JP6480837B2 - センサ、情報端末、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネル - Google Patents
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Description
本発明の実施形態によれば、圧力センサは、変形可能な膜部と、第1検知素子と、第2検知素子と、処理部と、を含む。前記第1検知素子は、前記膜部に固定され、第1材料の第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中間層と、を含む。前記第2検知素子は、前記膜部に固定され、前記第1材料とは異なる第2材料の第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中間層と、を含む。前記第1磁性層の第1磁化、及び、前記第2磁性層の第2磁化は、前記膜部の変形に応じて変化する。前記処理部は、前記第1検知素子から得られる第1信号に応じた第1出力信号を出力する第1動作と、前記第2検知素子から得られる第2信号に応じた第2出力信号を出力する第2動作と、を実施する。前記処理部は、前記第1信号の第1振幅が前記第2信号の第2振幅よりも大きいときに前記第1動作を実施し、前記第2振幅が前記第1振幅よりも大きいときに、前記第2動作を実施する。
本発明の実施形態によれば、圧力センサは、変形可能な膜部と、第1検知素子と、第2検知素子と、処理部と、を含む。前記第1検知素子は、 前記膜部に固定され、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中間層と、を含む。前記第2検知素子は、前記膜部に固定され、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中間層と、を含む。前記処理部は、前記第1検知素子及び前記第2検知素子と接続され、前記第1検知素子から得られる第1信号に応じた第1出力信号を出力する第1動作と、前記第2検知素子から得られる第2信号に応じた第2出力信号を出力する第2動作と、を実施する。前記処理部は、前記第1信号の第1振幅が前記第2信号の第2振幅よりも大きいときに前記第1動作を実施し、前記第2振幅が前記第1振幅よりも大きいときに、前記第2動作を実施する。
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。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)〜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2(a)及び図2(b)は、第1構成S01に対応する。図2(c)及び図2(d)は、第2構成S02に対応する。
これらの図は、検知素子の特性を例示するグラフ図である。図3(a)は、第1構成S01に対応し、図3(b)は、第2構成S02に対応する。これらの図は、歪εを変化させたときの検知素子における電気抵抗Rを示す。歪εは、−0.8×10−3と0.8×10−3との間の範囲で、連続的に変化させられている。横軸は、歪εである。縦軸は、電気抵抗Rである。歪εの変化は、−0.8×10−3から0.8×10−3に向けての変化と、0.8×10−3から−0.8×10−3に向けての変化の両方である。これらの図から、ゲージファクタが算出される。
図4(a)及び図4(b)は、第1検知素子51に対応する。図4(c)及び図4(d)は、第2検知素子52に対応する。図4(a)及び図4(c)において、横軸は、圧力Psであり、縦軸は歪εである。図4(b)及び図4(d)において、横軸は、電気抵抗Rであり、縦軸は歪εである。
図5は、第2の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的平面図である。
図5に示すように、本実施形態に係る圧力センサ120は、膜部70dと、第1検知素子51と、第2検知素子52と、第3磁性層43と、第4磁性層44と、を含む。膜部70dは、変形可能である。第1検知素子51は、膜部70dに固定される。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磁性層11aと第1対向磁性層11bとの間に設けられた第1中間層11cと、を含む(図1(b)参照)。第2検知素子52は、膜部70dに固定される。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磁性層12aと第2対向磁性層12bとの間に設けられた第2中間層12cと、を含む(図1(d)参照)。
図6(a)に示す例では、第3磁性層43は、Z軸方向と交差する方向において、第1検知素子51(第1磁性層11a)と並ぶ。図6(b)に示す例では、第4磁性層44は、Z軸方向と交差する方向において、第2検知素子52(第2磁性層12a)と並ぶ。
圧力センサ121も、膜部70dと、第1検知素子51と、第2検知素子52と、第3磁性層43と、第4磁性層44と、を含む。図7(a)及び図7(b)は、圧力センサ121における、第3磁性層43及び第4磁性層44を例示している。
図8に示すように、検知素子50Aにおいて、下部電極204と、下地層205と、ピニング層206と、第2磁化固定層207と、磁気結合層208と、第1磁化固定層209と、中間層203と、磁化自由層210と、キャップ層211と、上部電極212と、が、この順で並ぶ。第1磁化固定層209は、例えば、第1対向磁性層11b及び第2対向磁性層12bのいずれかに対応する。磁化自由層210は、例えば、第1磁性層11a及び第2磁性層12aのいずれかに対応する。中間層203は、第1中間層11c及び第2中間層12cのいずれかに対応する。下部電極204は、例えば、第2電極58bに対応する。上部電極212は、例えば、第1電極58aに対応する。検知素子50Aは、例えば、ボトムスピンバルブ型である。
図9に示すように、検知素子50AAにおいて、絶縁層213が設けられるこれ以外は、検知素子50Aと同様である。絶縁層213は、下部電極204と上部電極212との間に設けられる。絶縁層213は、下部電極204と上部電極212とを結ぶ方向と交差する方向において、磁化自由層210及び第1磁化固定層209と並ぶ。絶縁層213を除く部分は、検知素子50Aと同様なので説明を省略する。
図10に示すように、検知素子50ABにおいて、ハードバイアス層214がさらに設けられる。これ以外は、検知素子50Aと同様である。ハードバイアス層214は、下部電極204と上部電極212との間に設けられる。下部電極204と上部電極212との間とを結ぶ方向と交差する方向において、磁化自由層210及び第1磁化固定層209は、ハードバイアス層214の2つの部分の間に配置される。これ以外は、検知素子50AAと同様である。
図11に示すように、検知素子50Bにおいて、下部電極204と、下地層205と、磁化自由層210と、中間層203と、第1磁化固定層209と、磁気結合層208と、第2磁化固定層207と、ピニング層206と、キャップ層211と、上部電極212と、が、順に積層される。第1磁化固定層209は、例えば、第1対向磁性層11b及び第2対向磁性層12bのいずれかに対応する。磁化自由層210は、例えば、第1磁性層11a及び第2磁性層12aのいずれかに対応する。中間層203は、第1中間層11c及び第2中間層12cのいずれかに対応する。検知素子50Bは、例えば、トップスピンバルブ型である。
図12に示すように、検知素子50Cにおいて、下部電極204と、下地層205と、ピニング層206と、第1磁化固定層209と、中間層203と、磁化自由層210と、キャップ層211と、が、この順で積層される。第1磁化固定層209は、例えば、第1対向磁性層11b及び第2対向磁性層12bのいずれかに対応する。磁化自由層210は、例えば、第1磁性層11a及び第2磁性層12aのいずれかに対応する。中間層203は、第1中間層11c及び第2中間層12cのいずれかに対応する。検知素子50Cは、例えば、単一の磁化固定層を用いたシングルピン構造を有する。
図13に示すように、検知素子50Dにおいて、下部電極204と、下地層205と、下部ピニング層221と、下部第2磁化固定層222と、下部磁気結合層223と、下部第1磁化固定層224と、下部中間層225と、磁化自由層226と、上部中間層227と、上部第1磁化固定層228と、上部磁気結合層229と、上部第2磁化固定層230と、上部ピニング層231と、キャップ層211とが、順に積層される。下部第1磁化固定層224及び上部第1磁化固定層228は、例えば、第1対向磁性層11b及び第2対向磁性層12bのいずれかに対応する。磁化自由層226は、例えば第1磁性層11a及び第2磁性層12aのいずれかに対応する。
図14に示すように、検知素子50Eにおいて、下部電極204と、下地層205と、第1磁化自由層241と、中間層203と、第2磁化自由層242と、キャップ層211と、上部電極212と、が、この順で積層される。第1磁化自由層241は、第1磁性層11a及び第2磁性層12aのいずれかに対応する。第2磁化自由層242は、第1対向磁性層11b及び第2対向磁性層12bのいずれかに対応する。この例では、第1対向磁性層11b及び第2対向磁性層12bの磁化は、変化可能である。
図15は、第3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15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。
図17(a)及び図17(b)は、第4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17(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17(b)は、図17(a)のH1−H2線断面図である。
図18は、第5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。
図19に示すように、圧力センサ130は、変形可能な第1膜部70daと、第1膜部70daに固定された第1検知素子51と、変形可能な第2膜部70dbと、第2膜部70dbに固定された第2検知素子52と、を含む。例えば、第2検知素子52の第2材料は、第1検知素子51の第1材料とは異なる。例えば、第3磁性層43及び第4磁性層44が設けられても良い。この場合、第3磁性層43及び第4磁性層44には、図6(a)〜図6(d)、または、図7(a)及び図7(b)に関して説明した構成が適用される。
110、120、121、130…圧力センサ、 203…中間層、 204…下部電極、 205…下地層、 206…ピニング層、 207…第2磁化固定層、 208…磁気結合層、 209…第1磁化固定層、 210…磁化自由層、 211…キャップ層、 212…上部電極、 213…絶縁層、 214…ハードバイアス層、 221…下部ピニング層、 222…下部第2磁化固定層、 223…下部磁気結合層、 224…下部第1磁化固定層、 225…下部中間層、 226…磁化自由層、 227…上部中間層、 228…上部第1磁化固定層、 229…上部磁気結合層、 230…上部第2磁化固定層、 231…上部ピニング層、 241…第1磁化自由層、 242…第2磁化自由層、 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、 Dp…深さ、 GF…ゲージファクタ、 Int…強度、 L1〜L6…第1〜第6長さ、 Ps…圧力、 R…電気抵抗、 S01、S02…第1及び第2構成、 d1、d2…第1及び第2距離、 d3、d4…距離
Claims (16)
- 変形可能な膜部と、
前記膜部に固定され、第1材料の第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中間層と、を含む第1検知素子と、
前記膜部に固定され、前記第1材料とは異なる第2材料の第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中間層と、を含む第2検知素子と、
を備え、
前記第1磁性層の第1磁化、及び、前記第2磁性層の第2磁化は、前記膜部の変形に応じて変化する、センサ。 - 変形可能な膜部と、
前記膜部に固定され、第1材料の第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中間層と、を含む第1検知素子と、
前記膜部に固定され、前記第1材料とは異なる第2材料の第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中間層と、を含む第2検知素子と、
前記第1検知素子及び前記第2検知素子と接続された処理部と、
を備え、
前記第1磁性層の第1磁化、及び、前記第2磁性層の第2磁化は、前記膜部の変形に応じて変化し、
前記処理部は、前記第1検知素子から得られる第1信号に応じた第1出力信号を出力する第1動作と、前記第2検知素子から得られる第2信号に応じた第2出力信号を出力する第2動作と、を実施し、
前記処理部は、前記第1信号の第1振幅が前記第2信号の第2振幅よりも大きいときに前記第1動作を実施し、前記第2振幅が前記第1振幅よりも大きいときに、前記第2動作を実施する、センサ。 - 前記第1磁性層は、Fe、Co、及びNiの少なくとも1つを第1濃度で含み、
前記第2磁性層は、Fe、Co、及びNiの前記少なくとも1つを前記第1濃度とは異なる第2濃度で含む、請求項1または2に記載のセンサ。 - 前記第1磁性層は、Feを含み、
前記第2磁性層は、Feを含み、
前記第2磁性層におけるFeの濃度は、前記第1磁性層におけるFeの濃度とは異なる、請求項1または2に記載のセンサ。 - 前記第1磁性層は、Fe、Co、及びNiの少なくとも1つと、Bと、を含み、
前記第2磁性層は、Fe、Co、及びNiの少なくとも1つと、Bと、を含み、
前記第2磁性層に含まれるBの濃度は、前記第1磁性層に含まれるBの濃度よりも低い、請求項1または2に記載のセンサ。 - 前記第1磁性層は、アモルファス領域を含み、
前記第2磁性層は、結晶領域を含む、請求項4または5に記載のセンサ。 - 前記第1磁性層におけるFeの組成比は、60at.%以上100at.%以下であり、
前記第2磁性層におけるFeの組成比は、0at.%を超え60at.%未満である、請求項1〜6のいずれか1つに記載のセンサ。 - 前記第1磁性層におけるBの組成比は、10at.%以上30at.%以下であり、
前記第2磁性層におけるBの組成比は、0at.%を超え10at.%未満である、請求項1〜6のいずれか1つに記載のセンサ。 - 前記第1磁性層と前記第1対向磁性層との間の抵抗は、前記変形に応じて変化する、請求項1〜8のいずれか1つに記載のセンサ。
- 前記第1検知素子は、前記膜部の外縁の第1部分に最近接し、
前記第2検知素子は、前記外縁の第2部分に最近接し、
前記第1検知素子と前記第1部分との間の第1間隔と、前記第2検知素子と前記第2部分との間の第2間隔と、の差は、前記第1間隔の0.2倍以下である、請求項1〜9のいずれか1つに記載のセンサ。 - 変形可能な膜部と、
前記膜部に固定され、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中間層と、を含む第1検知素子と、
前記膜部に固定され、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中間層と、を含む第2検知素子と、
前記第1検知素子及び前記第2検知素子と接続され、前記第1検知素子から得られる第1信号に応じた第1出力信号を出力する第1動作と、前記第2検知素子から得られる第2信号に応じた第2出力信号を出力する第2動作と、を実施する処理部と、
を備え、
前記処理部は、前記第1信号の第1振幅が前記第2信号の第2振幅よりも大きいときに前記第1動作を実施し、前記第2振幅が前記第1振幅よりも大きいときに、前記第2動作を実施する、センサ。 - 基板と、
カバーと、
をさらに備え、
前記膜部、前記第1検知素子及び前記第2検知素子は、前記基板と前記カバーとの間に配置された請求項1〜11のいずれか1つに記載のセンサ。 - 請求項1〜12のいずれか1つに記載のセンサを備えたマイクロフォン。
- 請求項1〜12のいずれか1つに記載のセンサを備えた血圧センサ。
- 請求項1〜12のいずれか1つに記載のセンサを備えたタッチパネル。
- 請求項1〜12のいずれか1つに記載のセンサを備えた情報端末。
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