JP2018105868A - 素子パッケージ及び電気回路 - Google Patents

Abstract

【課題】外部磁場の影響を抑制できる素子パッケージ及び電気回路を提供する。【解決手段】素子パッケージは、基板５０と、少なくとも一部が磁性体を含むカバー部７０と、前記基板と前記カバー部との間に設けられた膜体３０と、前記基板と前記カバー部との間において前記膜体に設けられ、第１磁性層、第２磁性層、及び、前記第１、第２磁性層の間に設けられた非磁性層を含む素子部２５と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、素子パッケージ及び電気回路に関する。

磁気抵抗効果素子を用いて圧力検知素子を構成すると、磁化自由層の磁化と参照層の磁化との間の角度の変化で圧力変化を検知することが可能である。磁気抵抗効果素子を用いた圧力検知素子を内蔵するマイクロフォンパッケージを形成すると、例えば地磁気などの外部磁場が外部ノイズとして磁化自由層の磁化および参照層の磁化の少なくともいずれかに作用する場合があり得る。

米国特許第６７８１２３１号明細書

本発明の実施形態は、外部磁場の影響を抑制できる素子パッケージ及び電気回路を提供する。

実施形態によれば、素子パッケージは、基板と、少なくとも一部が磁性体を含むカバー部と、前記基板と前記カバー部との間に設けられた膜体と、前記基板と前記カバー部との間において前記膜体に設けられ、第１磁性層、第２磁性層、及び、前記第１、第２磁性層の間に設けられた非磁性層を含む素子部と、を含む。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、第１の実施形態に係るマイクロフォンパッケージを示す模式図である。 図２（ａ）および図２（ｂ）は、第２の実施形態に係るマイクロフォンパッケージを示す模式図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、第３の実施形態に係るマイクロフォンパッケージを示す模式図である。 図４（ａ）および図４（ｂ）は、第４の実施形態に係るマイクロフォンパッケージを示す模式図である。 実施形態に係るマイクロフォンパッケージの電気回路の要部構成を示すブロック図である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は、外部磁場の方向の影響を示す模式図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、外部磁場の方向の影響を示す模式図である。 図８（ａ）〜図８（ｃ）は、実施形態の圧力検知素子を示す模式図である。 図９（ａ）〜図９（ｄ）は、実施形態に係る圧力検知素子を示す模式的斜視図である。 図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、実施形態に係る圧力検知素子を示す模式的斜視図である。 図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、実施形態の実装基板を示す模式図である。 図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、実施形態の実装基板を示す模式図である。 実施形態の実装基板を示す模式的平面図である。

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。
なお、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。また、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。
なお、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。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、第１の実施形態に係るマイクロフォンパッケージの構成を例示する模式図である。
図１（ａ）は、模式的平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＥ１−Ｅ２線断面図である。
図２（ａ）および図２（ｂ）は、第２の実施形態に係るマイクロフォンパッケージの構成を例示する模式図である。
図２（ａ）は、図１（ａ）のＥ１−Ｅ２線断面図に相当する断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に表した領域Ｗ１の模式的拡大図である。
図３（ａ）および図３（ｂ）は、第３の実施形態に係るマイクロフォンパッケージの構成を例示する模式図である。
図３（ａ）は、模式的平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、第４の実施形態に係るマイクロフォンパッケージの構成を例示する模式図である。
図４（ａ）は、模式的平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＧ１−Ｇ２線断面図である。

本実施形態に係るマイクロフォンパッケージ１１１、１１２、１１３は、例えば音圧検知器などに応用される。
図１に表したマイクロフォンパッケージ１１１は、実装基板５０と、圧力検知素子４０と、集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）６０と、カバー部７０と、を備える。

実装基板５０は、第１主面５０ｓと、第２主面５０ｂと、を有する。
第１主面５０ｓに対して垂直な方向を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軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。 第２主面５０ｂは、Ｚ軸方向において、第１主面５０ｓと離間する。

圧力検知素子４０は、第１主面５０ｓの上に設けられる。圧力検知素子４０は、膜体３０と、素子部２５と、を含む。集積回路６０は、第１主面５０ｓの上に設けられる。カバー部７０は、第１主面５０ｓの上に設けられ、圧力検知素子４０および集積回路６０を内部に格納する。実装基板５０には、電極パッドが設けられる。電極パッドについては、後述する。
本願明細書において、「上に設けられる」状態は、直接接して設けられる状態の他に、間に他の要素が挿入されて設けられる状態も含む。

カバー部７０は、上部（蓋部）７４と、第１側部７５と、第２側部７６と、第３側部７７と、第４側部７８と、を有する。上部７４は、Ｚ軸方向に対して実質的に垂直な面を有する。第１側部７５は、Ｚ軸方向に対して垂直な方向に対して非平行な面を有する。この例では、第１側部７５は、Ｚ軸方向に対して垂直な方向に対して実質的に垂直な面を有する。言い換えれば、第１側部７５は、Ｚ軸方向に対して実質的に平行な面を有する。第２側部７６は、Ｚ軸方向に対して垂直な方向に対して非平行な面を有する。この例では、第２側部７６は、Ｚ軸方向に対して垂直な方向に対して実質的に垂直な面を有する。言い換えれば、第２側部７６は、Ｚ軸方向に対して実質的に平行な面を有する。第３側部７７は、Ｚ軸方向に対して垂直な方向に対して非平行な面を有する。この例では、第３側部７７は、Ｚ軸方向に対して垂直な方向に対して実質的に垂直な面を有する。言い換えれば、第３側部７７は、Ｚ軸方向に対して実質的に平行な面を有する。第４側部７８は、Ｚ軸方向に対して垂直な方向に対して非平行な面を有する。この例では、第４側部７８は、Ｚ軸方向に対して垂直な方向に対して実質的に垂直な面を有する。言い換えれば、第４側部７８は、Ｚ軸方向に対して実質的に平行な面を有する。第１側部７５は、第３側部７７と対向する。第２側部７６は、第４側部７８と対向する。

本願明細書において、「対向」は、直接面している状態の他に、他の要素が介在して向かいあう状態も含む。

カバー部７０は、音孔７１を有する。音孔７１は、上部７４に設けられ、上部７４を貫通する。音孔７１は、音を通す。例えば、音孔７１は、少なくともマイクロフォンパッケージ１１１、１１２、１１３の外部の音をマイクロフォンパッケージ１１１、１１２、１１３の内部（カバー部７０の内部）へ伝達する。例えば、音孔７１は、少なくともマイクロフォンパッケージ１１１、１１２、１１３の外部の音をマイクロフォンパッケージ１１１、１１２、１１３の内部（カバー部７０の内部）へ流入（進入）させる。

図１に表したマイクロフォンパッケージ１１１において、第１側部７５と、第２側部７６と、第３側部７７と、第４側部７８と、は、磁性体によりそれぞれ形成されている。

あるいは、図２（ａ）に表したマイクロフォンパッケージ１１２のように、第２側部７６ａと、第４側部７８ａと、は、磁性を有する粒子（磁性ビーズ）を含む非磁性体によりそれぞれ形成されていてもよい。すなわち、図２（ｂ）に表したように、第２側部７６ａは、非磁性体８１と、磁性ビーズ８３と、を含む。第４側部７８ａは、非磁性体８１と、磁性ビーズ８３と、を含む。非磁性体８１は、例えば樹脂材料（不導体）により形成される。磁性ビーズ８３は、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物、ニッケル窒化物、鉄窒化物、またはコバルト窒化物などが用いられる。

第２側部７６ａを製造する方法としては、例えば、次のような方法が挙げられる。まず、硬化前の樹脂材料（硬化前の非磁性体８１）に磁性ビーズ８３を混ぜ込む。その後、磁性ビーズ８３を含む硬化前の樹脂材料を型に流し込み硬化させる。第２側部７６ａの製造方法の例は、第４側部７８ａの製造方法と同様である。
なお、図２（ａ）には図示しない第１側部および第３側部は、前述した第２側部７６ａまたは第４側部７８ａと同様である。

あるいは、図３に表したマイクロフォンパッケージ１１３のように、第１側部７５と、第２側部７６と、第３側部７７と、第４側部７８と、は、それぞれ非磁性体により形成された後、側壁において磁性体７３を付加されてもよい。
図３に表したマイクロフォンパッケージ１１３について、さらに説明する。

カバー部７０は、磁性体７３を含む。磁性体７３は、第１側部７５と、第２側部７６と、第３側部７７と、第４側部７８と、に設けられる。磁性体７３には、磁性体が用いられる。磁性体７３は、磁性層を有する。カバー部７０の側部（第１側部７５、第２側部７６、第３側部７７および第４側部７８）に磁性体７３を形成する方法としては、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法または電解・無電解メッキ法などが使用される。

第１側部７５、第２側部７６、７６ａ、第３側部７７および第４側部７８、７８ａには、非磁性体が用いられる。磁性体７３には、磁性体が用いられる。磁性体の材料としては、例えば、ＮｉＦｅ合金、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｘ合金（Ｘは、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｒｈ、ＰｔまたはＮｂ）、ＣｏＺｒＮｂ合金及びＦｅＡｌＳｉ合金が挙げられる。あるいは、磁性体の材料としては、例えば、ＦｅＯ_３あるいはＦｅ_２Ｏ_３などのフェライト材料が挙げられる。

カバー部７０の磁性体７３以外の部分（上部７４、第１側部７５、第２側部７６、第３側部７７および第４側部７８：母材）には、樹脂材料が用いられる。カバー部７０の母材は、不導体層を有する。カバー部７０の母材には、例えば、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、テフロン（登録商標）−（ポリテトラフルオロエチレン、ＰＴＦＥ）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂）、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリアミド（ＰＡ）ナイロン、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ、変性ＰＰＥ、ＰＰＯ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、および、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）の少なくともいずれかが用いられる。

樹脂材料は、金属材料と比較すると、音波の反射を抑制できる。すなわち、音孔７１からマイクロフォンパッケージ１１３に入射した音波は、圧力検知素子４０以外の箇所では反射する。音波の反射は、固定端での反射になる。そのため、音波の位相ズレが生ずる。音波の位相ズレが生ずると、圧力検知素子４０以外の箇所で反射した音波は、音孔７１からマイクロフォンパッケージ１１３に入射した音波と干渉する。そのため、カバー部７０には、音響性能の向上が望まれる。実施形態では、カバー部７０の母材（樹脂材料）の表面積は、磁性体の表面積よりも広い。そのため、音響性能のさらなる向上が望まれる。樹脂材料の弾性は、金属材料の弾性よりも高い。そのため、カバー部７０には、機械的堅牢性の向上が望まれる。樹脂材料の形状加工性は、金属材料の形状加工性よりも高い。そのため、マイクロフォンパッケージ１１１、１１２、１１３の性能向上が望まれる。

図４に表したマイクロフォンパッケージ１１４のように、カバー部７０の上部７４の上に例えば金属などにより形成された蓋体７９が設けられた場合には、カバー部７０の上部７４を透過する音波を抑制することができる。蓋体７９の硬さは、樹脂材料により形成された上部７４の硬さよりも硬い。これによれば、音孔７１からマイクロフォンパッケージ１１４に入射した音だけを考慮することで、共振設計をより容易に行うことができる。なお、蓋体７９および上部７４の硬さについては、例えばブリネル硬さ、ビッカース硬さ、ロックウェル硬さ、ジュロメータ硬さ、バーコール硬さおよびモノトロン硬さの少なくともいずれかの試験法により測定することができる。

図５は、実施形態に係るマイクロフォンパッケージの電気回路の要部構成を例示するブロック図である。
集積回路６０は、駆動回路６１と、信号処理回路６３と、を含む。駆動回路６１は、実装基板５０の第１主面５０ｓに搭載される。信号処理回路６３は、実装基板５０の第１主面５０ｓに搭載される。実装基板５０は、例えば、長方形の板状に形成される。実装基板５０は、配線パターンを含む。駆動回路６１は、圧力検知素子４０に所定の電圧または電流を供給する。信号処理回路６３は、圧力検知素子４０の出力を増幅する。

外部電源１４１は、駆動回路６１の入力側と接続される。外部電源１４１が駆動回路６１に電圧または電流を供給すると、駆動回路６１は、動作し圧力検知素子４０の駆動に必要な電気信号を生成する。駆動回路６１の出力側は、圧力検知素子４０の入力側と接続される。駆動回路６１が生成する電気信号が圧力検知素子４０に入力されると、圧力検知素子４０が駆動する。圧力検知素子４０が駆動すると、圧力検知素子４０の出力側に電気信号が出力される。圧力検知素子４０の出力側は、信号処理回路６３の入力側に接続される。信号処理回路６３が検知信号を処理すると、信号処理回路６３の出力側に電気信号が出力される。信号処理回路６３の出力側は、出力端子１４３に接続される。信号処理回路６３の電気信号は、出力端子１４３を介してマイクロフォンモジュールの外に出力される。集積回路６０には、接地１４５が設けられる。つまり、集積回路６０は、接地されている。

図６（ａ）〜図７（ｂ）は、外部磁場の方向の影響を例示する模式図である。
図６（ａ）および図７（ａ）は、磁性層の主面に対して垂直な成分の外部磁場が磁性層の磁化に作用する場合を例示する模式的斜視図である。図６（ｂ）および図７（ｂ）は、磁性層の主面に対して平行な成分の外部磁場が磁性層の磁化に作用する場合を例示する模式的斜視図である。

圧力検知素子４０は、例えば、極薄磁性膜の積層膜で形成されるスピンバルブ膜を含む。スピンバルブ膜の抵抗は、外部磁界により変化する。抵抗の変化量は、ＭＲ変化率である。ＭＲ現象は、種々の物理的効果に起因する。ＭＲ現象は、例えば、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ effect: Giant magnetoresistive effect）、または、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ: Tunneling magnetoresistive effect）に基づく。

スピンバルブ膜は、少なくとも２層の強磁性層が、スペーサ層を介して積層された構成を有する。スピンバルブ膜の磁気抵抗状態は、２つの強磁性層の磁化方向の相対的な角度によって決まる。例えば、２つの強磁性層の磁化が互いに平行状態のときは、スピンバルブ膜の抵抗は低い状態になる。反平行状態のときには、スピンバルブ膜の平行は、高い状態になる。２つの強磁性層の磁化どうしの角度が、中間的な角度の場合には、中間的な抵抗の状態が得られる。

少なくとも２層の磁性層のうち、磁化が容易に回転する磁性層は、例えば磁化自由層（第２磁性層）１５２である。磁化自由層１５２は、主面１５２ａを有する。相対的に磁化が変化しにくい磁性層は、参照層（第１磁性層）１５１である。参照層１５１は、主面１５１ａを有する。

外部応力によっても磁性層の磁化方向は変化する。この現象を用いることで、スピンバルブ膜は、歪検知素子または圧力検知素子として用いることができる。歪みによる磁化自由層１５２の磁化（第２の磁化）の変化は、例えば、逆磁歪効果に基づく。

磁歪効果は、磁性材料の磁化が変化したときに、磁性材料の歪みが変化する現象である。歪みの大きさは、磁化の大きさと方向に依存して変化する。歪みの大きさは、これらの磁化の大きさと方向のパラメータを通じて制御できる。印加する磁界の強度を増大したときに歪の量が飽和する歪の変化量は、磁歪定数λｓである。磁歪定数は、磁性材料固有の特性に依存する。磁歪定数（λｓ）は、外部磁界を印加して磁性層をある方向に飽和磁化させたときの形状変化の大きさを示す。外部磁界がない状態で長さＬであるときに、外部磁界が印加されたときにΔＬだけ変化したとすると、磁歪定数λｓは、ΔＬ／Ｌで表される。この変化量は外部磁界の大きさによって変わるが、磁歪定数λｓは、十分な外部磁界が印加され、磁化が飽和された状態のΔＬ／Ｌとしてあらわす。実施形態において、磁歪定数λｓの絶対値は、１０^−５以上であることが好ましい。これにより、応力によって歪が効率的に生じ、圧力の検知感度が高まる。磁歪定数の絶対値は、例えば、１０^−２以下である。この値は、磁歪効果を生じる実用的な材料の値の上限である。

磁歪効果の逆の現象として、逆磁歪効果がある。逆磁歪効果において、外部応力が印加されたときに、磁性材料の磁化が変化する。この変化の大きさは、外部応力の大きさ、及び、磁性材料の磁歪定数に依存する。磁歪効果と逆磁歪効果とは、物理的に互いに対称な効果であるため、逆磁歪効果の磁歪定数は、磁歪効果における磁歪定数と同じである。

磁歪効果及び逆磁歪効果において、正の磁歪定数と負の磁歪定数とがある。これらの定数は磁性材料に依存する。正の磁歪定数を有する材料の場合、磁化は、引っ張り歪みが印加された方向に沿うように、変化する。負の磁歪定数を有する材料の場合、磁化は、圧縮歪みが印加された方向に沿うように、変化する。

逆磁歪効果により、スピンバルブ膜の磁化自由層１５２の磁化方向を変化させることができる。外部応力が印加されると、逆磁歪効果によって磁化自由層１５２の磁化方向が変化するため、参照層１５１と磁化自由層１５２との相対的磁化角度に差が生じる。これによって、スピンバルブ膜の抵抗が変化する。これにより、スピンバルブ膜は、歪検知素子として用いることができる。

歪検知素子は、例えば、「メンブレン」の上に形成されている。メンブレンは、圧力から歪への変換を行う鼓膜のような役割を果たす。メンブレンの上に形成された歪検知素子が、歪みを読み取り圧力検知が可能になる。メンブレンには、例えば、単結晶Ｓｉ基板が用いられる。単結晶Ｓｉ基板の裏面からエッチングを行い、歪検知素子が配置されている部分を薄くする。これによりダイアフラムが形成される。ダイアフラムは、印加される圧力に応じて変形する。

例えば、ダイアフラムの第１主面をＸ−Ｙ平面に投影した形状が、幾何的等方形状である場合、幾何学的中心点付近では、ダイアフラム変位によって生ずる歪はＸ−Ｙ平面状で同一値になる。そのため、歪検知素子をダイアフラムの幾何学的中心点に配置すると、磁化の回転を引き起こす歪が等方的になってしまい、磁性層の磁化の回転が生じなく、素子の抵抗値変化も生じない。そのため、実施形態においては、歪検知素子は、ダイアフラムの幾何学的中心点に配置しないことが好ましい。例えば、ダイアフラムをＸ−Ｙ平面に投影したときの形状が円形である時、ダイアフラム変位により、円形の外周付近で最大の異方性歪が生じる。そのため、ダイアフラムの外周付近に歪検知素子を配置すると、圧力検知素子４０の感度が高くなる。

実施形態において、メンブレンには、例えば、Ｓｉを用いることができる。または、メンブレンは、曲がりやすい材料を用いたフレキシブル基板である。フレキシブル基板には、例えば、ポリマー材料などが用いられる。ポリマー材料として、例えば、アクリロニトリルブラジエンスチレン、シクロオレフィンポリマー、エチレンプロピレン、ポリアミド、ポリアミド-イミド、ポリベンジルイミダゾール、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンエーテルケトン、ポリエチルイミド、ポリエチレンイミン、ポリエチレンナフタレン、ポリエステル、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、フェノールホルムアルデヒド、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルペンテン、ポリオキシメチレン、ポリプロピレン、ｍ−フェニルエーテル、ポリｐ−フェニルサルファイド、ｐ−アミド、ポリスチレン、ポリサルフォン、ポリビニルクロライド、ポリテトラフルオロエテン、パーフルオロアルコキシ、フッ化エチレンプロピレン、ポリテトラフルオロエテン、ポリエチレンテトラフルオロエチレン、ポリエチレンクロロトリフルオエチレン、ポリビニリデンフルオライド、メラミンホルムアルデヒド、液晶性ポリマー、及び、尿素ホルムアルデヒドの少なくともいずれかを用いることができる。

図５に関して説明したように、圧力検知素子４０は、実装基板５０に搭載された集積回路６０の駆動回路６１と接続される。駆動回路６１が生成する電気信号が圧力検知素子４０に入力されると、圧力検知素子４０が駆動する。

ダイヤフラムが音声の音圧を受けて歪むと、圧力検知素子４０は、ダイアフラムの上に配置された歪検知素子の抵抗値の変化に比例した電圧の変化を取り出す。圧力検知素子４０は、音声信号を電圧信号に変換して出力する音声信号変化素子である。圧力検知素子４０の出力信号のレベルが比較的低いため、圧力検知素子４０の出力側は、増幅器（例えば信号処理回路６３）に接続される。これにより、音声信号を表す圧力検知素子４０の出力信号が増幅される。

圧力検知素子４０の出力信号のレベルが比較的低いため、圧力検知素子４０の出力信号は、外部ノイズに対して脆弱である。圧力検知素子４０のスピンバルブ膜の抵抗が外部磁界により変化するため、例えば地磁気などの外部磁場が外部ノイズとして磁化自由層１５２の磁化および参照層１５１の磁化（第１の磁化）の少なくともいずれかに作用する場合がある。

すなわち、図６（ａ）および図６（ｂ）に表したように、実施形態に係るマイクロフォンパッケージ１１１、１１２、１１３、１１４の例では、磁化自由層１５２の磁化の方向および参照層１５１の磁化の方向は、Ｘ−Ｙ平面に対してそれぞれ平行である。つまり、磁化自由層１５２の磁化の方向は、磁化自由層１５２の主面１５２ａに対して平行である。参照層１５１の磁化の方向は、参照層１５１の主面１５１ａに対して平行である。言い換えれば、磁化自由層１５２の磁化の方向は、Ｚ軸方向（積層方向）に対して垂直である。参照層１５１の磁化の方向は、Ｚ軸方向（積層方向）に対して垂直である。この状態を用いる構成を、「面内磁化方式」ということにする。面内磁化方式では、圧力検知素子４０は、参照層１５１の磁化の方向と磁化自由層１５２の磁化の方向との間の角度の変化により圧力変化を検知する。そのため、例えば地磁気などの外部磁場が外部ノイズとして磁化自由層１５２の磁化および参照層１５１の磁化の少なくともいずれかに作用する場合がある。

一方で、図７（ａ）および図７（ｂ）に表したように、実施形態に係るマイクロフォンパッケージ１１１、１１２、１１３、１１４の他の例では、磁化自由層１５２の磁化の方向および参照層１５１の磁化の方向は、Ｘ−Ｙ平面に対してそれぞれ垂直である。つまり、磁化自由層１５２の磁化の方向は、磁化自由層１５２の主面１５２ａに対して垂直である。参照層１５１の磁化の方向は、参照層１５１の主面１５１ａに対して垂直である。言い換えれば、磁化自由層１５２の磁化の方向は、Ｚ軸方向（積層方向）に対して平行である。参照層１５１の磁化の方向は、Ｚ軸方向（積層方向）に対して平行である。この状態を用いる構成を、「垂直磁化方式」ということにする。垂直磁化方式では、圧力検知素子４０は、参照層１５１の磁化の方向と磁化自由層１５２の磁化の方向との間の角度の変化により圧力変化を検知する。そのため、例えば地磁気などの外部磁場が外部ノイズとして磁化自由層１５２の磁化および参照層１５１の磁化の少なくともいずれかに作用する場合がある。

図６（ａ）および図７（ａ）に表したように、磁化自由層１５２の主面１５２ａに対して垂直な成分の第１外部磁場１６１は、磁化自由層１５２の磁化を回転させる力としては磁化自由層１５２の磁化に作用しない。
一方、図６（ｂ）および図７（ｂ）に表したように、磁化自由層１５２の主面１５２ａに対して平行な成分の第２外部磁場１６２は、磁化自由層１５２の磁化を回転させる力として磁化自由層１５２の磁化に作用する。すると、スピンバルブ膜の抵抗が変化し、外部磁場が外部ノイズとして圧力検知素子４０の出力信号に現れる場合がある。なお、例えば、図６（ｂ）に表した第３外部磁場１６３および第４外部磁場１６４は、磁化自由層１５２の磁化に対して平行でなくとも磁化自由層１５２の主面１５２ａに対して平行な成分を有するため、磁化自由層１５２の磁化を回転させる力として磁化自由層１５２の磁化に作用する。例えば、図７（ｂ）に表した第５外部磁場１６５および第６外部磁場１６６は、第２外部磁場１６２と同様に、磁化自由層１５２の磁化を回転させる力として磁化自由層１５２の磁化に作用する。

これに対して、図１（ａ）および図１（ｂ）に表したマイクロフォンパッケージ１１１では、第１側部７５と、第２側部７６と、第３側部７７と、第４側部７８と、が磁性体によりそれぞれ形成されている。図２（ａ）および図２（ｂ）に表したマイクロフォンパッケージ１１２では、第１の側部と、第２の側部７６ａと、第３の側部と、第４の側部７８ａと、が磁性ビーズ８３を有する非磁性体８１によりそれぞれ形成されている。図３（ａ）および図３（ｂ）に表したマイクロフォンパッケージ１１３では、磁性体７３が、第１側部７５と、第２側部７６と、第３側部７７と、第４側部７８と、に設けられる。磁性体７３は、磁気閉回路を形成する。磁性体７３が例えば切れ目などを有していても、磁場が連続していればよい。

第１側部７５、第２側部７６、７６ａ、第３側部７７および第４側部７８、７８ａは、磁化自由層１５２の主面１５２ａに対してそれぞれ非平行である。あるいは、第１側部７５が含まれる平面、第２側部７６、７６ａが含まれる平面、第３側部７７が含まれる平面および第４側部７８、７８ａが含まれる平面のそれぞれと、磁化自由層１５２の主面１５２ａと、の間の角度の絶対値は、４５度以上である。あるいは、第１側部７５が含まれる平面、第２側部７６、７６ａが含まれる平面、第３側部７７が含まれる平面および第４側部７８、７８ａが含まれる平面のそれぞれと、磁化自由層１５２の主面１５２ａと、の間の角度の絶対値は、８５度以上である。

言い換えれば、第１側部７５、第２側部７６、７６ａ、第３側部７７および第４側部７８、７８ａは、積層方向に対して垂直な方向に対して非平行である。あるいは、第１側部７５が含まれる平面、第２側部７６、７６ａが含まれる平面、第３側部７７が含まれる平面および第４側部７８、７８ａが含まれる平面と、積層方向と、の間の角度の絶対値は、４５度未満である。あるいは、第１側部７５が含まれる平面、第２側部７６、７６ａが含まれる平面、第３側部７７が含まれる平面および第４側部７８、７８ａが含まれる平面のそれぞれと、積層方向と、の間の角度の絶対値は、５度以下である。

すなわち、第１側部７５、第２側部７６、７６ａ、第３側部７７および第４側部７８、７８ａは、参照層１５１の磁化の方向および磁化自由層１５２の磁化の方向に応じて設置される。具体的には、面内磁化方式の場合には、第１側部７５、第２側部７６、７６ａ、第３側部７７および第４側部７８、７８ａは、参照層１５１の磁化の方向および磁化自由層１５２の磁化の方向に対して実質的に垂直な面をそれぞれ有する。垂直磁化方式の場合には、第１側部７５、第２側部７６、７６ａ、第３側部７７および第４側部７８、７８ａは、参照層１５１の磁化の方向および磁化自由層１５２の磁化の方向に対して実質的に平行な面をそれぞれ有する。

図１に表したマイクロフォンパッケージ１１１では、磁化自由層１５２の主面１５２ａに対して平行な成分の第２外部磁場１６２が印加された場合、磁束は、カバー部７０の側部であって磁性体で形成された側部により形成された磁気閉回路を通る。図２に表したマイクロフォンパッケージ１１２では、磁化自由層１５２の主面１５２ａに対して平行な成分の第２外部磁場１６２が印加された場合、磁束は、カバー部７０の側部であって磁性ビーズ８３を含む側部により形成された磁気閉回路を通る。図３に表したマイクロフォンパッケージ１１３では、磁化自由層１５２の主面１５２ａに対して平行な成分の第２外部磁場１６２が印加された場合、磁束は、磁性体７３により形成された磁気閉回路を通る。言い換えれば、第２外部磁場１６２の磁束は、第１側部７５に設けられた磁性体７３、第２側部７６に設けられた磁性体７３、第３側部７７に設けられた磁性体７３および第４側部７８に設けられた磁性体７３の少なくともいずれかを通る。

すると、第２外部磁場１６２の磁束は、カバー部７０の内部には進入しない。これにより、カバー部７０の側部は、磁化自由層１５２の主面１５２ａに対して平行な成分の第２外部磁場１６２がカバー部７０の内部に進入することを遮断する。あるいは、磁性体７３は、磁化自由層１５２の主面１５２ａに対して平行な成分の第２外部磁場１６２がカバー部７０の内部に進入することを遮断する。カバー部７０の内部の圧力検知素子４０は、磁化自由層１５２の主面１５２ａに対して平行な成分の第２外部磁場１６２に曝されない。外部磁場が、外部ノイズとして磁化自由層１５２の磁化に作用することを抑制することができる。つまり、外部磁場による磁化自由層１５２の磁化方向の回転を抑制することができる。これにより、比較的高いＳＮ比の音声信号変化素子を得ることができる。

図１（ｂ）に表したように、第１主面５０ｓと膜体３０の上面との間の距離（膜体３０の高さ）をＤ１１とする。第１主面５０ｓとカバー部７０の上面との間の距離（カバー部の高さ）をＤ１２とする。カバー部７０の側部（図１の例では第２側部７６）の内壁と素子部２５の端部との間の距離をＤ１３とする。このとき、Ｄ１３＜｜Ｄ１２−Ｄ１１｜／ｔａｎ４５°＝｜Ｄ１２−Ｄ１１｜を満たすと、第２外部磁場１６２がカバー部７０の内部に進入することをより効果的に遮断することができる。つまり、カバー部７０の側部の内壁と素子部２５の端部との間の距離が、第１主面５０ｓとカバー部７０の上面との間の距離（カバー部７０の高さ）と、第１主面５０ｓと膜体３０の上面との間の距離（膜体３０の高さ）と、の差の絶対値よりも小さいときに、遮断効果がより顕著となる。

このときの「４５°」とは、カバー部７０の側部（図１の例では第２側部７６）の内壁あるいは外壁に対して垂直な成分と、カバー部の側部（図１の例では第２側部７６）の内壁あるいは外壁に対して平行な成分と、が１：１になる角度をいう。
なお、集積回路６０は、Ｘ軸方向において圧力検知素子４０と離間して設けられる。そのため、圧力検知素子４０は、Ｘ軸方向における実装基板５０の長さの約１／２程度の長さの領域内に配置される。

例えばコンデンサマイクなどのような静電容量式マイクでは、電磁波がノイズになる。そのため、マイクパッケージ（例えばカバー部７０の母材）は、金属により形成される。 これに対して、実施形態に係る圧力検知素子４０では、電磁波は、ノイズとして作用しない。そのため、カバー部７０の母材を金属により形成する必要がない。カバー部７０の母材を樹脂材料で形成することができる。これにより、図１に関して説明したように、カバー部７０には、音響性能の向上が望まれる。カバー部７０には、機械的堅牢性の向上が望まれる。マイクロフォンパッケージ１１１、１１２、１１３の性能向上が望まれる。

前述したように、カバー部７０内の参照層１５１の磁化の方向およびカバー部７０内の磁化自由層１５２の磁化の方向に応じて設置されたカバー部７０の側部には、磁性体（磁性ビーズを含む）が配置される。これにより、第２外部磁場１６２がカバー部７０の内部に進入することをより効果的に遮断することができる。一方、カバー部７０のうちのそれ以外の部分には、音響性能に有利な材料を用いることができる。

図８（ａ）〜図８（ｃ）は、実施形態の圧力検知素子の構成を例示する模式図である。図８（ｃ）は、透視平面図である。図８（ａ）は、図８（ｃ）のＢ１−Ｂ２線断面図である。図８（ｃ）のＣ１−Ｃ２線断面図である。

図８（ａ）〜図８（ｃ）に表したように、圧力検知素子４０は、膜体３０と、素子部２５と、を含む。
膜体３０は、第１主面３０ｓを有する。第１主面３０ｓは、第１縁部３０ａと、第２縁部３０ｂと、内側部３０ｃと、を有する。第２縁部３０ｂは、第１縁部３０ａと離間している。内側部３０ｃは、例えば、第１縁部３０ａと第２縁部３０ｂとの間に位置する。

例えば、圧力検知素子４０において、メンブレン３４が設けられる。メンブレン３４は、膜体３０に対応する。メンブレン３４の内側の一部に凹部３０ｏが設けられる。凹部３０ｏをＸ−Ｙ平面に投影したときの形状は例えば円形（扁平円を含む）。または、多角形である。メンブレン３４の凹部３０ｏ（メンブレン３４のうちで薄い部分）は、内側部３０ｃとなる。内側部３０ｃの周囲（例えばメンブレン３４のうちで、凹部３０ｏよりも厚い部分）が外側部となる。外側部の１つの部分が、第１縁部３０ａとなる。外側部の別の一部が、第２縁部３０ｂとなる。メンブレン３４には、例えば、シリコンなどが用いられる。ただし、実施形態はこれに限らず、メンブレン３４の材料は任意である。

この例では、メンブレン３４の外側部の厚さは、内側部３０ｃの厚さと異なる。実施形態はこれに限らず、これらの厚さは互いに同じでもよい。この例では、メンブレン３４の形状は、長方形であるが、形状は任意である。

素子部２５は、第１主面３０ｓ上に設けられる。素子部２５は、第１電極１０と、第２電極２０と、第１磁性層１１と、第２磁性層１２と、非磁性層１３と、を含む。

第１電極１０は、第１部分１０ａと、第２部分１０ｂと、を有する。第１部分１０ａは、第１縁部３０ａに対向する。第２部分１０ｂは、内側部３０ｃに対向する。

第２電極２０は、第３部分２０ａと、第４部分２０ｂと、を有する。第３部分２０ａは、内側部３０ｃに対向する。第４部分２０ｂは、第２縁部３０ｂに対向する。第４部分２０ｂは、Ｘ−Ｙ平面（第１主面３０ｓに対して平行な平面）に投影したときに、第１電極１０と重ならない。

第１磁性層１１は、第２部分１０ｂと第３部分２０ａとの間に設けられる。
第２磁性層１２は、第１磁性層１１と第３部分２０ａとの間に設けられる。
非磁性層１３は、第１磁性層１１と第２磁性層１２との間に設けられる。
第１磁性層１１、非磁性層１３及び第２磁性層１２は、Ｚ軸方向（積層方向）に沿って積層される。

本願明細書において、「積層」は、互いに接して重ねられる状態に加え、他の要素が挿入されて重ねられる状態も含む。

第１磁性層１１、非磁性層１３及び第２磁性層１２は、歪検知素子１５となる。すなわち、素子部２５は、第１電極１０と、第２電極２０と、歪検知素子１５と、を含む。圧力検知素子４０においては、膜体３０の歪みに応じて、第１磁性層１１の磁化の方向と第２磁性層１２の磁化の方向との間の角度が変化する。歪検知素子１５の構成及び特性の例については後述する。

歪検知素子１５を埋め込む絶縁層１４が設けられる。絶縁層１４には、例えばＳｉＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３などが用いられる。

この例では、内側部３０ｃの上に、第１電極１０の第２部分１０ｂ、第１磁性層１１、非磁性層１３、第２磁性層１２、及び、第２電極２０の第３部分２０ａがこの順で設けられている。すなわち、第２部分１０ｂは、第３部分２０ａと内側部３０ｃとの間に配置されている。ただし、実施形態は、これに限らない。第３部分２０ａは、第２部分１０ｂと内側部３０ｃとの間に配置されてもよい。

第１磁性層１１は、第１の磁化を有する。実施形態では、第１の磁化の方向は、Ｘ−Ｙ平面に対して平行である。第２磁性層１２は、第２の磁化を有する。実施形態では、第２の磁化の方向は、Ｘ−Ｙ平面に対して平行である。言い換えれば、第１の磁化の方向は、Ｚ軸方向（積層方向）に対して垂直である。第２の磁化の方向は、Ｚ軸方向（積層方向）に対して垂直である。図６（ａ）および図６（ｂ）に関して説明したように、この状態を用いる構成を、「面内磁化方式」ということにする。面内磁化方式においては、第１磁性層１１には面内磁化膜が用いられる。面内磁化方式においては、第２磁性層１２には面内磁化膜が用いられる。

例えば、第１磁性層１１は、参照層として機能する。第２磁性層１２は、フリー層として機能する。フリー層においては、磁化の方向が、外部磁界により容易に変化する。参照層の磁化の方向は、例えば、フリー層の磁化の方向よりも変化し難い。参照層は、例えばピン層である。第１磁性層１１及び第２磁性層１２の両方がフリー層でもよい。

例えば、強磁性体に応力が印加されると、強磁性体において、逆磁歪効果が生じる。歪検知素子１５に印加される応力により、逆磁歪効果に基づいて、磁性層の磁化の方向が変化する。第１磁性層１１の磁化の方向と、第２磁性層１２の磁化の方向と、の間の角度が変化することで、例えば、ＭＲ（magnetoresistive）効果により歪検知素子１５の電気抵抗が変化する。

圧力検知素子４０においては、圧力検知素子４０に加わる応力により、膜体３０に変位が生ずる。これにより、歪検知素子１５に応力が加わり、歪検知素子１５の電気抵抗が変化する。圧力検知素子４０は、この効果を用いて、応力を検知する。

図９（ａ）〜図９（ｄ）は、実施形態に係る圧力検知素子の構成及び特性を例示する模式的斜視図である。
図９（ａ）は、素子部２５の構成を例示している。図９（ｂ）は、応力が印加されていないときの歪検知素子１５の状態を例示している。図９（ｃ）は、歪検知素子１５が正の磁歪定数を有するときに引っ張り応力が印加されたときの歪検知素子１５の状態を例示している。図９（ｄ）は、歪検知素子１５が負の磁歪定数を有するときに引っ張り応力が印加されたときの歪検知素子１５の状態を例示している。

図９（ａ）に表したように、第１電極１０の上に、第１磁性層１１（参照層）、非磁性層１３、第２磁性層１２（磁化自由層）及び第２電極２０が、この順に積層される。この例は、面内磁化方式である。第１磁性層１１の磁化の方向（及び、第２磁性層１２の磁化の方向）は、例えば、Ｘ−Ｙ平面に実質的に平行である。実施形態はこれに限らず、第１磁性層１１の磁化の方向と、Ｘ−Ｙ平面（第１主面３０ｓ）に平行な方向と、の間の角度は、４５°よりも小さい。磁性層の磁歪定数が正である場合は、磁性層の磁化容易軸は、引っ張り応力が加わる方向に平行である。磁性層の磁歪定数が負である場合は、磁性層の磁化容易軸は、引っ張り応力が加わる方向に対して垂直である。

図９（ｂ）に表したように、応力が印加されていないとき、第２磁性層１２（磁化自由層）の磁化の向きは、第１磁性層１１（参照層）の磁化の向きに対して、例えば平行である。この例では、磁化の向きは、Ｙ軸方向に沿う。

図９（ｃ）に表したように、例えば、Ｘ軸方向に沿って引っ張り応力Ｆｓが印加されると、磁歪定数が正の逆磁歪効果により、Ｘ軸方向に向かって第２磁性層１２の磁化が回転する。第１磁性層１１の磁化が固定されていると、第２磁性層１２の磁化の向きと、第１磁性層１１の磁化の向きとの相対角度が変化する。相対角度の変化に応じて、歪検知素子１５の電気抵抗が変化する。

図９（ｄ）に表したように、例えば、Ｙ軸方向に沿って引っ張り応力Ｆｓが印加されると、磁歪定数が負の逆磁歪効果により、Ｘ軸方向に向かって第２磁性層１２の磁化が回転する。この場合も、引っ張り応力Ｆｓの印加により、第２磁性層１２の磁化の向きと、第１磁性層１１の磁化の向きとの相対角度が変化する。相対角度の変化に応じて、歪検知素子１５の電気抵抗が変化する。

図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、実施形態に係る圧力検知素子の他の構成及び特性を例示する模式的斜視図である。
図１０（ａ）は、素子部２５の構成を例示している。図１０（ｂ）は、応力が印加されていないときの歪検知素子１５の状態を例示している。図１０（ｃ）は、歪検知素子１５が正の磁歪定数を有するときに引っ張り応力が印加されたときの歪検知素子１５の状態を例示している。図１０（ｄ）は、歪検知素子１５が負の磁歪定数を有するときに引っ張り応力が印加されたときの歪検知素子１５の状態を例示している。

図１０（ａ）に表したように、この例は、垂直磁化方式である。第１磁性層１１の磁化の方向（及び、第２磁性層１２の磁化の方向）は、例えば、Ｚ軸方向に実質的に平行である。実施形態はこれに限らず、第１磁性層１１の磁化の方向と、Ｘ−Ｙ平面（第１主面３０ｓ）に平行な方向と、の間の角度は、４５°よりも大きい。

図１０（ｂ）に表したように、応力が印加されていないとき、第２磁性層１２（磁化自由層）の磁化の向きは、第１磁性層１１（参照層）の磁化の向きに対して、例えば平行である。この例では、磁化の向きは、Ｙ軸方向に沿う。

図１０（ｃ）に表したように、例えば、Ｘ軸方向に沿って引っ張り応力Ｆｓが印加されると、磁歪定数が正の逆磁歪効果により、Ｘ軸方向に向かって第２磁性層１２の磁化が回転する。第２磁性層１２の磁化の向きと、第１磁性層１１の磁化の向きとの相対角度が変化する。相対角度の変化に応じて、歪検知素子１５の電気抵抗が変化する。

図１０（ｄ）に表したように、例えば、Ｙ軸方向に沿って引っ張り応力Ｆｓが印加されると、磁歪定数が負の逆磁歪効果により、Ｘ軸方向に向かって第２磁性層１２の磁化が回転する。引っ張り応力Ｆｓの印加により、第２磁性層１２の磁化の向きと、第１磁性層１１の磁化の向きとの相対角度が変化する。相対角度の変化に応じて、歪検知素子１５の電気抵抗が変化する。

以下、面内磁化方式の構成の場合について、歪検知素子１５の構成の例について説明する。
例えば、第１磁性層１１が参照層である場合、第１磁性層１１には、例えば、ＦｅＣｏ合金、ＣｏＦｅＢ合金、または、ＮｉＦｅ合金等が用いられる。第１磁性層１１の厚さは、例えば、２ｎｍ（ナノメートル）以上６ｎｍ以下である。

非磁性層１３には、金属または絶縁体が用いられる。金属としては、例えば、Ｃｕ、ＡｕまたはＡｇ等が用いられる。金属を用いる場合の非磁性層１３の厚さは、例えば１ｎｍ以上７ｎｍ以下である。絶縁体としては、例えば、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ等）、アルミニウム酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３等）、チタン酸化物（ＴｉＯ等）、または、亜鉛酸化物（ＺｎＯ等）が用いられる。絶縁体を用いる場合の非磁性層１３の厚さは、例えば０．６ｎｍ以上２．５ｎｍ以下である。

第２磁性層１２が磁化自由層である場合、第２磁性層１２には、例えばＦｅＣｏ合金、または、ＮｉＦｅ合金等が用いられる。この他、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ＞１００ｐｐｍを示すＴｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ）、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｍ２は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ）、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｍ４は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ）、Ｎｉ、Ａｌ−Ｆｅ、または、フェライト（Ｆｅ_３Ｏ_４、（ＦｅＣｏ）_３Ｏ_４）など）などが用いられる。第２磁性層１２の厚さは、例えば２ｎｍ以上である。

第２磁性層１２は、２層構造を有することができる。この場合、ＦｅＣｏ合金の層と、以下の層と、の積層膜が用いられる。ＦｅＣｏ合金の層と積層される層には、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ＞１００ｐｐｍを示すＴｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ）、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｍ２は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ）、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｍ４は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ）、Ｎｉ、Ａｌ−Ｆｅ、及び、フェライト（Ｆｅ_３Ｏ_４、（ＦｅＣｏ）_３Ｏ_４）など）などから選択される材料が用いられる。

第１磁性層１１及び第２磁性層１２の少なくともいずれかの磁性層の磁化方向は、応力に応じて変化する。少なくともいずれかの磁性層（応力に応じて磁化方向が変化する磁性層）の磁歪定数の絶対値は、例えば、１０^−５以上に設定する。これにより、逆磁歪効果によって、外部から加えられる歪に応じて磁化の方向が十分に変化する。

例えば、非磁性層１３としてＭｇＯのような酸化物を用いると、ＭｇＯ層上の磁性層は、一般には正の磁歪定数を有する。例えば、非磁性層１３の上に第２磁性層１２を形成する場合は、第２磁性層１２として、ＣｏＦｅＢ／ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅの積層構成の積層構成の磁化自由層が用いられる。最上層のＮｉＦｅ層をＮｉリッチにすると、ＮｉＦｅの磁歪定数は負でその絶対値が大きくなる。酸化物層上の正の磁歪が打ち消されることを抑制するために、最上層のＮｉＦｅ層のＮｉ組成は、Ｎｉリッチにしない。具体的には、最上層のＮｉＦｅ層におけるＮｉの比率は、８０原子パーセント未満とすることが好ましい。第２磁性層１２を磁化自由層とする場合には、第２磁性層１２の厚さは、例えば１ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。

第２磁性層１２が磁化自由層である場合において、第１磁性層１１は参照層でも磁化自由層でもよい。第１磁性層１１が参照層である場合、外部からの歪が加えられても第１磁性層１１の磁化の方向は、実質的に変化しない。第１磁性層１１の磁化の方向と第２磁性層１２の磁化の方向との間の相対磁化角度によって電気抵抗が変化する。

第１磁性層１１及び第２磁性層１２の両方が磁化自由層である場合には、例えば、第１磁性層１１の磁歪定数は、第２磁性層１２の磁歪定数とは異なる。

第１磁性層１１が参照層である場合も磁化自由層である場合も、第１磁性層１１の厚さは、例えば１ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。

第１磁性層１１が参照層である場合、第１磁性層１１には、反強磁性層／磁性層／Ｒｕ層／磁性層の積層構造を用いたシンセティックＡＦ構造などが用いられる。反強磁性層には、例えばＩｒＭｎなどが用いられる。第１磁性層１１が参照層である場合に、反強磁性層を用いる代わりに、第１磁性層１１に、ハード膜を用いる構成を適用してもよい。ハード膜には、例えば、ＣｏＰｔまたはＦｅＰｔなどが用いられる。

以下、垂直磁化方式の構成の場合について、歪検知素子１５の構成の例について説明する。
例えば、第１磁性層１１が参照層である場合、第１磁性層１１には、例えばＣｏＦｅ（２ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（１ｎｍ）の積層構成を用いることができる。ピニング層によって、磁化の方向は膜面方向に固定される。

非磁性層１３には、金属または絶縁体を用いることができる。金属としては、例えば、Ｃｕ、ＡｕまたはＡｇ等を用いることができる。金属を用いた場合の非磁性層１３の厚さは、例えば１ｎｍ以上７ｎｍ以下である。絶縁体としては、例えば、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ等）、アルミニウム酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３等）、チタン酸化物（ＴｉＯ等）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ等）を用いることができる。絶縁体を用いた場合の非磁性層１３の厚さは、例えば０．６ｎｍ以上２．５ｎｍ以下である。

第２磁性層１２が磁化自由層である場合、第２磁性層１２は膜面垂直の磁化を有する。膜面垂直に磁化方向を向けるため、例えば、第２磁性層１２には、ＣｏＦｅＢ（１ｎｍ）／ＴｂＦｅ（３ｎｍ）などを用いることができる。ＭｇＯ上の界面にＣｏＦｅＢを用いることで、ＭＲ比を向上させることができる。しかしながら、ＣｏＦｅＢの単層では垂直磁気異方性を作ることが困難であるため、垂直磁気異方性を示す追加の層を用いる。この機能のため、例えば、ＴｂＦｅ層などが用いられる。Ｔｂが２０原子パーセント以上４０原子パーセント以下であると、ＴｂＦｅ層は垂直異方性を示す。こうした積層膜構成を用いることで、磁化自由層の全体の磁化の方向は、ＴｂＦｅ層による効果で、膜面垂直方向に向く。ＭｇＯ界面のＣｏＦｅＢ層の効果によって、大きなＭＲ変化率を維持することができる。ＴｂＦｅ層は、磁歪定数が正の非常に大きな値を有し、その値は、約＋１０^−４である。この大きな磁歪定数により、磁化自由層の全体の磁歪定数を、＋１０^−６以上の大きな値にすることが容易に実現できる。また、＋１０^−５よりも大きな磁歪定数を得ることもできる。

ＴｂＦｅ層の場合は、膜面垂直に磁化方向が向いていることと、大きな磁歪定数を有することの２つの機能を発現させることが可能である。この材料を用いつつ、必要に応じて添加元素を加えても良い。

垂直磁気異方性を得るために、ＴｂＦｅ以外の材料を用いても良い。第２磁性層１２には、例えば、ＣｏＦｅＢ（１ｎｍ）／（Ｃｏ（１ｎｍ）／Ｎｉ（１ｎｍ））×ｎ（ｎは２以上）を用いることができる。（Ｃｏ／Ｎｉ）多層膜は、垂直磁気異方性を発現する。Ｃｏ膜、および、Ｎｉ膜の厚さは、０．５ｎｍ以上２ｎｍ程度である。

磁化自由層の全体の磁歪定数の絶対値は、１０^−６以上である。磁歪定数を高めるために、大きな磁歪定数を有するＦｅＳｉＢのような付加層が用いられる。ＦｅＳｉＢは正の大きな磁歪定数（約＋１０^−４）を示すので、磁化自由層全体として正の大きな磁歪定数が得られる。ＣｏＦｅＢ（１ｎｍ）／（Ｃｏ（１ｎｍ）／Ｎｉ（１ｎｍ））×ｎ／ＦｅＳｉＢ（２ｎｍ）のような構成を適応することもできる。

第２磁性層１２は、例えば、Ｍｐと、Ｍｌと、の積層膜が適用できる。Ｍｐは、垂直磁気異方性を示す磁性層であり、Ｍｌは大きな磁歪定数を示す磁性層である。第２磁性層１２には、Ｍｐ／Ｍｌ、Ｍｌ／Ｍｐ、Ｍｐ／ｘ／Ｍｌ、Ｍｌ／ｘ／Ｍｐ、ｘ／Ｍｌ／Ｍｐ、Ｍｌ／Ｍｐ／ｘ、ｘ／Ｍｐ／Ｍｌ、または、Ｍｐ／Ｍｌ／ｘのような多層膜を用いることができる。付加層ｘは、Ｍｌ及びＭｐだけで機能が充分でない場合に、必要に応じて用いることができる。たとえば、ＭＲ変化率を向上させるために、非磁性層１３との界面に設けられるｘ層として、ＣｏＦｅＢ層やＣｏＦｅ層などを用いることができる。

磁性層Ｍｐには、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ_２グラニュラ、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔ、（Ｃｏ／Ｐｄ）多層膜、（Ｃｏ／Ｐｔ）多層膜、または（Ｃｏ／Ｉｒ）多層膜を用いることができる。ＴｂＦｅ及び（Ｃｏ／Ｎｉ）多層膜は、Ｍｐの機能を有する材料と見なすことができる。多層膜における層の数は、例えば、２以上１０である。

磁性層Ｍｌには、Ｎｉ、Ｎｉ合金（Ｎｉ_９５Ｆｅ_５のようなＮｉを多量に含む合金）、ＳｍＦｅ、ＤｙＦｅ、またはＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉを含む磁性酸化材料を用いることができる。ＴｂＦｅ及び（Ｃｏ／Ｎｉ）多層膜は、Ｍｐとしての機能を有すると同時に、Ｍｌとしての機能も有する層としても用いることができる。また、ＦｅＳｉＢをベースとしたアモルファス合金層も用いることが可能である。Ｎｉ、Ｎｉリッチの合金、及び、ＳｍＦｅは、大きな負の磁歪定数を示す。この場合、磁化自由層の全体の磁歪の符号は負として機能させる。ＣｏＯ_ｘ、ＦｅＯ_ｘ、または、ＮｉＯ_ｘ（０＜ｘ＜０．８）などのＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉを含む磁性材料の酸化物は、大きな正の磁歪定数を示す。この場合には、磁化自由層の全体の磁歪の符号は、正である。

膜面垂直な磁気異方性を発現させるために上記のようなＭｐ材料を用いることができるが、上述の非磁性層との界面に用いられるｘ層として考えられるＣｏＦｅＢ層でも、Ｍｐとして機能させることも場合によっては可能である。この場合、ＣｏＦｅＢ層の厚さを１ｎｍよりも薄くすることで、膜面垂直な磁気異方性を発現させることも可能となる。

面内磁化方式及び垂直磁化方式のいずれの場合にも、第１電極１０及び第２電極２０には、例えば非磁性体である、Ａｕ、Ｃｕ、ＴａまたはＡｌ等が用いられる。第１電極１０及び第２電極２０には、軟磁性体の材料が用いられる。これにより、歪検知素子１５に影響を及ぼす外部からの磁気ノイズを低減することができる。軟磁性体の材料としては、例えば、パーマロイ（ＮｉＦｅ合金）や珪素鋼（ＦｅＳｉ合金）を用いられる。

歪検知素子１５の周囲は、絶縁層１４で囲まれている。絶縁層１４には、アルミニウム酸化物（例えばＡｌ_２Ｏ_３）またはシリコン酸化物（例えばＳｉＯ_２）などが用いられる。絶縁層１４により、第１電極１０と第２電極２０とは、電気的に絶縁されている。

例えば、非磁性層１３が金属の場合は、ＧＭＲ効果が発現する。非磁性層１３が絶縁体の場合は、ＴＭＲ効果が発現する。歪検知素子１５においては、例えば、積層方向に沿って電流を流すＣＰＰ(Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ効果が用いられる。

図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、実施形態の実装基板の構成を例示する模式図である。
図１１（ａ）は、第１主面５０ｓの模式的平面図である。図１１（ｂ）は、第２主面５０ｂの模式的平面図である。図１１（ｃ）は、図１１（ａ）のＤ１−Ｄ２線断面図である。

図１１（ａ）および図１１（ｂ）に表したように、実装基板５０は、外部電源電極パッド５１と、出力端子電極パッド５３と、接地電極パッド５５と、を含む。図１１（ｃ）に表したように、表面実装技術が適用されることで、出力端子電極パッド５３は、第１主面５０ｓからスルーホールを通して第２主面５０ｂまで設けられる。出力端子電極パッド５３において、第１主面５０ｓは、第２主面５０ｂと電気的に接続される。これは、外部電源電極パッド５１および接地電極パッド５５においてもそれぞれ同様である。

駆動回路６１は、駆動回路入力電極パッド６１ａと、駆動回路出力電極パッド６１ｂと、を含む。信号処理回路６３は、信号処理回路入力電極パッド６３ａと、信号処理回路出力電極パッド６３ｂと、を含む。集積回路６０は、集積回路出力電極パッド６５を含む。圧力検知素子４０は、圧力検知素子入力電極パッド４０ａと、圧力検知素子出力電極パッド４０ｂと、を含む。

外部電源１４１（図５参照）は、外部電源電極パッド５１と電気的に接続される。外部電源電極パッド５１は、第１ワイヤ５７ａにより駆動回路入力電極パッド６１ａと電気的に接続される。駆動回路出力電極パッド６１ｂは、第２ワイヤ５７ｂにより圧力検知素子入力電極パッド４０ａと電気的に接続される。圧力検知素子出力電極パッド４０ｂは、第３ワイヤ５７ｃにより信号処理回路入力電極パッド６３ａと電気的に接続される。信号処理回路出力電極パッド６３ｂは、第４ワイヤ５７ｄにより出力端子電極パッド５３と電気的に接続される。出力端子電極パッド５３は、出力端子１４３（図５参照）と電気的に接続される。集積回路出力電極パッド６５は、第５ワイヤ５７ｅにより接地電極パッド５５と電気的に接続される。集積回路６０は、集積回路出力電極パッド６５、第５ワイヤ５７ｅおよび接地電極パッド５５を介して接地される。

図１２（ａ）、図１２（ｂ）および図１３は、実施形態の実装基板の他の構成を例示する模式図である。
図１２（ａ）は、第１主面５０ｓの模式的平面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＦ１−Ｆ２線断面図である。図１３は、圧力検知素子４０の模式的拡大図である。説明の便宜上、図１２（ｂ）においては、カバー部７０を省略している。

図１２（ａ）、図１２（ｂ）および図１３に表した実装基板５０の他の構成では、駆動回路６１は、圧力検知素子４０の上に設けられている。信号処理回路６３は、圧力検知素子４０の上に設けられている。言い換えれば、駆動回路６１および信号処理回路６３は、圧力検知素子４０の上にそれぞれ内蔵されている。

圧力検知素子４０の上には、第３電極６８が設けられている。第３電極６８は、第５部分６８ａと、第６部分６８ｂと、を有する。外部電源電極パッド５１は、第６ワイヤ５７ｆにより第３電極６８の第５部分６８ａと電気的に接続される。第３電極６８の第６部分６８ｂは、第７ワイヤ５７ｇにより出力端子電極パッド５３と電気的に接続される。

メンブレン３４（例えば図８（ａ）〜図８（ｃ）参照）がシリコンにより形成された場合には、圧力検知素子４０の歪検知素子１５以外の領域は、シリコンである。そのため、半導体形成方法を用いることにより、駆動回路６１および信号処理回路６３をシリコントランジスタにより形成することができる。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれはよい。

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、マイクロフォンパッケージに含まれるカバー部および磁性体など、並びに、圧力検知素子に含まれる電極、磁性層、非磁性層、歪検知素子、素子部、メンブレンおよび実装基板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。

１０…第１電極、 １０ａ…第１部分、 １０ｂ…第２部分、 １１…第１磁性層、 １２…第２磁性層、 １３…非磁性層、 １４…絶縁層、 １５…歪検知素子、 ２０…第２電極、 ２０ａ…第３部分、 ２０ｂ…第４部分、 ２５…素子部、 ３０…膜体、 ３０ａ…第１縁部、 ３０ｂ…第２縁部、 ３０ｃ…内側部、 ３０ｏ…凹部、 ３０ｓ…第１主面、 ３４…メンブレン、 ４０…圧力検知素子、 ４０ａ…圧力検知素子入力電極パッド、 ４０ｂ…圧力検知素子出力電極パッド、 ５０…実装基板、 ５０ｂ…第２主面、 ５０ｓ…第１主面、 ５１…外部電源電極パッド、 ５３…出力端子電極パッド、 ５５…接地電極パッド、 ５７ａ…第１ワイヤ、 ５７ｂ…第２ワイヤ、 ５７ｃ…第３ワイヤ、 ５７ｄ…第４ワイヤ、 ５７ｅ…第５ワイヤ、 ５７ｆ…第６ワイヤ、 ５７ｇ…第７ワイヤ、 ６０…集積回路、 ６１…駆動回路、 ６１ａ…駆動回路入力電極パッド、 ６１ｂ…駆動回路出力電極パッド、 ６３ …信号処理回路、 ６３ａ…信号処理回路入力電極パッド、 ６３ｂ…信号処理回路出力電極パッド、 ６５…集積回路出力電極パッド、 ６８…第３電極、 ６８ａ…第５部分、 ６８ｂ…第６部分、 ７０…カバー部、 ７１…音孔、 ７３…磁性体、 ７４…上部、 ７５…第１側部、 ７６、７６ａ…第２側部、 ７７…第３側部、 ７８、７８ａ…第４側部、 ７９…蓋体、 ８１…非磁性体、 ８３…磁性ビーズ、 １１１、１１２、１１３、１１４…マイクロフォンパッケージ、 １４１…外部電源、 １４３…出力端子、 １４５…接地、 １５１…参照層、 １５１ａ…主面、 １５２…磁化自由層、 １５２ａ…主面、 １６１…第１外部磁場、 １６２…第２外部磁場、 １６３…第３外部磁場、 １６４…第４外部磁場

磁性層Ｍｐには、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ_２グラニュラ、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、（Ｃｏ／Ｐｄ）多層膜、（Ｃｏ／Ｐｔ）多層膜、または（Ｃｏ／Ｉｒ）多層膜を用いることができる。ＴｂＦｅ及び（Ｃｏ／Ｎｉ）多層膜は、Ｍｐの機能を有する材料と見なすことができる。多層膜における層の数は、例えば、２以上１０である。

実施形態によれば、素子パッケージは、第１領域及び第２領域を含む基板と、孔を有する蓋部と、膜体と、素子部と、側部と、を含む。前記膜体は、前記第１領域と前記蓋部との間に設けられ前記基板及び前記蓋部と離れる。前記素子部は、前記第１領域と前記蓋部との間において前記膜体に設けられる。前記素子部は、第１磁性層と、第２磁性層、及び、前記第１、第２磁性層の間に設けられた非磁性層を含む。前記第１磁性層から前記第２磁性層に向かう方向は前記第１領域から前記蓋部に向かう第１方向に沿う。前記側部は、磁性体を含む。前記第１方向と交差する方向において前記素子部は前記側部の複数の部分の間に設けられる。前記第２領域から前記孔への方向は、前記第１方向に沿う。

Claims (5)

1. 基板と、
   少なくとも一部が磁性体を含むカバー部と、
   前記基板と前記カバー部との間に設けられた膜体と、
   前記基板と前記カバー部との間において前記膜体に設けられ、第１磁性層、第２磁性層、及び、前記第１、第２磁性層の間に設けられた非磁性層を含む素子部と、
   を備えた素子パッケージ。
2. 前記少なくとも一部は、前記第２磁性層の磁化の方向において前記第２磁性層と並ぶ、請求項１記載の素子パッケージ。
3. 前記第１磁性層と前記第２磁性層との間の電気抵抗は、前記膜体の歪に応じて変化する、請求項１または２に記載の素子パッケージ。
4. 前記素子部は、前記膜体と前記カバー部との間に設けられた、請求項１〜３のいずれか１つに記載の素子パッケージ。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の素子パッケージと、
   前記素子部に接続された電源と、
   を備えた電気回路。

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