慧感測系統，在國內感測器研究中實屬不易，需要個人高專業度及團隊完善分工及合作，才能有此番研發成果。
在無鉛壓電加速規材料方面，材料的壓電係數d33是開發MEMS三軸無鉛壓電加速規最關鍵之技術，由於無鉛壓電材料壓電性遠低於含鉛材料，導致元件的X軸及Y軸的靈敏度極低而失去了實用性。而材料的壓電係數d33與元件靈敏度息息相關，因此有效提高材料壓電係數d33將有機會克服MEMS無鉛壓電三軸加速規其X軸及Y軸靈敏度過低之困境。本團隊先前已成功研發ZnO Based材料，相較於全球各大研究文獻之壓電特性，目前尚屬於全球之冠，而目前開發之ZnO Based共摻雜材料其壓電性已接近含鉛材料。本團隊已利用材料摻雜合成技術改善無鉛材料壓電特性，因為材料的壓電特性和元件性能息息相關，因此本團隊所掌握的材料技術實為元件開發之關鍵技術。
在無鉛壓電加速規元件方面，本團隊利用RF sputtering薄膜製程技術開發無鉛ZnO Based壓電薄膜，以及運用公式計算，設計出最佳壓電加速規結構，藉由黃光微影技術並結合 MEMS 製程技術，進一步對元件進行優化與微小化。在後端電路設計方面，將讀取電路第一級當中的高耗能運算放大器取代為本團隊提出的current-mirror based電路，整體電路功耗下降將近九倍，再結合低功耗的逐漸趨近式類比至數位轉換器，整體電路功耗約為50uW，遠低於市場上所銷售的加速度感測器，因此本團隊的加速規感測系統為極低功耗之感測器系統。此外本團隊已掌握核心技術有：壓電材料配方比例、壓電薄膜製程、MEMS元件設計與MEMS製程等，上游至下游關鍵技術全數掌握，期望未來該關鍵技術可深耕於台灣，並將衍生產品銷售至全世界。
●技術之產業應用性：
考量到全球環保意識抬頭，對於含鉛產品的規範趨於嚴格，像是歐盟的RoHS危害性物質限制指令及加拿大SOR/2018-83消費品含鉛法規等，尤其台灣標準檢驗局已將RoHS納入「應施檢驗商品」標準之中，基於法規限制，含鉛相關產品未來將逐漸淘汰，無鉛產品將成為未來市場主流，本團隊已開發可比擬含鉛性能的無鉛壓電加速規，目前仍持續研發高壓電性之無鉛壓電材料，期許可以製作出超越含鉛產品的感測元件。
目前市售加速規均以塊材剪切式為主，塊材式壓電加速規雖然擁有高靈敏度，但其體積及重量過大不符合未來感測器微小化的趨勢，例如：裝載在無人機上會使機身失去平衡，反而造成危險，因此研發嵌入式壓電感測晶片就顯得非常重要，而MEMS壓電加速規擁有體積小、質量輕以及可由晶片異質整合技術與CMOS製程等優點，在未來將擁有較廣泛的應用層面及商業規模，因此本團隊採用MEMS製程來製作壓電式加速規。
未來在一些應用方面必須提升感測器的精準度，例如：導航定位，在一些衛星訊號不好的區域，會導致GPS無用武之地，例如：隧道裡或是兩旁都是高樓大廈的道路，這時就需要三軸加速規來做位置的估算；以及在安全氣囊方面，需仰賴高精準度的三軸加速規來感測車禍造成的減速度，關係到駕駛人的生命安全，由以上例子可得知三軸加速規在需多應用上都是必要且攸關到使用者的自身安全，而在未來若要持續研發MEMS九軸感測器，則必須整合MEMS三軸加速規、MEMS三軸陀螺儀以及MEMS磁感器，三種MEMS多軸感測器缺一不可，其中三軸加速規可同時感測到XYZ三軸之加速度，可在不知道物體運動方向的情況下，藉由三軸的加速度分析出物體的運動狀態，相比單軸加速規只能感測出單一方向的加速度及振動，在應用上和三軸加速規相去甚遠，但因為MEMS三軸無鉛壓電加速規在XY軸的靈敏度過低，目前尚未有團隊突破。市場上大多使用電容式、含鉛壓電塊材等三軸加速規來感測物體運動，但在未來講求環保節能的嚴格法規下，開發MEMS三軸無鉛壓電加速規確實有其必要性，而目前本團隊已經著手研發此感測器，成功首創MEMS三軸無鉛壓電加速規感測系統。

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