JP2017146237A - 圧力センサ、圧力センサシステム、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】感度を向上できる圧力センサを提供する。
【解決手段】実施形態の圧力センサは、膜部、第１センサ部、第１構造体を含む。膜部は、表面を有し変形可能である。第１センサ部は、表面の外縁の第１部分から離れた表面の一部に固定される。第１センサ部は、複数の第１検知素子を含む。複数の第１検知素子は、第１磁性層と、第１対向磁性層と、第１非磁性中間層と、を含む。第１構造体は、複数の第１検知素子の並ぶ方向に沿って第１センサ部と並ぶ。第１構造体は、第１構造体層と、第１対向構造体層と、第１中間構造体層と、を含む。第１構造体層は、第１対向構造体層の電位と同じ電位、及び、第１対向構造体層に対するフローティング電位の少なくともいずれかを有する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、圧力センサ、圧力センサシステム、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルに関する。

磁性層を用いた圧力センサが提案されている。圧力センサは、例えば、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルなどに応用される。圧力センサにおいて、感度の向上が望まれる。

特開２０１５−１８４０６７号公報

本発明の実施形態は、感度を向上できる圧力センサ、圧力センサシステム、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルを提供する。

本発明の実施形態によれば、膜部と、第１センサ部と、第１構造体と、を含む圧力センサが提供される。前記膜部は、表面を有し、変形可能である。前記第１センサ部は、前記表面の外縁の第１部分から離れた前記表面の一部に固定される。前記第１センサ部は、前記表面に沿って並ぶ複数の第１検知素子を含む。前記複数の第１検知素子のそれぞれは、第１磁性層と、第１対向磁性層と、第１非磁性中間層と、を含む。前記第１非磁性中間層は、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられる。前記第１構造体は、前記複数の第１検知素子の前記並ぶ方向に沿って前記第１センサ部と並ぶ。前記第１構造体は、第１構造体層と、第１対向構造体層と、第１中間構造体層と、を含む。前記第１中間構造体層は、前記第１構造体層と前記第１対向構造体層との間に設けられる。前記第１構造体層は、前記第１対向構造体層の電位と同じ電位、及び、前記第１対向構造体層に対するフローティング電位の少なくともいずれかを有する。

図１（ａ）〜図１（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、圧力センサの特性を例示するグラフ図である。 第１の実施形態に係る圧力センサの一部を例示する模式図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第２の実施形態に係る圧力センサの一部を例示する模式図である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、実施形態に係る圧力センサを例示する模式図である。 図６（ａ）〜図６（ｃ）は、実施形態に係る圧力センサを例示する模式的斜視図である。 第３の実施形態に係る圧力センサシステムを例示する模式的平面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施形態に係る圧力センサの電極部分を例示する模式図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、実施形態に係る圧力センサの電極部分を例示する模式図である。 圧力センサの特性を例示するグラフ図である。 第４の実施形態に係るマイクロフォンを例示する模式図である。 第４の実施形態に係る別のマイクロフォンを例示する模式的断面図である。 図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第５の実施形態に係る血圧センサを例示する模式図である。 第６の実施形態に係るタッチパネルを例示する模式図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式図である。
図１（ａ）は、斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）の矢印ＡＲから見た平面図である。図１（ｄ）は、圧力センサの一部を例示する断面図である。

図１（ａ）に示すように、実施形態にかかる圧力センサ１１０は、膜部７０ｄと、第１センサ部５０ａと、第２センサ部５０ｂと、第１〜第４構造体６１〜６４と、を含む。

膜部７０ｄは、変形可能である。部７０ｄは、表面７０ｕを有する。第１センサ部５０ａは、表面７０ｕの一部７０ｕａに固定されている。第１センサ部５０ａは、表面７０ｕの全面には設けられていない。表面７０ｕのこの一部７０ｕａは、表面７０ｕの外縁７０ｒの第１部分から離れている。第１部分は、例えば、後述する第１辺７０ｓ１〜第４辺７０ｓ４のいずれかである。第１センサ部５０ａは、複数の第１検知素子５１を含む。第２センサ部５０ｂは、表面７０ｕの別の一部７０ｕｂに固定されている。第２センサ部５０ｂは、複数の第２検知素子５２を含む。このように、複数の検知素子５０が設けられる。複数の第１検知素子５１は、複数の検知素子５０の一部である。複数の第２検知素子５２は、複数の検知素子５０の一部である。

膜部７０ｄから第１検知素子５１に向かう方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向およびＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

この例では、複数の第１検知素子５１は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。複数の第２検知素子５２は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。例えば、第２検知素子５２は、第１検知素子と、Ｙ軸方向において並ぶ。例えば、複数の第１検知素子５１の少なくとも一部は、互いに直列に接続される。例えば、複数の第２検知素子５２の少なくとも一部は、互いに直列に接続される。実施形態において、第１検知素子５１の数は、任意である。第２検知素子５２の数は、任意である。

膜部７０ｄは、保持部７０ｓに保持される。保持部７０ｓは、外縁７０ｒを保持する。例えば、膜部７０ｄ及び保持部７０ｓとなる基板が設けられる。基板は、例えば、シリコン基板である。基板の一部が除去され、基板に空洞７０ｈが設けられる。基板のうちの薄い部分が膜部７０ｄとなる。基板のうちの厚い部分が保持部７０ｓとなる。

図１（ｂ）に示すように、第１検知素子５１は、第１磁性層１１ａと、第１対向磁性層１１ｂと、第１非磁性中間層１１ｃと、を含む。第１非磁性中間層１１ｃは、第１磁性層１１ａと第１対向磁性層１１ｂとの間に設けられる。第１対向磁性層１１ｂは、実質的にＺ軸方向に沿って、第１磁性層１１ａと離間する。この例では、第１磁性層１１ａと膜部７０ｄとの間に第１対向磁性層１１ｂが設けられる。実施形態において、第１対向磁性層１１ｂと膜部７０ｄとの間に第１磁性層１１ａが配置されても良い。

図１（ｄ）に示すように、第２検知素子５２は、第２磁性層１２ａと、第２対向磁性層１２ｂと、第２非磁性中間層１２ｃと、を含む。第２非磁性中間層１２ｃは、第２磁性層１２ａと第２対向磁性層１２ｂとの間に設けられる。第２対向磁性層１２ｂは、実質的にＺ軸方向に沿って、第２磁性層１２ａと離間する。この例では、第２磁性層１２ａと膜部７０ｄとの間に第２対向磁性層１２ｂが設けられる。実施形態において、第２対向磁性層１２ｂと膜部７０ｄとの間に第２磁性層１２ａが配置されても良い。

第１構造体６１は、Ｘ軸方向において第１センサ部５０ａと並ぶ。第１構造体６１は、第１センサ部５０ａの一端と第３辺７０ｓ３（後述）との間に設けられる。第１構造体６１は、第１センサ部５０ａと電気的に接続されていない。

第１構造体６１は、第１構造体層６１ａと、第１対向構造体層６１ｂと、第１中間構造体層６１ｃと、を含む。第１中間構造体層６１ｃは、第１構造体層６１ａと第１対向構造体層６１ｂとの間に設けられる。第１対向構造体層６１ｂは、実質的にＺ軸方向に沿って、第１構造体層６１ａと離間する。この例では、第１構造体層６１ａと膜部７０ｄとの間に第１対向構造体層６１ｂが設けられる。実施形態において、第１対向構造体層６１ｂと膜部７０ｄとの間に第１構造体層６１ａが配置されても良い。

第１構造体層６１ａは、第１対向構造体層６１ｂの電位と同じ電位、及び、第１対向構造体層６１ｂに対するフローティング電位の少なくともいずれかを有する。

第１構造体層６１ａは、例えば、第１磁性層１１ａに含まれる材料と同じ材料を含む。第１対向構造体層６１ｂは、例えば、第１対向磁性層１１ｂに含まれる材料と同じ材料を含む。第１中間構造体層６１ｃは、例えば、第１非磁性中間層１１ｃに含まれる材料と同じ材料を含む。例えば、第１構造体６１の構造は、第１検知素子５１の構造と実質的に同じであるが、検知素子５０としては機能しない。

例えば、第１構造体層６１ａは、第１磁性層１１ａとなる磁性膜から形成される。第１対向構造体層６１ｂは、例えば、第１対向磁性層１１ｂとなる磁性膜から形成される。第１中間構造体層６１ｃは、例えば、第１非磁性中間層１１ｃとなる非磁性膜から形成される。

圧力センサにおいては、センサ部の検知素子５０の数を増やすことで、感度を向上させることができる。例えば、複数の検知素子５０が直列に接続された場合、検知素子５０の数Ｎに応じて、信号電圧がＮ倍となり、ノイズがＮ^１／２倍となる。数を増やすことで、ＳＮ比ＳＮＲが向上する。

一方、センサ部の端に位置する検知素子５０の歪量は、センサ部の中央に位置する検知素子５０の歪量に比べて小さいことが分かった。例えば、センサ部の端に位置する検知素子５０を、センサ部の他の検知素子５０と電気的に接続すると、ＳＮ比ＳＮＲが低下することが分かった。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、圧力センサの特性を例示するグラフ図である。
図２（ａ）において、横軸は、検知素子５０のそれぞれの位置ｎを示す。縦軸は、異方性歪ε_ｘ−ｙ、または、ゲージファクタＧＦを示す。ゲージファクタＧＦは、単位歪（ｄε）あたりの、電気抵抗の変化量（ｄＲ／Ｒ）である。ゲージファクタＧＦが高いときに、例えば、感度が高い。

この例においては、複数の検知素子５０が直列に並ぶ。複数の検知素子５０の数は、２７である。この例において、第１〜第２７の位置のそれぞれの検知素子５０について、異方性歪ε_ｘ−ｙとゲージファクタＧＦが示されている。特性Ｓ１は、異方性歪ε_ｘ−ｙを示す。両端の検知素子５０においては、中央の検知素子５０に比べて異方性歪ε_ｘ−ｙが小さい。特性Ｓ２は、各検知素子５０のゲージファクタＧＦを示す。両端の検知素子５０においては、中央の検知素子５０に比べてゲージファクタＧＦが小さい。例えば、第１、第２、第２６及び第２７の位置の検知素子５０のゲージファクタＧＦは、基準値ＧＦ１よりも低い。基準値ＧＦ１以上において、所望の感度（例えば、７０ｄＢ）が得られる。両端の検知素子５０が、中央の検知素子５０と接続されると、ＳＮ比ＳＮＲが低下する。

実施形態においては、例えば、第１の位置の検知素子５０の代わりに、第１構造体６１が配置される。例えば、第２７の位置の検知素子５０の代わりに、第２構造体６２が配置される。第１構造体６１及び第２構造体６２は、第２〜第２６の位置の検知素子５０と電気的に接続されない。実施形態においては、ＳＮ比ＳＮＲの低下を抑制することができる。これにより、感度が向上できる。

図２（ｂ）において、横軸は、複数の検知素子５０の数Ｎを示す。縦軸は、ＳＮ比ＳＮＲ（ｄＢ）を示す。特性Ｓ３は、複数の検知素子５０の一端に第１構造体６１が配置され、他端に第２構造体６２が配置されたときのＳＮ比ＳＮＲを示す。第１構造体６１及び第２構造体６２は、数Ｎに含まれない。特性Ｓ４は、複数の検知素子５０のみが配置され、第１構造体６１及び第２構造体６２は配置されていないときのＳＮ比ＳＮＲを示す。この例では、数Ｎを１０以上８０以下としたときに、特性Ｓ３のＳＮ比ＳＮＲは、特性Ｓ４のＳＮ比ＳＮＲよりも相対的に高い。すなわち、第１構造体６１及び第２構造体６２を配置することで、ＳＮ比ＳＮＲの低下を抑制できる。

図１（ｃ）に示すように、この例では、膜部７０ｄは、外縁７０ｒを有する。外縁７０ｒは、実質的に多角形（四角形、具体的には長方形）である。外縁７０ｒは、第１辺７０ｓ１と、第２辺７０ｓ２と、第３辺７０ｓ３と、第４辺７０ｓ４と、を含む。

膜部７０ｄ（外縁７０ｒ）には、種々の形状が適用できる。膜部７０ｄ（外縁７０ｒ）は、例えば、略真円状でも良く、偏平円状（楕円状を含む）でも良く、略正方形状でも良く、長方形状でも良い。例えば、膜部７０ｄ（外縁７０ｒ）が略正方形状または略長方形状の場合は、４隅の部分（コーナ部）は、曲線状でも良い。

第１辺７０ｓ１は、第１方向（この例では、Ｘ軸方向）に延びる。第２辺７０ｓ２は、第２方向において第１辺７０ｓ１と離間する。第２方向は、第１方向と交差する。この例では、第２方向は、Ｙ軸方向である。第２辺７０ｓ１は、第１方向（Ｘ軸方向）に延びる。第３辺７０ｓ３は、第２方向（Ｙ軸方向）に延びる。第４辺７０ｓ４は、第１方向（Ｘ軸方向）において第３辺７０ｓ３と離間し、第２方向（Ｙ軸方向）に延びる。

この例では、第１辺７０ｓ１と第２辺７０ｓ２との間の第１方向に沿った距離Ｄ１は、第３辺７０ｓ３と第４辺７０ｓ４との間の第２方向に沿った距離Ｄ２よりも長い。膜部７０ｄは、実質的に長方形であり、第１辺７０ｓ１及び第２辺７０ｓ２は、長辺である。第３辺７０ｓ３及び第４辺７０ｓ４は、短辺である。

図１（ｃ）に例示するように、実施形態において、外縁７０ｒにおける辺と辺との間に曲線部分が設けられても良い。例えば、膜部７０ｄ（外縁７０ｒ）のコーナー部は、曲線状である。これにより、例えば、膜部７０ｄの強度が向上する。

膜部７０ｄに応力が加わったときに、膜部７０ｄの外縁７０ｒの近傍において、大きな歪（異方性歪）が生じる。検知素子５０を膜部７０ｄの外縁７０ｒの近傍に配置することで、大きな歪が検知素子５０に加わり、高い感度が得られる。特に、膜部７０ｄの一方の長さが別の方向に長さよりも長いとき（すなわち、形状に異方性がある場合）、外縁７０ｒの内の長軸に沿った部分で、特に大きな歪が生じる。このため、外縁７０ｒの長辺に沿った部分に検知素子５０を配置することで、特に高い感度が得られる。

この例では、複数の第１検知素子５１は、第１辺７０ｓ１に沿って並ぶ。複数の第２検知素子５２は、第２辺７０ｓ２に沿って並ぶ。膜部７０ｄの一方の長さが、膜部７０ｄの他方の長さより長いとき（形状に異方性がある場合）、膜部７０ｄが等方的な形状を有するときに比べて、膜部７０ｄの短軸側の端部付近で異方的な歪が生じる領域は、広い。

等方的な形状を有する膜部７０ｄの端部よりも、異方性形状を有する膜部７０ｄの短軸側の端部においては、広い領域で、大きな絶対値の異方歪が生じる。異方性形状を有する膜部７０ｄには、等方的な形状を有する膜部７０ｄよりも多くの検知素子５０を配置できる。配置する検知素子５０は、圧力に対して同様の（例えば同じ極性の）電気抵抗の変化を生じる検知素子５０である。これにより、高感度の圧力センサを提供することができる。

複数の検知素子５０を直列に接続することで、ＳＮ比を改善することができる。実施形態において、圧力が印加されたときに同じ極性の電気信号が得られる複数の検知素子５０を配置することができる。これにより、ＳＮ比が向上する。

実施形態において、第２構造体６２を設けるようにしてもよい。第２構造体６２は、Ｘ軸方向において第１センサ部５０ａと並ぶ。第２構造体６２は、第１センサ部５０ａの他端と第４辺７０ｓ４との間に設けられる。第２構造体６２は、第１センサ部５０ａに電気的に接続されていない。第２構造体６２は、第２構造体層６２ａと、第２対向構造体層６２ｂと、第２中間構造体層６２ｃと、を含む。第２中間構造体層６２ｃは、第２構造体層６２ａと第２対向構造体層６２ｂとの間に設けられる。第２対向構造体層６２ｂは、実質的にＺ軸方向に沿って、第２構造体層６２ａと離間する。この例では、第２構造体層６２ａと膜部７０ｄとの間に第２対向構造体層６２ｂが設けられる。実施形態において、第２対向構造体層６２ｂと膜部７０ｄとの間に第２構造体層６２ａが配置されても良い。第２構造体層６２ａは、第２対向構造体層６２ｂの電位と同じ電位、及び、第２対向構造体層６２ｂに対するフローティング電位の少なくともいずれかを有する。

第２構造体層６２ａは、例えば、第１磁性層１１ａに含まれる材料と同じ材料を含む。第２対向構造体層６２ｂは、例えば、第１対向磁性層１１ｂに含まれる材料と同じ材料を含む。第２中間構造体層６２ｃは、例えば、第２非磁性中間層１１ｃに含まれる材料と同じ材料を含む。例えば、第２構造体６２の構造は、第１検知素子５１の構造と実質的に同じであるが、検知素子５０としては機能しない。

第３構造体６３を設けてもよい。第３構造体６３は、Ｘ軸方向において第２センサ部５０ｂと並ぶ。第３構造体６３は、第２センサ部５０ｂの一端と第４辺７０ｓ４との間に設けられる。第３構造体６３は、第２センサ部５０ｂに電気的に接続されていない。第３構造体６３は、第３構造体層６３ａと、第３対向構造体層６３ｂと、第３中間構造体層６３ｃと、を含む。第３中間構造体層６３ｃは、第３構造体層６３ａと第３対向構造体層６３ｂとの間に設けられる。第３対向構造体層６３ｂは、実質的にＺ軸方向に沿って、第３構造体層６３ａと離間する。この例では、第３構造体層６３ａと膜部７０ｄとの間に第３対向構造体層６３ｂが設けられる。実施形態において、第３対向構造体層６３ｂと膜部７０ｄとの間に第３構造体層６３ａが配置されても良い。第３構造体層６３ａは、第３対向構造体層６３ｂの電位と同じ電位、及び、第３対向構造体層６３ｂに対するフローティング電位の少なくともいずれかを有する。

第３構造体層６３ａは、例えば、第２磁性層１２ａに含まれる材料と同じ材料を含む。第３対向構造体層６３ｂは、例えば、第２対向磁性層１２ｂに含まれる材料と同じ材料を含む。第３中間構造体層６３ｃは、例えば、第２非磁性中間層１２ｃに含まれる材料と同じ材料を含む。例えば、第３構造体６３の構造は、第２検知素子５２の構造と実質的に同じであるが、検知素子５０としては機能しない。

第４構造体６４を設けるようにしてもよい。第４構造体６４は、Ｘ軸方向において第２センサ部５０ｂと並ぶ。第４構造体６４は、第２センサ部５０ｂの他端と第３辺７０ｓ３との間に設けられる。第４構造体６４は、第２センサ部５０ｂに電気的に接続されていない。第４構造体６４は、第４構造体層６４ａと、第４対向構造体層６４ｂと、第４中間構造体層６４ｃと、を含む。第４中間構造体層６４ｃは、第４構造体層６４ａと第４対向構造体層６４ｂとの間に設けられる。第４対向構造体層６４ｂは、実質的にＺ軸方向に沿って、第４構造体層６４ａと離間する。この例では、第４構造体層６４ａと膜部７０ｄとの間に第４対向構造体層６４ｂが設けられる。実施形態において、第４対向構造体層６４ｂと膜部７０ｄとの間に第４構造体層６４ａが配置されても良い。第４構造体層６４ａは、第４対向構造体層６４ｂの電位と同じ電位、及び、第４対向構造体層６４ｂに対するフローティング電位の少なくともいずれかを有する。

第４構造体層６４ａは、例えば、第２磁性層１２ａに含まれる材料と同じ材料を含む。第４対向構造体層６４ｂは、例えば、第２対向磁性層１２ｂに含まれる材料と同じ材料を含む。第４中間構造体層６４ｃは、例えば、第２非磁性中間層１２ｃに含まれる材料と同じ材料である。例えば、第４構造体６４の構造は、第２検知素子５２の構造と実質的に同じであるが、検知素子５０としては機能しない。

第１磁性層１１ａの磁化は、膜部７０ｄの変形に応じて変化する。第２磁性層１２ａの磁化は、膜部７０ｄの変形に応じて変化する。第１磁性層１１ａは、例えば、磁化自由層である。第２磁性層１２ａは、例えば、磁化自由層である。

例えば、第１対向磁性層１１ｂの磁化は、第１磁性層１１ａの磁化に比べて変化し難い。第１対向磁性層１１ｂは、例えば、磁化固定層である。例えば、第２対向磁性層１２ｂの磁化は、第２磁性層１２ａの磁化に比べて変化し難い。第２対向磁性層１２ｂは、例えば、磁化固定層である。

例えば、膜部７０ｄに圧力（検知すべき圧力）が加わる。これにより、検知素子５０の磁性層に歪が生じる。歪は例えば、異方性の歪である。この歪により、第１磁性層１１ａの磁化、及び、第２磁性層１２ａの磁化のそれぞれが変化する。この変化は、例えば、逆磁歪効果に基づく。これにより、第１磁性層１１ａの磁化の方向と、第１対向磁性層１１ｂの磁化の方向と、の間の角度が変化する。これにより、第１磁性層１１ａと第１対向磁性層１１ｂとの間の抵抗が、変化する。一方、第２磁性層１２ａの磁化の方向と、第２対向磁性層１２ｂの磁化の方向と、の間の角度が変化する。これにより、第２磁性層１２ａと第２対向磁性層１２ｂとの間の抵抗が、変化する。これらの抵抗の変化は、例えば、磁気抵抗効果（ＭＲ効果）に基づく。

すなわち、第１磁性層１１ａと第１対向磁性層１１ｂとの間の抵抗は、膜部７０ｄの変形に応じて変化する。第２磁性層１２ａの磁化の方向と、第２対向磁性層１２ｂの磁化の方向と、の間の角度が変化する。これらの抵抗の変化を検知することにより、膜部７０ｄに加えられた圧力が検知される。すなわち、検知対象の圧力が検知される。

抵抗の変化は、例えば、検知素子５０に電流を流すことで検知される。

図１（ｂ）に例示するように、第１センサ部５０ａは、例えば、第１電極５８ａ及び第２電極５８ｂをさらに含む。例えば、第１電極５８ａと第２電極５８ｂとの間に、第１磁性層１１ａ、第１対向磁性層１１ｂ及び第１非磁性中間層１１ｃが配置される。第１電極５８ａと第２電極５８ｂとの間に電圧を印加することで、第１検知素子５１の抵抗が検知される。

図１（ｄ）に例示するように、第２センサ部５０ｂは、例えば、第３電極５８ｃ及び第４電極５８ｄをさらに含む。例えば、第３電極５８ｃと第４電極５８ｄとの間に、第２磁性層１２ａ、第２対向磁性層１２ｂ及び第２中間層１２ｃが配置される。第３電極５８ｃと第４電極５８ｄとの間に電圧を印加することで、第２検知素子５２の抵抗が検知される。

実施形態においては、第１構造体６１は、第１導電層５８ｐ１と、第２導電層５８ｐ２と、をさらに含む。第１導電層５８ｐ１は、第１構造体層６１ａと電気的に接続される。第２導電層５８ｐ２は、第１対向構造体層６１ｂと電気的に接続される。第１構造体層６１ａは、第１導電層５８ｐ１と第２導電層５８ｐ２との間に設けられる。第１対向構造体層６１ｂは、第１構造体層６１ａと第２導電層５８ｐ２との間に設けられる。第１構造体６１は、第１検知素子５１と電気的に接続されていないため、電圧は印加されない。

さらに、第１導電層５８ｐ１は、第２構造体層６２ａと電気的に接続される。第２導電層５８ｐ２は、第２対向構造体層６１ｂと電気的に接続される。第２構造体層６２ａは、第１導電層５８ｐ１と第２導電層５８ｐ２との間に設けられる。第２対向構造体層６２ｂは、第２構造体層６２ａと第２導電層５８ｐ２との間に設けられる。第２構造体６２は、第１検知素子５１と電気的に接続されていないため、電圧は印加されない。

第３構造体６３は、第３導電層５８ｐ３と、第４導電層５８ｐ４と、をさらに含む。第３導電層５８ｐ３は、第３構造体層６３ａと電気的に接続される。第４導電層５８ｐ４は、第３対向構造体層６３ｂと電気的に接続される。第３構造体層６３ａは、第３導電層５８ｐ３と第４導電層５８ｐ４との間に設けられる。第３対向構造体層６３ｂは、第３構造体層６３ａと第４導電層５８ｐ４との間に設けられる。第３構造体６３は、第２検知素子５２と電気的に接続されていないため、電圧は印加されない。

さらに、第３導電層５８ｐ３は、第４構造体層６４ａと電気的に接続される。第４導電層５８ｐ４は、第４対向構造体層６４ｂと電気的に接続される。第４構造体層６４ａは、第３導電層５８ｐ３と第４導電層５８ｐ４との間に設けられる。第４対向構造体層６４ｂは、第４構造体層６４ａと第４導電層５８ｐ４との間に設けられる。第４構造体６４は、第２検知素子５２と電気的に接続されていないため、電圧は印加されない。

磁性層（第１磁性層１１ａ、第２磁性層１２ａ）は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの少なくとも１つを含む。対向磁性層（第１対向磁性層１１ｂ、第２対向磁性層１２ｂ）は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの少なくとも１つを含む。非磁性中間層（第１非磁性中間層１１ｃ、第２非磁性中間層１２ｃ）には、金属または絶縁体を用いることができる。金属の場合、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、及びＡｇなどが用いられる。絶縁体の場合、例えば、マグネシウム酸化物や、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、亜鉛酸化物などが用いられる。

第１電極５８ａと膜部７０ｄとの間に絶縁層（図示せず）が設けられている。この絶縁層は、例えば、第１電極５８ａと第２電極５８ｂとの間にも設けられる。絶縁層は、例えば、第３電極５８ｃと第４電極５８ｄとの間にも設けられる。絶縁層により、電極どうしの電気的な絶縁が得られる。

図１（ｃ）に示すように、制御部６８（例えば処理回路）をさらに設けるようにしてもよい。制御部６８は、第１検知素子５１及び第２検知素子５２と電気的に接続される。例えば、制御部６８は、第１電極５８ａ、第２電極５８ｂ、第３電極５８ｃ及び第４電極５８ｄと電気的に接続される。制御部６８は、第１検知素子５１から得られる信号（第１検知素子５１で生じる信号）に応じた信号を出力する。制御部６８は、第２検知素子５２から得られる信号（第２検知素子５２で生じる信号）に応じた信号を出力する。制御部６８は、検知素子５０に生じる抵抗の変化に対応する信号を出力する。制御部６８で得られる信号は、検知すべき圧力に対応する。

図３は、第１の実施形態に係る圧力センサの一部を例示する模式的断面図である。
図３に示すように、第１構造体６１は、第１導電層５８ｐ１と、第２導電層５８ｐ２と、配線層５８ｑと、をさらに含む。第１構造体層６１ａは、第１導電層５８ｐ１と第２導電層５８ｐ２との間に設けられる。下側の第２導電層５８ｐ２のＸ軸方向に沿う長さは、上側の第１導電層５８ｐ１のＸ軸方向に沿う長さよりも長い。配線層５８ｑは、第１導電層５８ｐ１と第２導電層５８ｐ２とを電気的に接続する。第１構造体層６１ａは、第１対向構造体層６１ｂの電位と同じ電位を有する。第２〜第４構造体６２〜６４についても同様である。

実施形態によれば、センサ部の端に電気的に接続されない構造体が配置される。構造体は検知素子５０として機能させない。このため、ＳＮＲの低下を抑制することができる。これにより、感度が向上できる。

（第２の実施形態）
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第２の実施形態に係る圧力センサの一部を例示する模式図である。
図４（ａ）は、圧力センサの一部を例示する平面図である。
図４（ｂ）は、圧力センサの一部を例示する断面図である。

実施形態に係る圧力センサ１１１は、第５構造体６５と、第６構造体６６と、をさらに含む。第５構造体６５は、Ｘ軸方向において第１センサ部５０ａと並ぶ。第５構造体６５は、第１センサ部５０ａと電気的に接続されていない。第５構造体６５は、第１構造体６１と第３辺７０ｓ３との間に設けられる。第６構造体６６は、Ｘ軸方向において第１センサ部５０ａと並ぶ。第６構造体６６は、第１センサ部５０ａと電気的に接続されていない。第６構造体６６は、第２構造体６２と第４辺７０ｓ４との間に設けられる。

第５構造体６５は、第５構造体層６５ａと、第５対向構造体層６５ｂと、第５中間構造体層６５ｃと、を含む。第５中間構造体層６５ｃは、第５構造体層６５ａと第５対向構造体層６５ｂとの間に設けられる。第５対向構造体層６５ｂは、実質的にＺ軸方向に沿って、第５構造体層６５ａと離間する。この例では、第５構造体層６５ａと膜部７０ｄとの間に第５対向構造体層６５ｂが設けられる。実施形態において、第５対向構造体層６５ｂと膜部７０ｄとの間に第５構造体層６５ａが配置されても良い。第５構造体層６５ａは、第５対向構造体層６５ｂの電位と同じ電位、及び、第５対向構造体層６５ｂに対するフローティング電位の少なくともいずれかを有する。

第５構造体層６５ａは、例えば、第１磁性層１１ａに含まれる材料と同じ材料を含む。第５対向構造体層６５ｂは、例えば、第１対向磁性層１１ｂに含まれる材料と同じ材料を含む。第５中間構造体層６５ｃは、例えば、第１非磁性中間層１１ｃ含まれる材料と同じ材料を含む。例えば、第５構造体６５の構造は、第１検知素子５１の構造と実質的に同じであるが、検知素子５０としては機能しない。

第６構造体６６は、第６構造体層６６ａと、第６対向構造体層６６ｂと、第６中間構造体層６６ｃと、を含む。第６中間構造体層６６ｃは、第６構造体層６６ａと第６対向構造体層６６ｂとの間に設けられる。第６対向構造体層６６ｂは、実質的にＺ軸方向に沿って、第６構造体層６６ａと離間する。この例では、第６構造体層６６ａと膜部７０ｄとの間に第６対向構造体層６６ｂが設けられる。実施形態において、第６対向構造体層６６ｂと膜部７０ｄとの間に第６構造体層６６ａが配置されても良い。第６構造体層６６ａは、第６対向構造体層６６ｂの電位と同じ電位、及び、第６対向構造体層６６ｂに対するフローティング電位の少なくともいずれかを有する。

第６構造体層６６ａは、例えば、第１磁性層１１ａに含まれる材料と同じ材料を有する。第６対向構造体層６６ｂは、例えば、第１対向磁性層１１ｂに含まれる材料と同じ材料を含む。第６中間構造体層６６ｃは、例えば、第１非磁性中間層１１ｃに含まれる材料と同じ材料を含む。例えば、第６構造体６６の構造は、第１検知素子５１の構造と実質的に同じであるが、検知素子５０としては機能しない。

第２センサ部５０ｂの一端及び他端のそれぞれに配置される構造体の数は２でもよい。

図２（ａ）に関して説明したように、センサ部の片側端に設けられた２つの検知素子５０は、ゲージファクタＧＦが小さい。本実施形態においては、これらの検知素子５０（数は４）を、電気的に接続されない構造体とする。構造体は、検知素子５０として機能しない。例えば、第１の位置の検知素子５０の代わりに、第５構造体６５が配置される。第２の位置の検知素子５０の代わりに、第１構造体６１が配置される。第２６の位置の検知素子５０の代わりに、第２構造体６２が配置される。第２７の位置の検知素子５０の代わりに、第６構造体６６が配置される。これらの第１、第２、第５、第６構造体６１、６２、６５、６６は、第３〜第２５の位置の検知素子５０と電気的に接続されない。このため、ＳＮＲの低下を抑制することができる。これにより、感度が向上できる。

図５（ａ）〜図５（ｃ）は、実施形態に係る圧力センサを例示する模式図である。
これらの図は、複数の検知素子５０の接続状態の例を示している。
図５（ａ）において、検知素子５０は、第１検知素子５１または第２検知素子５２など対応する。複数の検知素子５０は、直列に接続されている。直列に接続されている複数の検知素子５０の数をＮとする。このとき、得られる電気信号は、検知素子５０の数が１である場合のＮ倍となる。一方、熱ノイズ及びショットキーノイズは、Ｎ^１／２倍になる。すなわち、ＳＮＲは、Ｎ^１／２倍になる。直列に接続される検知素子５０の数Ｎを増やすことで、膜部７０ｄのサイズを大きくすることなく、ＳＮ比を改善することができる。

本実施形態では、異方性形状を有する膜部７０ｄを用いることで、その重心付近に集合して配置された複数の検知素子５０のそれぞれの、圧力に対する電気抵抗の変化（例えば極性）は、同様である。そのため、複数の検知素子５０のそれぞれの信号を加算することが可能である。

１つの検知素子５０に加えられるバイアス電圧は、例えば、５０ミリボルト（ｍＶ）以上１５０ｍＶ以下である。Ｎ個の検知素子５０を直列に接続した場合は、バイアス電圧は、５０ｍＶ×Ｎ以上１５０ｍＶ×Ｎ以下となる。例えば、直列に接続されている検知素子５０の数Ｎが２５である場合には、バイアス電圧は、１Ｖ以上３．７５Ｖ以下となる。

バイアス電圧の値が１Ｖ以上であると、検知素子５０から得られる電気信号を処理する電気回路の設計は容易になり、実用的に好ましい。本実施形態においては、圧力が印加されたときに同じ極性の電気信号が得られる検知素子５０を、複数配置することができる。このため、これらを直列に接続して、上記のように、ＳＮ比が向上できる。

バイアス電圧（端子間電圧）が１０Ｖを超えると、検知素子５０から得られる電気信号を処理する電気回路においては、望ましくない。実施形態においては、適切な電圧範囲になるように、直列に接続される検知素子５０の数Ｎ、及び、バイアス電圧が設定される。

例えば、複数の検知素子５０を電気的に直列に接続したときの電圧は、１Ｖ以上１０Ｖ以下となるのが好ましい。例えば、電気的に直列に接続された複数の検知素子５０の端子間（一方の端の端子と、他方の端の端子と、の間）に印加される電圧は、１Ｖ以上１０Ｖ以下である。

この電圧を発生させるためには、１つの検知素子５０に印加されるバイアス電圧が５０ｍＶである場合、直列に接続される検知素子５０の数Ｎは、２０以上２００以下が好ましい。１つの検知素子５０に印加されるバイアス電圧が１５０ｍＶである場合、直列に接続される検知素子５０の数Ｎは、７以上６６以下であることが好ましい。

図５（ｂ）に示すように、複数の検知素子５０の少なくとも一部は、電気的に並列に接続されても良い。

図５（ｃ）に示すように、複数の検知素子５０がホイートストンブリッジ回路を形成するように、複数の検知素子５０を接続しても良い。これにより、例えば、検出特性の温度補償を行うことができる。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、実施形態に係る圧力センサを例示する模式的斜視図である。
これらの図は、複数の検知素子５０の接続の例を示している。
図６（ａ）に示すように、複数の検知素子５０が電気的に直列に接続される場合において、下部側の第２電極５８ｂと、上部側の第１電極５８ａと、の間に検知素子５０及びビアコンタクト５９を設ける。これにより、通電方向は、一方向となる。複数の検知素子５０に通電される電流は、下向き、または、上向きである。この接続においては、複数の検知素子５０のそれぞれの特性の差を小さくできる。

図６（ｂ）に示すように、ビアコンタクト５９が設けられずに、第２電極５８ｂと、第１電極５８ａと、の間に検知素子５０が配置されている。この例では、隣り合う２つの検知素子５０のそれぞれに通電される電流の方向は、互いに逆である。この接続においては、複数の検知素子５０の配置の密度が高い。

図６(ｃ)に示すように、１つの第２電極５８ｂと、１つの第１電極５８ａと、の間に、複数の検知素子５０が設けられている。複数の検知素子５０は、並列に接続されている。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係る圧力センサシステムを例示する模式的断面図である。
実施形態に係る圧力センサシステム１１２は、膜部７０ｄと、第１センサ部５０ａと、第２センサ部５０ｂと、第１〜第４構造体６１〜６４と、制御部６８と、を含む。

制御部６８は、例えば、第１センサ部５０ａ及び第１構造体６１と電気的に接続される。制御部６８は、第１センサ部５０ａに電流を供給しながら、第１構造体層６１ａ（図１（ｂ）を参照）と第１対向構造体層６１ｂとを電気的に接続する。制御部６８は、第１センサ部５０ａに電流を供給しながら、第１構造体層６１ａの電位を、第１対向構造体層６１ｂに対してフローティングとする。

本実施形態のように、制御部６８が第１構造体６１の電位を制御してもよい。第２〜第６構造体６２〜６６についても同様の制御が可能である。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施形態に係る圧力センサの電極部分を例示する模式図である。
図８（ａ）は、電極部分の模式的平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図である。Ｂ１−Ｂ２線は、膜部７０ｄの外縁７０ｒに沿う。

実施形態に係る圧力センサ１１３は、膜部７０ｄと、複数の検知素子５０と、第１電極５８ａと、第２電極５８ｂと、を含む。図８（ｂ）に示すように、膜部７０ｄは、第１領域ｒ１と、第２領域ｒ２と、第３領域ｒ３と、第４領域ｒ４と、を含む。第１領域ｒ１は、第１電極５８ａ、検知素子５０及び第２電極５８ｂと重なる。第２領域ｒ２は、第１電極５８ａと重なり、検知素子５０及び第２電極５８ｂと重ならない。第３領域ｒ３は、第１電極５８ａ、検知素子５０及び第２電極５８ｂと重なる。第４領域ｒ４は、第２電極５８ｂと重なり、検知素子５０及び第１電極５８ａと重ならない。第２領域ｒ２は、第１領域ｒ１と第３領域ｒ３との間に位置する。第３領域ｒ３は、第２領域ｒ２と第４領域ｒ４との間に位置する。つまり、膜部７０ｄ上において、上側の第１電極５８ａと、下側の第２電極５８ｂとが導通している。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、実施形態に係る圧力センサの電極部分を例示する模式図である。
図９（ａ）は、電極部分の模式的平面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＣ１−Ｃ２線断面図である。Ｃ１−Ｃ２線は、膜部７０ｄの外縁７０ｒに沿う。

実施形態に係る圧力センサ１１４は、膜部７０ｄと、複数の検知素子５０と、第１電極５８ａと、第２電極５８ｂと、を含む。図９（ｂ）に示すように、膜部７０ｄは、第１領域ｒ１と、第２領域ｒ２と、第３領域ｒ３と、第４領域ｒ４と、を含む。第１領域ｒ１は、第１電極５８ａ、検知素子５０及び第２電極５８ｂと重なる。第２領域ｒ２は、第１電極５８ａ、検知素子５０及び第２電極５８ｂと重ならない。第３領域ｒ３は、第１電極５８ａ、検知素子５０及び第２電極５８ｂと重なる。第４領域ｒ４は、第１電極５８ａ、検知素子５０及び第２電極５８ｂと重ならない。第２領域ｒ２は、第１領域ｒ１と第３領域ｒ３との間に位置する。第３領域ｒ３は、第２領域ｒ２と第４領域ｒ４との間に位置する。つまり、膜部７０ｄ上において、上側の第１電極５８ａと、下側の第２電極５８ｂと、は導通していない。この場合、第１電極５８ａと第２電極５８ｂとは、保持部７０ｓ内で導通している。

図１０は、圧力センサの特性を例示するグラフ図である。
図１０において、横軸は、素子部体積平均応力σａｖｅ（ＭＰａ）を示す。縦軸は、異方性歪傾き｜Δε／ｄＰ｜を示す。素子部体積平均応力σａｖｅは、圧力（音圧）をかけていないときに素子部に生じている単位体積当たりの平均応力を表す。素子部は、第１電極５８ａ、検知素子５０及び第２電極５８ｂを含む。異方性歪傾き｜Δε／ｄＰ｜は、検知素子５０に生じる単位圧力（ｄＰ）当たりの歪の変化量（Δε）の絶対値を表す。

特性Ｓ５は、圧力センサ１１４における異方性歪傾き｜Δε／ｄＰ｜を示す。特性Ｓ６は、圧力センサ１１３における異方性歪傾き｜Δε／ｄＰ｜を示す。この例では、素子部体積平均応力σａｖｅが＋６０ＭＰａ付近のときに、異方性歪傾き｜Δε／ｄＰ｜がピークとなる。基準値ε１は、例えば、０．５とする。異方性歪傾き｜Δε／ｄＰ｜が基準値ε１以上のときに所望の特性が得られる。

例えば、＋６０ＭＰａ付近の素子部体積平均応力σａｖｅに対して、圧力センサ１１４における異方性歪傾き｜Δε／ｄＰ｜（特性Ｓ５）は、圧力センサ１１３における異方性歪傾き｜Δε／ｄＰ｜（特性Ｓ６）よりも大きい。つまり、圧力センサ１１４は、圧力センサ１１３と比べて、より大きな歪量を得ることができる。これは、圧力センサ１１４の電極構造と、圧力センサ１１３の電極構造と、の違いに起因すると考えられる。

圧力センサ１１３の場合、検知素子５０は、第１電極５８ａ及び第２電極５８ｂにより逆向きの歪が生じ、歪量が減少する。これに対して、圧力センサ１１４の場合、検知素子５０は、第１電極５８ａ及び第２電極５８ｂにより同じ向きの歪が生じ、歪量は減少しない。このため、圧力センサ１１４における歪量は、圧力センサ１１３における歪量よりも大きくなると考えられる。このため、圧力センサ１１４の電極構造は、圧力センサ１１３の電極構造よりもより望ましい。

（第４の実施形態）
図１１は、第４の実施形態に係るマイクロフォンを例示する模式図である。
図１１に示すように、本実施形態に係るマイクロフォン６１０は、上記の実施形態に係る任意の圧力センサ、または、それらの変形に係る圧力センサを含む。この例では、圧力センサとして、圧力センサ１１０が用いられている。

マイクロフォン６１０は、例えば、携帯情報端末７１０に設けられる。圧力センサ１１０の膜部７０ｄは、例えば、携帯情報端末７１０の表示部６２０が設けられた面に対して実質的に平行である。膜部７０ｄの配置は、任意である。実施形態によれば、ダイナミックレンジが拡大できるマイクロフォンが提供できる。実施形態に係るマイクロフォン６１０は、例えば、ＩＣレコーダーやピンマイクロフォンなどに設けられても良い。

図１２は、第４の実施形態に係る別のマイクロフォンを例示する模式的断面図である。 本実施形態に係るマイクロフォン３２０（音響マイクロフォン）は、プリント基板３２１と、カバー３２３と、圧力センサと、を含む。圧力センサとして、実施形態に係る任意の圧力センサのいずれか、または、それらの変形が用いられる。この例では、圧力センサとして、圧力センサ１１０が用いられている。プリント基板３２１は、例えばアンプなどの回路を含む。カバー３２３には、アコースティックホール３２５が設けられる。音３２９は、アコースティックホール３２５を通って、カバー３２３の内部に進入する。マイクロフォン３２０は、音圧に対して感応する。高感度な圧力センサ１１０を用いることにより、高感度なマイクロフォン３２０が得られる。例えば、圧力センサ１１０をプリント基板３２１の上に搭載し、電気信号線を設ける。圧力センサ１１０を覆うように、プリント基板３２１の上にカバー３２３が設けられる。ダイナミックレンジが拡大できるマイクロフォンが提供できる。

（第５の実施形態）
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第５の実施形態に係る血圧センサを例示する模式図である。
図１３（ａ）は、ヒトの動脈血管の上の皮膚を例示する模式的平面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＨ１−Ｈ２線断面図である。

本実施形態に係る、血圧センサ３３０は、実施形態に係る任意の圧力センサ、または、それらの変形を含む。この例では、圧力センサとして圧力センサ１１０が用いられている。圧力センサ１１０を動脈血管３３１の上の皮膚３３３に押し当てる。これにより、血圧センサ３３０は、連続的に血圧測定を行うことができる。本実施形態によれば、ダイナミックレンジが拡大できる血圧センサが提供できる。高感度で血圧が測定できる。

（第６の実施形態）
図１４は、第６の実施形態に係るタッチパネルを例示する模式図である。
本実施形態に係るタッチパネル３４０は、実施形態に係る任意の圧力センサ、または、それらの変形が用いられる。この例では、圧力センサとして圧力センサ１１０が用いられている。タッチパネル３４０において、圧力センサ１１０が、ディスプレイの内部及びディスプレイの外部の少なくともいずれかに搭載される。

例えば、タッチパネル３４０は、複数の第１配線３４６と、複数の第２配線３４７と、複数の圧力センサ１１０と、制御部３４１と、を含む。

この例では、複数の第１配線３４６は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。複数の第１配線３４６のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って延びる。複数の第２配線３４７は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。複数の第２配線３４７のそれぞれは、Ｙ軸方向に沿って延びる。

複数の圧力センサ１１０のそれぞれは、複数の第１配線３４６と複数の第２配線３４７とのそれぞれの交差部に設けられる。圧力センサ１１０の１つは、検知のための検知要素３１０ｅの１つとなる。ここで、交差部は、第１配線３４６と第２配線３４７とが交差する位置及びその周辺の領域を含む。

複数の圧力センサ１１０のそれぞれの一端３１０ａは、複数の第１配線３４６のそれぞれと接続される。複数の圧力センサ１１０のそれぞれの他端３１０ｂは、複数の第２配線３４７のそれぞれと接続される。

制御部３４１は、複数の第１配線３４６と複数の第２配線３４７とに接続される。例えば、制御部３４１は、複数の第１配線３４６に接続された第１配線用回路３４６ｄと、複数の第２配線３４７に接続された第２配線用回路３４７ｄと、第１配線用回路３４６ｄと第２配線用回路３４７ｄとに接続された制御回路３４５と、を含む。圧力センサ１１０は、小型で高感度な圧力センシングが可能である。そのため、高精細なタッチパネルを実現することが可能である。

実施形態によれば、ダイナミックレンジが拡大できるタッチパネルが提供できる。高感度のタッチ入力が可能になる。

実施形態に係る圧力センサは、上記の応用の他に、気圧センサ、または、タイヤの空気圧センサなどに応用されても良い。実施形態に係る圧力センサは、様々な圧力検知に応用することができる。

実施形態によれば、ダイナミックレンジが拡大できる圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルを提供できる。

実施形態によれば、感度を向上できる圧力センサ、圧力センサシステム、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルが提供できる。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、膜部、センサ部及び第１構造体などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した圧力センサ、圧力センサシステム、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての圧力センサ、圧力センサシステム、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１ａ…第１磁性層、 １１ｂ…第１対向磁性層、 １１ｃ…第１非磁性中間層、 １２ａ…第２磁性層、 １２ｂ…第２対向磁性層、 １２ｃ…第２非磁性中間層、 ５０…検知素子、 ５０ａ、５０ｂ…第１、第２センサ部、 ５１、５２…第１、第２検知素子、 ５８ａ〜５８ｄ…第１〜第４電極、 ５８ｐ１〜５８ｐ４…第１〜第４導電層、 ５８ｑ…配線層、 ５９…ビアコンタクト、 ６１〜６６…第１〜第６構造体、 ６１ａ〜６６ａ…第１〜第６構造体層、 ６１ｂ〜６６ｂ…第１〜第６対向構造体層、 ６１ｃ〜６６ｃ…第１〜第６中間構造体層、 ６８…制御部、 ７０ｄ…膜部、 ７０ｈ…空洞、 ７０ｒ…外縁、 ７０ｓ…保持部、 ７０ｓ１〜７０ｓ４…第１〜第４辺、 ７０ｕ…表面、 ７０ｕａ、７０ｕｂ…一部、 １１０、１１１、１１３、１１４…圧力センサ、 １１２…圧力センサシステム、 ３１０ａ…一端、 ３１０ｂ…他端、 ３１０ｅ…検知要素、 ３２０…マイクロフォン、 ３２１…プリント基板、 ３２３…カバー、 ３２５…アコースティックホール、 ３２９…音、 ３３０…血圧センサ、 ３３１…動脈血管、 ３３３…皮膚、 ３４０…タッチパネル、 ３４１…制御部、 ３４５…制御回路、 ３４６…第１配線、 ３４６ｄ…第１配線用回路、 ３４７…第２配線、 ３４７ｄ…第２配線用回路、 ６１０…マイクロフォン、 ６２０…表示部、 ７１０…携帯情報端末、 ＡＲ…矢印、 Ｄ１、Ｄ２…距離、 ＧＦ…ゲージファクタ、 ＧＦ１、ε１…基準値、 Ｓ１〜Ｓ６…特性、 ＳＮＲ…ＳＮ比、 ｒ１〜ｒ４…第１〜第４領域

Claims (21)

1. 表面を有し変形可能な膜部と、
   前記表面の外縁の第１部分から離れた前記表面の一部に固定された第１センサ部であって、前記第１センサ部は、前記表面に沿って並ぶ複数の第１検知素子を含み、前記複数の第１検知素子のそれぞれは、第１磁性層と、第１対向磁性層と、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１非磁性中間層と、を含む、前記第１センサ部と、
   前記複数の第１検知素子の前記並ぶ方向に沿って前記第１センサ部と並ぶ第１構造体であって、前記第１構造体は、第１構造体層と、第１対向構造体層と、前記第１構造体層と前記第１対向構造体層との間に設けられた第１中間構造体層と、を含み、前記第１構造体層は、前記第１対向構造体層の電位と同じ電位、及び、前記第１対向構造体層に対するフローティング電位の少なくともいずれかを有する、前記第１構造体と、
   を備えた圧力センサ。
2. 前記第１構造体層は、前記第１磁性層に含まれる材料と同じ材料を含み、
   前記第１対向構造体層は、前記第１対向磁性層に含まれる材料と同じ材料を含み、
   前記第１中間構造体層は、前記第１非磁性中間層に含まれる材料と同じ材料を含む、請求項１記載の圧力センサ。
3. 前記外縁は、
   第１方向に延びる第１辺と、
   前記第１方向と交差する第２方向において前記第１辺と離間し前記第１方向に延びる第２辺と、
   前記第２方向に延びる第３辺と、
   前記第１方向において前記第３辺と離間し前記第２方向に延びる第４辺と、
   を含み、
   前記複数の第１検知素子は、前記第１辺の前記第１方向に並び、
   前記第１構造体は、前記第１センサ部の一端と前記第３辺との間に設けられている、請求項１または２に記載の圧力センサ。
4. 前記第１辺と前記第２辺との間の前記第１方向に沿った距離は、前記第３辺と前記第４辺との間の前記第２方向に沿った距離よりも長い、請求項３記載の圧力センサ。
5. 前記第１構造体は、
   前記第１構造体層と電気的に接続された第１導電層と、
   前記第１対向構造体層と電気的に接続された第２導電層と、
   をさらに含み、
   前記第１構造体層は、前記第１導電層と前記第２導電層との間に設けられ、
   前記第１対向構造体層は、前記第１構造体層と前記第２導電層との間に設けられた、請求項１〜４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
6. 前記第１構造体は、前記第１導電層と第２導電層とを電気的に接続する配線層をさらに含む、請求項５記載の圧力センサ。
7. 前記第１センサ部は、
   前記第１磁性層と電気的に接続された第１電極と、
   前記第１対向磁性層と電気的に接続された第２電極と、
   をさらに含み、
   前記第１磁性層は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、
   前記第１対向磁性層は、前記第１磁性層と前記第２電極との間に設けられた、請求項５または６に記載の圧力センサ。
8. 前記第１導電層は、前記第１電極に含まれる材料を含み、
   前記第２導電層は、前記第２電極に含まれる材料を含む、請求項７記載の圧力センサ。
9. 前記第１方向に沿って前記第１センサ部と並び、前記第１センサ部の他端と前記第４辺との間に設けられた第２構造体をさらに備え、
   前記第２構造体は、第２構造体層と、第２対向構造体層と、前記第２構造体層と前記第２対向構造体層との間に設けられた第２中間構造体層と、を含み、
   前記第２構造体層は、前記第２対向構造体層の電位と同じ電位、及び、前記第２対向構造体層に対するフローティング電位の少なくともいずれかを有する、請求項３記載の圧力センサ。
10. 前記第２辺の前記第１方向に並ぶ複数の第２検知素子を含む第２センサ部であって、前記複数の第２検知素子のそれぞれは、第２磁性層と、第２対向磁性層と、前記第２磁性層と前記第２対向磁性層との間に設けられた第２非磁性中間層と、を含む、前記第２センサ部と、
    前記第１方向に沿って前記第２センサ部と並び、前記第２センサ部の一端と前記第４辺との間に設けられた第３構造体であって、第３構造体層と、第３対向構造体層と、前記第３構造体層と前記第３対向構造体層との間に設けられた第３中間構造体層と、を含み、前記第３構造体層は、前記第３対向構造体層の電位と同じ電位、及び、前記第３対向構造体層に対するフローティング電位の少なくともいずれかを有する、前記第３構造体と、
    をさらに備えた、請求項３記載の圧力センサ。
11. 前記第１方向に沿って前記第２センサ部と並び、前記第２センサ部の他端と前記第３辺との間に設けられた第４構造体をさらに備え、
    前記第４構造体は、第４構造体層と、第４対向構造体層と、前記第４構造体層と前記第４対向構造体層との間に設けられた第４中間構造体層と、を含み、
    前記第４構造体層は、前記第４対向構造体層の電位と同じ電位、及び、前記第４対向構造体層に対するフローティング電位の少なくともいずれかを有する、請求項１０記載の圧力センサ。
12. 前記第１構造体と前記第３辺との間に設けられた第５構造体と、
    前記第２構造体と前記第４辺との間に設けられた第６構造体と、
    をさらに備え、
    前記第５構造体は、第５構造体層と、第５対向構造体層と、前記第５構造体層と前記第５対向構造体層との間に設けられた第５中間構造体層と、を含み、
    前記第６構造体は、第６構造体層と、第６対向構造体層と、前記第６構造体層と前記第６対向構造体層との間に設けられた第６中間構造体層と、を含み、
    前記第５構造体層は、前記第５対向構造体層の電位と同じ電位、及び、前記第５対向構造体層に対するフローティング電位の少なくともいずれかを有し、
    前記第６構造体層は、前記第６対向構造体層の電位と同じ電位、及び、前記第６対向構造体層に対するフローティング電位の少なくともいずれかを有する、請求項３記載の圧力センサ。
13. 前記第１磁性層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくとも１つを含み、
    前記第１対向磁性層は、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの少なくとも１つを含む、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の圧力センサ。
14. 前記複数の第１検知素子は、直列に接続されている、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の圧力センサ。
15. 前記膜部を保持する保持部をさらに備えた、請求項１〜１４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
16. 前記第１磁性層の磁化は、前記膜部の変形に応じて変化する、請求項１〜１５のいずれか１つに記載の圧力センサ。
17. 表面を有し変形可能な膜部と、
    前記表面の外縁の第１部分から離れた前記表面の一部に固定された第１センサ部であって、前記第１センサ部は、前記表面に沿って並ぶ複数の第１検知素子を含み、前記複数の第１検知素子のそれぞれは、第１磁性層と、第１対向磁性層と、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１非磁性中間層と、を含む、前記第１センサ部と、
    前記複数の第１検知素子の前記並ぶ方向に沿って前記第１センサ部と並ぶ第１構造体であって、前記第１構造体は、第１構造体層と、第１対向構造体層と、前記第１構造体層と前記第１対向構造体層との間に設けられた第１中間構造体層と、を含み、前記第１構造体層は、前記第１対向構造体層の電位と同じ電位、及び、前記第１対向構造体層に対するフローティング電位の少なくともいずれかを有する、前記第１構造体と、
    を備え、
    前記第１センサ部は、
    前記第１磁性層と電気的に接続された第１電極と、
    前記第１対向磁性層と電気的に接続された第２電極と、
    を含み、
    前記第１磁性層は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、
    前記第１対向磁性層は、前記第１磁性層と前記第２電極との間に設けられ、
    前記膜部は、
    前記第１電極、前記第１検知素子及び前記第２電極と重なる第１領域と、
    前記第１電極、前記第１検知素子及び前記第２電極と重ならない第２領域と、
    前記第１電極、前記第１検知素子及び前記第２電極と重なる第３領域と、
    前記第１電極、前記第１検知素子及び前記第２電極と重ならない第４領域と、
    を含み、
    前記第２領域は、前記第１領域と前記第３領域との間に位置し、
    前記第３領域は、前記第２領域と前記第４領域との間に位置する、圧力センサ。
18. 表面を有し変形可能な膜部と、
    前記表面の外縁の第１部分から離れた前記表面の一部に固定された第１センサ部であって、前記第１センサ部は、前記表面に沿って並ぶ複数の第１検知素子を含み、前記複数の第１検知素子のそれぞれは、第１磁性層と、第１対向磁性層と、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１非磁性中間層と、を含む、前記第１センサ部と、
    前記複数の第１検知素子の前記並ぶ方向に沿って前記第１センサ部と並ぶ第１構造体であって、前記第１構造体は、第１構造体層と、第１対向構造体層と、前記第１構造体層と前記第１対向構造体層との間に設けられた第１中間構造体層と、を含む、前記第１構造体と、
    前記第１センサ部及び前記第１構造体と電気的に接続された制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記第１センサ部に電流を供給し、
    前記制御部は、前記第１構造体層と前記第１対向構造体層とを電気的に接続する、または、前記第１構造体層の電位を前記第１対向構造体層に対してフローティングとする、圧力センサシステム。
19. 請求項１〜１７のいずれか１つに記載の圧力センサを備えたマイクロフォン。
20. 請求項１〜１７のいずれか１つに記載の圧力センサを備えた血圧センサ。
21. 請求項１〜１７のいずれか１つに記載の圧力センサを備えたタッチパネル。