JP2019158669A - センサ - Google Patents

Abstract

【課題】安定した特性が得られるセンサを提供する。【解決手段】実施形態によれば、センサは、検知素子部及び第１磁性部を含む。検知素子部は、支持部と、支持部に支持された第１縁部を含み変形可能な膜部と、膜部に設けられた第１素子と、を含む。第１素子は、第１磁性層と、第２磁性層と、を含む。第２磁性層から第１磁性層への第１方向は、膜部から第１素子への方向に沿う。第１縁部は、第１方向と交差する第２方向に沿う。第１磁性部は、第１磁性領域を含む。第１磁性領域は、検知素子部から離れ検知素子部に対向する。第１磁性領域は、第３方向に沿う。第３方向は、第１方向に対して垂直な平面と交差し、第２方向に対して傾斜する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、センサに関する。

磁性層を用いたセンサが提案されている。センサにおいて、安定した特性が望まれる。

特開２０１６−７０８４８号公報

本発明の実施形態は、安定した特性が得られるセンサを提供する。

本発明の実施形態によれば、センサは、検知素子部及び第１磁性部を含む。前記検知素子部は、支持部と、前記支持部に支持された第１縁部を含み変形可能な膜部と、前記膜部に設けられた第１素子と、を含む。前記第１素子は、第１磁性層と、第２磁性層とを含む。前記第２磁性層から前記第１磁性層への第１方向は、前記膜部から前記第１素子への方向に沿う。前記第１縁部は、前記第１方向と交差する第２方向に沿う。前記第１磁性部は、第１磁性領域を含む。前記第１磁性領域は、前記検知素子部から離れ前記検知素子部に対向する。前記第１磁性領域は、第３方向に沿う。前記第３方向は、前記第１方向に対して垂直な平面と交差し、前記第２方向に対して傾斜する。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図２は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的平面図である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式図である。 図４は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図５は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。 図６は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的断面図である。 図７は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。 図８は、第２実施形態に係るセンサを例示する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、各部分の厚さと幅との関係、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。
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。

（第１実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図２は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的平面図である。
図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢印ＡＲ１からみた平面図である。図１（ｂ）においては、図の見やすさのために、一部の要素が図示されていない。図２には、図１（ｂ）で図示されなかった要素が図示されている。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係るセンサ１１０は、検知素子部５１ｓ及び第１磁性部２１を含む。この例では、第２磁性部２２、第３磁性部２３、基体２６及び制御素子部６８がさらに設けられている。センサ１１０は、例えば、磁性装置である。センサ１１０は、例えば、素子パッケージである。センサ１１０は、例えば、音響センサである。

例えば、基体２６と第２磁性部２２との間に、第３磁性部２３が設けられる。第３磁性部２３と第２磁性部２２との間に、第１磁性部２１、検知素子部５１ｓ及び制御素子部６８が設けられる。

図１（ｂ）に示すように、この例では、第１磁性部２１は、第１〜第７磁性領域２１ａ〜２１ｇを含む。１つの方向（例えばＸ軸方向）において、第５磁性領域２１ｅと第１磁性領域２１ａとの間に第２磁性領域２１ｂが設けられる。例えば、第１磁性領域２１ａと第２磁性領域２１ｂとの間に検知素子部５１ｓが設けられる。第３磁性領域２１ｃと第４磁性領域２１ｄとの間に検知素子部５１ｓが設けられる。第４磁性領域２１ｄから第３磁性領域２１ｃへの方向は、第２磁性領域２１ｂから第１磁性領域２１ａへの方向（この例ではＸ軸方向）と交差する。第６磁性領域２１ｆから第３磁性領域２１ｃへの方向は、第２磁性領域２１ｂから第１磁性領域２１ａへの方向と交差する。

例えば、第５磁性領域２１ｅと第２磁性領域２１ｂとの間に制御素子部６８が設けられる。第６磁性領域２１ｆと第７磁性領域２１ｇとの間に制御素子部６８が設けられる。検知素子部５１ｓと制御素子部６８との間に第２磁性領域２１ｂが設けられる。

第１磁性部２１は、検知素子部５１ｓから離れ、制御素子部６８から離れる。第１磁性部２１は、例えば、検知素子部５１ｓ及び制御素子部６８と接触しない。

図１（ａ）に示すように、第２磁性部２２と第３磁性部２３との間に、検知素子部５１ｓが設けられる。この例では、第２磁性部２２は、制御素子部６８と重なる部分を含む。第２磁性部２２のこの部分と、第３磁性部２３と、の間に、制御素子部６８が設けられる。

図１（ａ）に示すように、この例では、第２磁性部２２は、第１磁性部２１と連続している。後述するように、第２磁性部２２は、第１磁性部２１とは別に設けられても良い。この場合は、第２磁性部２２は、第１磁性部２１と、後述する第１部材により接合されても良い。

この例では、第３磁性部２３は、第１磁性部２１とは別に設けられている。例えば、第１磁性部２１は、第３磁性部２３と、第２部材２８ｂにより接合されている。第２部材２８ｂは、第３磁性部２３と第１磁性部２１との間に設けられる。第３磁性部２３が第１磁性部２１とは別に設けられることで、例えば、検知素子部５１ｓのマウント及び電気的な接続が容易になる。

図２は、第２磁性部２２の例を示している。図２及び図１（ａ）に示すように、第２磁性部２２は、孔ｈ１（例えば音響孔）を含む。この例では、複数の孔ｈ１が設けられる。

例えば、検知素子部５１ｓは、ワイヤ５１ｗと電気的に接続される。制御素子部６８は、ワイヤ６８ｗと電気的に接続される。例えば、これらのワイヤは、互いに電気的に接続される。例えば、基体２６に設けられた導電部材により、これらのワイヤが電気的気に接続される。制御素子部６８は、検知素子部５１ｓと電気的に接続される。制御素子部６８は、例えば、検知素子部５１ｓの電気抵抗の変化に関する特性（電気抵抗、電圧及び電流の少なくともいずれか）を検知可能である。例えば、制御素子部６８は、検知素子部５１ｓに電圧を印加する。制御素子部６８は、例えば、検知素子部５１ｓから得られる信号を処理する。制御素子部６８は、例えば、電子回路を含む。制御素子部６８は、例えば、ＡＳＩＣを含む。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、検知素子部５１ｓは、支持部７０ｓ、膜部７０ｄ及び第１素子５１を含む。この例では、第２素子５２がさらに設けられている。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式図である。
図３（ａ）は、斜視図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ３−Ａ４線断面図である。図３（ｃ）は、第２素子５２の断面図である。

膜部７０ｄは、支持部７０ｓに支持される。図３（ａ）に示すように、膜部７０ｄは、第１縁部ｒ１を含む。第１縁部ｒ１が支持部７０ｓにより支持される。この例では、膜部７０ｄは、第２縁部ｒ２を含む。第１縁部ｒ２が支持部７０ｓにより支持される。

膜部７０ｄは、変形可能である。例えば、膜部７０ｄに加わる外力により、膜部７０ｄは変形可能である。この外力は、例えば、孔ｈ１を介して膜部７０ｄに伝わる音（超音波も含む）である。膜部７０ｄは、例えば、ダイアフラムである。この例では、膜部７０ｄは、「両持ち梁」である。膜部７０ｄは、「片持ち梁」でも良い。

第１素子５１は、膜部７０ｄに設けられる。この例では、複数の第１素子５１が設けられている。複数の第１素子５１は、第１縁部ｒ１に沿って並ぶ。複数の第１素子５１の少なくとも２つは、互いに直列に接続されても良い。第２素子５２も、膜部７０ｄに設けられる。この例では、複数の第２素子５２が設けられる。複数の第２素子５２は、第２縁部ｒ２に沿って並ぶ。複数の第２素子５２の少なくとも２つは、互いに直列に接続されても良い。

図３（ｂ）に示すように、第１素子５１は、第１磁性層１１及び第２磁性層１２を含む。この例では、第２磁性層１２は、第１磁性層１１と膜部７０ｄとの間に設けられる。この例では、第１素子５１は、第１中間層１１ｎをさらに含む。第１中間層１１ｎは、第１磁性層１１と第２磁性層１２との間に設けられ、非磁性である。

図３（ｃ）に示すように、第２素子５２は、第３磁性層１３、第４磁性層１４及び第２中間層１２ｎを含む。この例では、第４磁性層１４は、第３磁性層１３と膜部７０ｄとの間に設けられる。第２中間層１２ｎは、第３磁性層１３と第４磁性層１４との間に設けられ、非磁性である。第１〜第４磁性層１１〜１４は、例えば、強磁性である。

この例では、第１〜第４導電層５８ａ〜５８ｄが設けられる。第１導電層５８ａ及び第２導電層５８ｂの間に、第１磁性層１１、第２磁性層１２及び第１中間層１１ｎが設けられる。第３導電層５８ｃ及び第４導電層５８ｄの間に、第３磁性層１３、第４磁性層１４及び第２中間層１２ｎが設けられる。これらの導電層は、例えば、ワイヤ５１ｗにそれぞれ電気的に接続され、制御素子部６８に電気的に接続される。図３（ｂ）に示すように、この例では、第１電極５８ａと膜部７０ｄとの間に絶縁層５８ｉが設けられている。

図３（ｂ）に示すように、例えば、支持部７０ｓ及び膜部７０ｄとなる部材の一部が除去され、除去されて薄くなった部分が、膜部７０ｄとなっても良い。例えば、厚い部分が支持部７０ｓとなっても良い。

例えば、検知素子部５１ｓの抵抗（第１素子５１及び第２素子５２の少なくともいずれかの電気抵抗）は、膜部７０ｄの変形に応じて変化する。例えば、膜部７０ｄに外力が加わると、第１磁性層１１の磁化の向き及び第２磁性層１２の磁化の向き少なくともいずれかが変化する。これらの磁化の間の角度が、変化する。これは、例えば、磁歪に基づく。角度の変化により電気抵抗が変化する。これは、例えば、磁気抵抗効果に基づく。検知素子部５１ｓの抵抗の変化を検知することで、加わる外力（例えば、音など）を検知できる。

１つの例において、例えば、第１磁性層１１の磁化の向きは、第２磁性層１２の磁化よりも変化し易い。この場合、例えば、第１磁性層１１は、磁化自由層である。例えば、第２磁性層１２は、参照層である。別の例において、第１磁性層１１が参照層で、第２磁性層１２が磁化自由層でも良い。膜部７０ｄの変形に応じて、２つの磁化の向きの両方が変化しても良い。以下では、第１磁性層１１の磁化の向きが、第２磁性層１２の磁化よりも変化し易いとする。

実施形態においては、例えば、センサ１１０が受ける外力（例えば、超音波を含む音）により膜部７０ｄが変形し、膜部７０ｄの変形が、磁性層により電気抵抗に変換される。センサ１１０において、第１磁性部２１が設けられることにより、Ｘ−Ｙ平面に沿ってセンサ１１０に入射する外部磁場を減衰させることができる。第２磁性部２２及び第３磁性部２３が設けられることにより、Ｚ軸方向に沿ってセンサ１１０に入射する外部磁場を減衰させることができる。外部磁場は、例えば、地磁気、及び、センサ１１０の近傍に存在する電磁波（電流を含む）を含む。これらの磁性部は、例えば、磁気シールドとして機能できる。

実施形態に係るセンサ１１０においては、磁性部の配置が以下のようにされる。これにより、例えば、外部磁場が検知素子部５１ｓの特性に与える影響が効果的に抑制できる。以下、配置の例について、さらに説明する。

図３（ｂ）に示すように、第２磁性層１２から第１磁性層１１への方向を第１方向Ｄ１とする。第１方向Ｄ１は、膜部７０ｄから第１素子５１への向かう方向に沿う。第１方向Ｄ１は、膜部７０ｄの膜面７０ｆ（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）と交差する。

第１方向Ｄ１をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

図１（ｂ）及び図３（ａ）に示すように、第１縁部ｒ１は、第２方向Ｄ２に沿う。第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１（第２磁性層１２から第１磁性層１１への方向）と交差する。例えば、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１に対して垂直でも良い。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１磁性部２１の第１磁性領域２１ａは、検知素子部５１ｓから離れる。第１磁性領域２１ａは、検知素子部５１ｓに対向する。第１磁性領域２１ａは、第１磁性部２１の１つの側部である。

検知素子部５１ｓから第１磁性領域２１ａへの方向は、例えば、第１方向Ｄ１（Ｚ軸方向）と交差する。この例では、検知素子部５１ｓから第１磁性領域２１ａへの方向は、Ｘ軸方向である。

図１（ｂ）に示すように、第１磁性領域２１ａは、第３方向Ｄ３に沿う。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１（Ｚ軸方向）に対して垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）と交差する。第３方向Ｄ３は、第２方向Ｄ２に対して傾斜する。

第２方向Ｄ２及び第３方向Ｄ３は、例えば、Ｘ−Ｙ平面に沿う。第３方向Ｄ３と第２方向Ｄ２との間の角度（傾斜角度）は、例えば、１０度以上８０度以下、または、１００度以上１７０度以下でも良い。第３方向Ｄ３と第２方向Ｄ２との間の角度は、２０度以上７０度以下、または、１１０度以上１６０度以下であることがより好ましい。

これにより、以下に説明するように、外部磁場が検知素子部５１ｓの特性に与える影響が効果的に抑制できる。

図４は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図４は、膜部７０ｄの第１縁部ｒ１、第１磁性層１１、第２磁性層１２、及び第１磁性領域２１ａの配置を例示している。図４に示すように、第１縁部ｒ１（支持部７０ｓと膜部７０ｄとの境界部分）は、第２方向Ｄ２に沿っている。

このような膜部７０ｄに外力が加わると、膜部７０ｄは、Ｚ軸方向（第１方向Ｄ１）に沿って変形する。Ｚ軸方向のたわみが生じる。これにより、膜部７０ｄ及び磁性層において、応力Ｆ１（または歪）が生じる。応力Ｆ１（または歪）は、第２方向Ｄ２に対して垂直な方向の成分を含む。このため、第１磁性層１１（この例において、磁化自由層）の第１磁化１１Ｍの向きが変化する。

図４において、第１磁化１１Ｍは、初期状態（外力が加わらないとき）の向きが示されている。初期状態においては、第１磁化１１Ｍは、第２方向Ｄ２に対して傾斜していることが好ましい。これにより、応力Ｆ１（または歪）が加わったときに、応力Ｆ１（または歪）に対して、高い感度で第１磁化１１Ｍが回転する。

例えば、初期状態（外力が加わらないとき）において、第１磁化１１Ｍが、第２方向Ｄ２と平行または垂直の場合には、応力Ｆ１（または歪）が加わっても第１磁化１１Ｍは回転し難い。

一方、第２磁性層１２（この例では参照層）の第２磁化１２Ｍは、第２方向Ｄ２に沿うように設定される。または、第２磁化１２Ｍは、第２方向Ｄ２に対して垂直な方向に沿うように設定される。これにより、第１磁化１１Ｍが回転したときに、電気抵抗の大きな変化が得やすくなる。このような配置にすることで、高い感度で、受けた外力を検知できる。このような配置は、膜部７０ｄを利用した検知において特別な特性である。

このような第１素子５１を含む検知素子部５１ｓを第１磁性部２１によりシールドする場合に、以下に説明する特別な事情が生じる。例えば、センサ１１０のサイズを小さくするために、第１磁性部２１（例えば第１磁性領域２１ａ）と検知素子部５１ｓとの間の距離を短くすることが考えられる。さらに、第１磁性部２１（例えば第１磁性領域２１ａ）と検知素子部５１ｓとの間の距離を短くすることで、共振周波数を上昇させることができる。これにより、例えば、超音波などの高周波の外力が検知し易くなる。

一方、第１磁性部２１の内側の側面（例えば第１磁性領域２１ａ）に近い位置では、第１磁性領域２１ａに対して垂直な磁場２１ａＨが生じる（図４参照）。この磁場２１ａＨは、第１磁性領域２１ａに近いと強い。上記のように、第１磁性領域２１ａと検知素子部５１ｓとの間の距離を短くした場合には、検知素子部５１ｓには、第１磁性領域２１ａから生じる強い磁場２１ａＨが加わる。この磁場２１ａＨは、第１磁性領域２１ａに対して実質的に垂直である（図４参照）。

このとき、図４に示すように、磁場２１ａＨは、初期状態における第１磁化１１Ｍに沿うことができる。

例えば、第１磁性領域２１ａが沿う方向（第３方向Ｄ３）が第２方向Ｄ２に対して平行または垂直な参考例がある。この場合には、磁場２１ａＨの向きは、第１磁化１１Ｍに対して傾斜する。このため、第１磁性領域２１ａと検知素子部５１ｓとの間の距離が短い場合に、磁場２１ａＨが初期状態の第１磁化１１Ｍに悪影響を与え易くなる。

実施形態においては、第１磁性領域２１ａと検知素子部５１ｓとの間の距離を短くしたときにおいても、初期状態における第１磁化１１Ｍの向きを所望の向きに維持できる。上記の参考例に比べて、高い検知感度を維持できる。これにより、例えば、外部磁場の影響を抑制しつつ、高い感度での検知が可能になる。例えば、外部からのノイズの影響を受けにくくなる。実施形態においては、安定した特性が得られるセンサを提供することができる。

実施形態においては、例えば、第３方向Ｄ３は、第２磁性層１２の磁化（第２磁化１２Ｍ）の向きに対して傾斜する。上記の説明において、第１磁性層１１と第２磁性層１２とが、互いに入れ替えが可能である。

既に説明したように、この例では、第１磁性部２１は、第２磁性領域２１ｂを含む（図１（ｂ）参照）。第２磁性領域２１ｂは、検知素子部５１ｓから離れ、検知素子部５１ｓに対向する。この例では、第２磁性領域２１ｂは、第３方向Ｄ３に沿う。これにより、第２磁性領域２１ｂから生じる磁場が検知素子５１ｓの感度に与える影響が抑制できる。

第３磁性領域２１ｃ及び第４磁性領域２１ｄは、検知素子部５１ｓから離れ、検知素子部５１ｓに対向する。既に説明したように、第２磁性領域２１ｂから第１磁性領域２１ａへの方向は、第４磁性領域２１ｄから第３磁性領域２１ｃへの方向と交差する。例えば、第３磁性領域２１ｃ及び第４磁性領域２１ｄのそれぞれは、第２方向Ｄ２に対して傾斜する方向に沿う。第３磁性領域２１ｃ及び第４磁性領域２１ｄのそれぞれは、第３方向Ｄ３に対して実質的に垂直な方向に沿っても良い。

例えば、第１磁性部２１に複数の磁性領域が設けられる場合、検知素子部５１ｓに最も近い磁性領域が第３方向Ｄ３に沿っても良い。検知素子部５１ｓは、検知素子５１ｓに最も近い磁性領域の影響を受けやすい、このため、最も近い磁性領域が第３方向Ｄ３に沿うことで、安定した特性が得易くなる。例えば、第１磁性領域２１ａは、第１磁性部２１のなかで検知素子部５１ｓに最も近い部分を含んでも良い。

図１（ｂ）に示すように、第２磁性領域２１ｂから第１磁性領域２１ａへの第４方向Ｄ４は、上記の平面（Ｘ−Ｙ平面）に沿う。第４方向Ｄ４は、第３方向Ｄ３と交差する。第４方向Ｄ４（この例ではＸ軸方向）は、第４磁性領域２１ｄから第３磁性領域２１ｃへの方向（この例ではＹ軸方向）と交差する。

例えば、第１磁性領域２１ａと検知素子部５１ｓとの間の第１距離ｄ１は、第３磁性領域２１ｃと検知素子部５１ｓとの間の第３距離ｄ３以下である。第１距離ｄ１は、第４磁性領域２１ｄと検知素子部５１ｓとの間の第４距離ｄ４以下である。第１距離ｄ１は、第４方向Ｄ４に沿った距離である。第３距離ｄ３及び第４距離ｄ４は、第４方向Ｄ４と交差し第１方向Ｄ１と交差する方向に沿った距離である。

例えば、第２磁性領域２１ｂは、第３方向Ｄ３に沿う。第２磁性領域２１ｂと検知素子部５１ｓとの間の第２距離ｄ２は、第３距離ｄ３以下であり、第４距離ｄ４以下である。

例えば、第２磁性領域２１ｂと第１磁性領域２１ａとの間の距離ｄＬ１は、第４磁性領域２１ｄと第３磁性領域２１ｃとの間の距離ｄＬ２以下でも良い。

実施形態において、第２磁性部２２及び第３磁性部２３が設けられることで、種々の方向からの外部磁場を減衰させ、さらに安定した特性が得られる。

例えば、図１（ａ）に示すように、検知素子部５１ｓから第２磁性部２２への方向は、第１方向Ｄ１（Ｚ軸方向）に沿う。既に説明したように、第２磁性部２２は、少なくとも１つの孔ｈ１を含む。

図１（ａ）及び図２に示すように、第２磁性部２２は、第１方向Ｄ１において検知素子部５１ｓと重ならない領域２２ｎを含む。例えば、第２磁性部２２の孔ｈ１以外の領域の面積と、複数の孔ｈ１の面積と、の和は、検知素子５１ｓの面積よりも大きい。例えば、第２磁性部２２と第３磁性部２３との間において、検知素子５１ｓが設けられない空間が確保できる。

既に説明したように、センサ１１０は、基体２６及び制御素子部６８（図１（ａ）及び図１（ｂ）参照）を含んでも良い。制御素子部６８は、検知素子部５１ｓと電気的に接続される。基体２６から検知素子部５１ｓへの方向は、第１方向Ｄ１に沿う。基体２６から制御素子部６８への方向は、第１方向Ｄ１に沿う。この例では、制御素子部６８から検知素子部５１ｓへの方向は、第１方向Ｄ１と交差する。例えば、１つの基体２６に、これらの素子部が設けら得ることで、サイズを小さくできる。例えば、ノイズを抑制できる。

図５は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図５は、図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面に対応する断面図である。
図５に示すように、センサ１１１は、第１部材２８ａを含む。センサ１１１におけるこれ以外の構成は、センサ１１０の構成と同様である。
この例において、第２磁性部２２は、第１磁性部２１とは別に設けられている。第１部材２８ａは、第２磁性部２２と第１磁性部２１との間に設けられる。第１部材２８ａは、第２磁性部２２と第１磁性部２１とを接合する。

第１部材２８ａを用いることで、例えば、第２磁性部２２を第１磁性部２１とは別に設けることができる。これにより、例えば、第２磁性部２２が第１磁性部２１と連続している場合に比べて、第２磁性部２２（及び第１磁性部２１）の形成が容易になる。

図６は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式的断面図である。
図６は、第２磁性部２２の１つの例を示している。図６に示すように、第２磁性部２２は、第１部分領域２２ａ及び第２部分領域２２ｂを含む。第１部分領域２２ａの少なくとも一部は、第１方向Ｄ１（Ｚ軸方向）において検知素子部５１ｓと重なる。第１部分領域２２ａは、例えば、第１方向Ｄ１において、第１磁性領域２１ａと実質的に重ならない。第２部分領域２２ｂは、第１方向Ｄ１において第１磁性領域２１ａと重なる。第２部分領域２２ｂは、第１方向Ｄ１において、検知素子部５１ｓと重ならない。第２部分領域２２ｂと第１磁性部２１（第１磁性領域２１ａ）とが、第１部材２８ａにより接続される。孔ｈ１は、第１部分領域２２ａに設けられる。

第１部分領域２２ａの第１方向Ｄ１に沿う厚さ２２ａｔは、第２部分領域２２ｂの第１方向Ｄ１に沿う厚さ２２ｂｔよりも薄い。

このような厚さの差は、例えば、第２磁性部２２となる磁性部材の一部を選択的にエッチングすることで、形成できる。このエッチングと同時に、孔ｈ１が形成されても良い。

このような第２磁性部２２を用いることで、例えば、第２磁性部２２と第３磁性部２３との間に、所望の空間を形成し易くできる。第２磁性部２２及び第１磁性部２１が形成し易くなる。

図７は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図７は、図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面に対応する断面図である。
図７に示すように、センサ１１２においては、第２磁性部２２は、実質的に平坦な板状である。第２磁性部２２の第１方向Ｄ１に沿う厚さは、実質的に均一である。

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図８は、図１（ａ）の矢印ＡＲ１からみた状態に対応する平面図である。図８においては、第２磁性部２２が図示されていない。

図８に示すように、本実施形態に係るセンサ１２０も、検知素子部５１ｓ及び第１磁性部２１を含む。センサ１２０において、第１磁性部２１は、第１〜第７磁性領域２１ａ〜２１ｇを含む。センサ１２０においては、第１磁性部２１において、第１磁性領域２１ａと第３磁性領域２１ｃとの間の領域に、検知素子５１ｓに向けて突出する第１突出部２１ｐが設けられている。第１磁性領域２１ａと第４磁性領域２１ｄとの間の領域に、検知素子５１ｓに向けて突出する第２突出部２１ｑが設けられている。第２磁性領域２１ｂと第３磁性領域２１ｃとの間の領域に、検知素子５１ｓに向けて突出する第３突出部２１ｒが設けられている。第２磁性領域２１ｂと第４磁性領域２１ｄとの間の領域に、検知素子５１ｓに向けて突出する第４突出部２１ｓが設けられている。センサ１２０におけるこれ以外の構成は、センサ１１０の構成と同様である。これらの突出部を設けることで、例えば、第１〜第３磁性部２１〜２３で囲まれる空間の容積が小さくできる。例えば、共振周波数が上昇でき、より高周波の外力（超音波など）などをより高感度で検知できる。

センサ１２０においても、膜部７０ｄの第１縁部ｒ１は、第２方向Ｄ２に沿う。第１磁性領域２１ａは、第３方向Ｄ３に沿う。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１に対して垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）と交差し、第２方向Ｄ２に対して傾斜する。

センサ１２０においても、第１磁性領域２１ａと検知素子部５１ｓとの間の距離を短くしたときにおいても、初期状態における第１磁化１１Ｍの向きを所望に向きに維持できる。高い検知感度を維持できる。例えば、外部磁場の影響を抑制しつつ、高い感度での検知が可能になる。実施形態においては、安定した特性が得られるセンサを提供することができる。

実施形態において、第１〜第３磁性部２１〜２３の少なくともいずれかは、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏよりなる群から選択された少なくともいずれか１つの元素を含む。第１〜第３磁性部２１〜２３の少なくともいずれかは、例えば、上記の元素を含む合金を含む。第１〜第３磁性部２１〜２３の少なくともいずれかは、例えば、絶縁体でも良い。第１〜第３磁性部２１〜２３の少なくともいずれかは、例えば、ＮｉＦｅ、フェライト及び珪素鋼よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１〜第３磁性部２１〜２３の少なくともいずれかは、比透磁率が５００以上の磁性体を含んでも良い。

第１〜第４磁性層１１〜１４の少なくともいれかは、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

第１及び第２非磁性層１１ｎ及び１２ｎの少なくともいずれかは、例えば、ＭｇＯ、Ｃｕ及びＡｌよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

膜部７０ｄの少なくとも一部は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン及び酸化アルミニウムよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

実施形態によれば、安定した特性が得られるセンサが提供される。

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ば良い。

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、センサに含まれる検知素子、支持部、膜部、素子、磁性層、中間層、電極、磁性部、制御素子部及び基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センサを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサも、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。

１１〜１４…第１〜第４磁性層、 １１Ｍ、１２Ｍ…第１、第２磁化、 １１ｎ、１２ｎ…第１、第２中間層、 ２１〜２３…第１〜第３磁性部、 ２１ａ〜２１ｇ…第１〜第７磁性領域、 ２１ａＨ…磁場、 ２１ｐ〜２１ｓ…第１〜第４突出部、 ２２ａ、２２ｂ…第１、第２部分領域、 ２２ａｔ、２２ｂｔ…厚さ、 ２２ｎ…領域、 ２６…基体、 ２８ａ、２８ｂ…第１、第２部材、 ５１、５２…第１、第２素子、 ５１ｓ…検知素子部、 ５１ｗ…ワイヤ、 ５８ａ〜５８ｄ…第１〜第４導電層、 ５８ｉ…絶縁層、 ６８…制御素子部、 ６８ｗ…配線、 ７０ｄ…膜部、 ７０ｆ…膜面、 ７０ｓ…支持部、 １１０〜１１２、１２０…センサ、 ＡＲ１…矢印、 Ｄ１〜Ｄ４…第１〜第４方向、 Ｆ１…応力、 ｄ１〜ｄ４…第１〜第４距離、 ｄＬ１、ｄＬ２…距離、 ｈ１…孔、 ｒ１、ｒ２…第１、第２縁部

Claims (20)

1. 支持部と、
   前記支持部に支持された第１縁部を含み変形可能な膜部と、
   前記膜部に設けられた第１素子と、
   を含む検知素子部であって、前記第１素子は、
   第１磁性層と、
   第２磁性層と、
   を含み、前記第２磁性層から前記第１磁性層への第１方向は、前記膜部から前記第１素子への方向に沿い、前記第１縁部は、前記第１方向と交差する第２方向に沿う、前記検知素子部と、
   前記検知素子部から離れ前記検知素子部に対向する第１磁性領域を含む第１磁性部と、
   を備え、
   前記第１磁性領域は、第３方向に沿い、
   前記第３方向は、前記第１方向に対して垂直な平面と交差し、前記第２方向に対して傾斜した、センサ。
2. 前記第１磁性領域は、前記第１磁性部のなかで前記検知素子部に最も近い部分を含む、請求項１記載のセンサ。
3. 前記第３方向と前記第２方向との間の角度は、２０度以上７０度以下、または、１１０度以上１６０度以下である、請求項１または２に記載のセンサ。
4. 前記第１磁性部は、第２磁性領域をさらに含み、
   前記第２磁性領域は、前記検知素子部から離れ前記検知素子部に対向し、
   前記第１磁性領域と前記第２磁性領域との間に前記検知素子部が設けられ、
   前記第２磁性領域は、前記第３方向に沿う、請求項１〜３のいずれか１つに記載のセンサ。
5. 前記第１磁性部は、第３磁性領域及び第４磁性領域をさらに含み、
   前記第３磁性領域及び前記第４磁性領域は、前記検知素子部から離れ前記検知素子部に対向し、
   前記第３磁性領域と前記第４磁性領域との間に前記検知素子部が設けられ、
   前記第２磁性領域から前記第１磁性領域への方向は、前記第４磁性領域から前記第３磁性領域への方向と交差した、請求項４記載のセンサ。
6. 支持部と、
   前記支持部に支持された第１縁部を含み変形可能な膜部と、
   前記膜部に設けられた第１素子と、
   を含む検知素子部であって、前記第１素子は、
   第１磁性層と、
   第２磁性層と、
   を含み、前記第２磁性層から前記第１磁性層への第１方向は、前記膜部から前記第１素子への方向に沿い、前記第１縁部は、前記第１方向と交差する第２方向に沿う、前記検知素子部と、
   前記検知素子部から離れ前記検知素子部に対向する第１磁性部と、
   を備え、
   前記第１磁性部は、第１〜第４磁性領域を含み、
   前記第１磁性領域は、第３方向に沿い、前記第３方向は、前記第１方向に対して垂直な平面と交差し、前記第２方向に対して傾斜し、
   前記第２磁性領域から前記第１磁性領域への第４方向は、前記平面に沿い、前記第３方向と交差し、
   前記第４方向は、前記第４磁性領域から前記第３磁性領域への方向と交差し、
   前記第１磁性領域と前記第２磁性領域との間に前記検知素子部が設けられ、
   前記第３磁性領域と前記第４磁性領域との間に前記検知素子部が設けられた、センサ。
7. 前記第１磁性領域と前記検知素子部との間の第１距離は、前記第３磁性領域と前記検知素子部との間の第３距離以下であり、前記第４磁性領域と前記検知素子部との間の第４距離以下である、請求項６記載のセンサ。
8. 前記第２磁性領域は、前記第３方向に沿い、
   前記第２磁性領域と前記検知素子部との間の第２距離は、前記第３距離以下であり、前記第４距離以下である、請求項７記載のセンサ。
9. 第２磁性部をさらに備え、
   前記検知素子部から前記第２磁性部への方向は、前記第１方向に沿い、
   前記第２磁性部は、少なくとも１つの孔を含む、請求項１〜８のいずれか１つに記載のセンサ。
10. 前記第２磁性部は、前記第１方向において前記検知素子部と重ならない領域を含む、請求項９記載のセンサ。
11. 前記第２磁性部は、前記第１磁性部と連続した、請求項９または１０に記載のセンサ。
12. 前記第２磁性部と前記第１磁性部との間に設けられた第１部材をさらに備えた、請求項１１記載のセンサ。
13. 前記第２磁性部は、前記第１部分領域及び第２部分領域を含み、
    前記第１部分領域の少なくとも一部は、前記第１方向において前記検知素子部と重なり、
    前記第２部分領域は、前記第１方向において前記第１磁性領域と重なり、
    前記第１部分領域の前記第１方向に沿う厚さは、前記第２部分領域の前記第１方向に沿う厚さよりも薄い、請求項１２記載のセンサ。
14. 前記孔は、前記第１部分領域に設けられた、請求項１３記載のセンサ。
15. 第３磁性部をさらに備え、
    前記第３磁性部と前記第２磁性部との間に前記検知素子部が設けられた、請求項９〜１４のいずれか１つに記載のセンサ。
16. 第３磁性部と、
    第２部材と、
    をさらに備え、
    前記第３磁性部と前記第２磁性部との間に前記検知素子部が設けられ、
    前記第２部材は、前記第３磁性部と前記第１磁性部との間に設けられた、請求項１２または１４に記載のセンサ。
17. 前記第３方向は、前記第２磁性層の磁化の向きに対して傾斜した、請求項１〜１６のいずれか１つに記載のセンサ。
18. 前記検知素子部の抵抗は、前記膜部の変形に応じて変化する、請求項１〜１７のいずれか１つに記載のセンサ。
19. 前記第１磁性部は、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１〜１８のいずれか１つに記載のセンサ。
20. 基体と、
    前記検知素子部と電気的に接続された制御素子部と、
    をさらに備え、
    前記基体から前記検知素子部への方向は、前記第１方向に沿い、
    前記基体から前記制御素子部への方向は、前記第１方向に沿う、請求項１〜１９のいずれか１つに記載のセンサ。

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