JPH0884398A - 音響検知装置 - Google Patents
音響検知装置Info
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- JPH0884398A JPH0884398A JP7090120A JP9012095A JPH0884398A JP H0884398 A JPH0884398 A JP H0884398A JP 7090120 A JP7090120 A JP 7090120A JP 9012095 A JP9012095 A JP 9012095A JP H0884398 A JPH0884398 A JP H0884398A
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R21/00—Variable-resistance transducers
- H04R21/02—Microphones
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
- G01H11/02—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by magnetic means, e.g. reluctance
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- Signal Processing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】単純でコストが安く、性能と信頼性が改善され
たマイクロフォンを提供すること。 【構成】 本発明の音響検知装置は、傾斜磁界を生成す
るマグネット１１と、磁気抵抗性材料製の検知装置１２
（前記磁気抵抗性材料は、ＡWＢXＣYＯZから構成される
化合物からなり、ここで、Ａは一種類または複数種類の
希土類元素で、Ｂは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｐｂ、
Ｃｄからなるグループから選択された一種類または複数
種類の元素で、Ｃは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏからなる
グループから選択された一種類または複数種類の元素で
あり）、音響波に応答して、前記検知装置１２と前記マ
グネット１１との間の距離を変化させるダイヤフラム１
３となることを特徴とする。
たマイクロフォンを提供すること。 【構成】 本発明の音響検知装置は、傾斜磁界を生成す
るマグネット１１と、磁気抵抗性材料製の検知装置１２
（前記磁気抵抗性材料は、ＡWＢXＣYＯZから構成される
化合物からなり、ここで、Ａは一種類または複数種類の
希土類元素で、Ｂは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｐｂ、
Ｃｄからなるグループから選択された一種類または複数
種類の元素で、Ｃは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏからなる
グループから選択された一種類または複数種類の元素で
あり）、音響波に応答して、前記検知装置１２と前記マ
グネット１１との間の距離を変化させるダイヤフラム１
３となることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロフォンのような
音響検知装置に関し、特に、磁気抵抗性材料からなる素
子を有する音響検知装置に関する。
音響検知装置に関し、特に、磁気抵抗性材料からなる素
子を有する音響検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロフォンは様々な現在の電気製品
および消費者用製品、例えば、電話機、ＣＢラジオ、放
送装置、音響レコーダ、カムコーダ等に用いられてい
る。マイクロフォンは基本的にはトランジューサで、音
を電気信号に変えるものであり、幅広い周波数にわたっ
て、音響エネルギーの急速な変化に応答する能力があ
る。現在では、様々な伝送メカニズムに基づいて、様々
なタイプのマイクロフォンがある。例えば、カーボンマ
イクロフォン、圧電マイクロフォン、移動コイルマイク
ロフォン、コンデンサ（あるいは、エレクトレット）マ
イクロフォン等である。これらについては、M.Clifford
の論文 Microphones-how they work and howto use th
em,Ch.2,Tab Books,Blue Ridge Summit,PA,1977.を参照
のこと。これら従来のマイクロフォンの中でもエレクト
レットマイクロフォンが最も幅広く使われている。その
理由は、コストが安いからである。ところが都合の悪い
ことにエレクトレットマイクロフォンの性能と信頼性は
未だ改善する余地がある。
および消費者用製品、例えば、電話機、ＣＢラジオ、放
送装置、音響レコーダ、カムコーダ等に用いられてい
る。マイクロフォンは基本的にはトランジューサで、音
を電気信号に変えるものであり、幅広い周波数にわたっ
て、音響エネルギーの急速な変化に応答する能力があ
る。現在では、様々な伝送メカニズムに基づいて、様々
なタイプのマイクロフォンがある。例えば、カーボンマ
イクロフォン、圧電マイクロフォン、移動コイルマイク
ロフォン、コンデンサ（あるいは、エレクトレット）マ
イクロフォン等である。これらについては、M.Clifford
の論文 Microphones-how they work and howto use th
em,Ch.2,Tab Books,Blue Ridge Summit,PA,1977.を参照
のこと。これら従来のマイクロフォンの中でもエレクト
レットマイクロフォンが最も幅広く使われている。その
理由は、コストが安いからである。ところが都合の悪い
ことにエレクトレットマイクロフォンの性能と信頼性は
未だ改善する余地がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、単純でコストが安く、性能と信頼性が改善されたマ
イクロフォンを提供するものである。
は、単純でコストが安く、性能と信頼性が改善されたマ
イクロフォンを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロフォン
は、磁気抵抗性検知素子を用いている。特に、音響エネ
ルギーは磁気抵抗性素子とマグネットとの間に振動を発
生させ、その結果、抵抗に変動を起こし、これが音響信
号を電気信号に変換するものである。
は、磁気抵抗性検知素子を用いている。特に、音響エネ
ルギーは磁気抵抗性素子とマグネットとの間に振動を発
生させ、その結果、抵抗に変動を起こし、これが音響信
号を電気信号に変換するものである。
【０００５】
【実施例】本発明の説明をする前に、磁気抵抗性と磁気
抵抗性材料について説明する。材料の磁気抵抗性（Ｍ
Ｒ）は、磁界Ｈ中に配置された材料の抵抗Ｒ（Ｈ）と磁
界がない場所に配置された時の抵抗値Ｒ0との差を意味
する。すなわち、ＭＲ＝Ｒ（Ｈ）−Ｒ0である。この抵
抗差ＭＲは、Ｒ（Ｈ）で除算して、正規化されて、ＭＲ
比としてパーセントで表される。 ＭＲ比＝（Ｒ（Ｈ）−Ｒ0）／Ｒ（Ｈ）
抵抗性材料について説明する。材料の磁気抵抗性（Ｍ
Ｒ）は、磁界Ｈ中に配置された材料の抵抗Ｒ（Ｈ）と磁
界がない場所に配置された時の抵抗値Ｒ0との差を意味
する。すなわち、ＭＲ＝Ｒ（Ｈ）−Ｒ0である。この抵
抗差ＭＲは、Ｒ（Ｈ）で除算して、正規化されて、ＭＲ
比としてパーセントで表される。 ＭＲ比＝（Ｒ（Ｈ）−Ｒ0）／Ｒ（Ｈ）
【０００６】従来の材料（例、パーマロイ）は、数パー
セントの正のＭＲを有する。近年比較的大きな値のＭＲ
比が金属多層構造体、例えば、Ｆｅ／Ｃｒ、あるいはＣ
ｕ／Ｃｏで観測されている。これに関しては、例えば、
P.M.Levy の論文 Science,Vol.256,p.972(1992),と E.
F.Fullerton,Applied Physics Letters,Vol.63,p.1699
(1993),と T.L.Hylton,Science,Vol.265,p.1021(1993).
を参照のこと。さらにごく最近では、より高いＭＲ比が
本出願の発明者である Jin らによりランタン−亜マン
ガン酸塩の薄い酸化物フィルム内で発見されている。こ
れに関しては、例えば、米国特許第０８／１５４７６６
号と第０８／１７６３６６号と第０８／１８７６６８号
とを参照されたい。この亜マンガン酸塩製のフィルム
は、金属ＭＲ材料よりも高い抵抗性材料と組み合わせる
ことにより、非常に大きいな磁気抵抗性の特性を示し、
その結果、出力電圧信号ΔＶは大きくなる。
セントの正のＭＲを有する。近年比較的大きな値のＭＲ
比が金属多層構造体、例えば、Ｆｅ／Ｃｒ、あるいはＣ
ｕ／Ｃｏで観測されている。これに関しては、例えば、
P.M.Levy の論文 Science,Vol.256,p.972(1992),と E.
F.Fullerton,Applied Physics Letters,Vol.63,p.1699
(1993),と T.L.Hylton,Science,Vol.265,p.1021(1993).
を参照のこと。さらにごく最近では、より高いＭＲ比が
本出願の発明者である Jin らによりランタン−亜マン
ガン酸塩の薄い酸化物フィルム内で発見されている。こ
れに関しては、例えば、米国特許第０８／１５４７６６
号と第０８／１７６３６６号と第０８／１８７６６８号
とを参照されたい。この亜マンガン酸塩製のフィルム
は、金属ＭＲ材料よりも高い抵抗性材料と組み合わせる
ことにより、非常に大きいな磁気抵抗性の特性を示し、
その結果、出力電圧信号ΔＶは大きくなる。
【０００７】次に、このような磁気抵抗性材料の音響検
知素子に対する使用例を説明する。図１において、音響
検知装置１０は傾斜磁界を生成するマグネット１１と磁
気抵抗性検知素子１２とダイヤフラム１３とを有する。
そして、そのダイヤフラム１３は傾斜磁界内で磁気抵抗
性検知素子１２を動かす音響エネルギーに応答するもの
である。このマグネット１１とダイヤフラム１３とは、
通常フレーム１４の上に配置される。
知素子に対する使用例を説明する。図１において、音響
検知装置１０は傾斜磁界を生成するマグネット１１と磁
気抵抗性検知素子１２とダイヤフラム１３とを有する。
そして、そのダイヤフラム１３は傾斜磁界内で磁気抵抗
性検知素子１２を動かす音響エネルギーに応答するもの
である。このマグネット１１とダイヤフラム１３とは、
通常フレーム１４の上に配置される。
【０００８】マグネット１１は永久磁石、あるいは電磁
石で、その磁界はマグネット１１からの距離が離れるに
つれて減少する。好ましくは、マグネット１１はＮｄ−
Ｆｅ−Ｂ、Ｓｍ−Ｃｏ、あるいは、ヘキサフェライトの
永久磁石である。通常このマグネット１１はＮｄ−Ｆｅ
−Ｂ製で、その直径が０．５インチ（１．７７ｃｍ）
で、このマグネット１１から１ｍｍ離れたところで、約
５００ Ｏｅのバイアス磁界を生成する。
石で、その磁界はマグネット１１からの距離が離れるに
つれて減少する。好ましくは、マグネット１１はＮｄ−
Ｆｅ−Ｂ、Ｓｍ−Ｃｏ、あるいは、ヘキサフェライトの
永久磁石である。通常このマグネット１１はＮｄ−Ｆｅ
−Ｂ製で、その直径が０．５インチ（１．７７ｃｍ）
で、このマグネット１１から１ｍｍ離れたところで、約
５００ Ｏｅのバイアス磁界を生成する。
【０００９】ダイヤフラム１３は薄いプラスチック製の
膜が好ましい。このダイヤフラム１３の基本的性能は、
音響エネルギーが存在しない時に、マグネット１１と磁
気抵抗性検知素子１２を離間して保持するもので、音響
エネルギーに応答して振動し、それにより、マグネット
１１と磁気抵抗性検知素子１２との間の距離を変化させ
るものである。
膜が好ましい。このダイヤフラム１３の基本的性能は、
音響エネルギーが存在しない時に、マグネット１１と磁
気抵抗性検知素子１２を離間して保持するもので、音響
エネルギーに応答して振動し、それにより、マグネット
１１と磁気抵抗性検知素子１２との間の距離を変化させ
るものである。
【００１０】磁気抵抗性検知素子１２は、好ましくは磁
気抵抗性材料の薄いフィルムからなり、ダイヤフラム１
３の上にエポキシ接着剤のようなもので接着されてい
る。適切な磁気抵抗性検知素子１２としては、Ｌａ0.55
Ｃａ0.25Ｓｒ0.08ＭｎＯXであり、ＬａＡｌＯ3（１ｍｍ
×２ｍｍ×４ｍｍ）の上に１０００オングストロームの
フィルムとして堆積されている。このフィルムは酸素で
熱処理するのが好ましい（３気圧のＯ2内で９５０℃で
３時間）。
気抵抗性材料の薄いフィルムからなり、ダイヤフラム１
３の上にエポキシ接着剤のようなもので接着されてい
る。適切な磁気抵抗性検知素子１２としては、Ｌａ0.55
Ｃａ0.25Ｓｒ0.08ＭｎＯXであり、ＬａＡｌＯ3（１ｍｍ
×２ｍｍ×４ｍｍ）の上に１０００オングストロームの
フィルムとして堆積されている。このフィルムは酸素で
熱処理するのが好ましい（３気圧のＯ2内で９５０℃で
３時間）。
【００１１】この磁気抵抗性検知素子１２には一定電流
ｉが直列にかけられ、出力電圧が磁気抵抗性検知素子１
２から取り出される。代表的な回路を図２に示す。電力
ソース２０と抵抗２１が磁気抵抗性検知素子１２に対
し、直列に接続され、一定電流ｉを磁気抵抗性検知素子
１２に流す。この出力電圧Ｖは磁気抵抗性検知素子１２
から取り出される。この電力ソース２０は１３ボルト
で、抵抗２１は２ＫΩで、磁気抵抗性検知素子１２はＲ
0＝３．８６ＫΩの抵抗を有する。この回路には一定電
流ｉ＝２．２ｍＡが磁気抵抗性検知素子１２に流れるよ
う供給されている。
ｉが直列にかけられ、出力電圧が磁気抵抗性検知素子１
２から取り出される。代表的な回路を図２に示す。電力
ソース２０と抵抗２１が磁気抵抗性検知素子１２に対
し、直列に接続され、一定電流ｉを磁気抵抗性検知素子
１２に流す。この出力電圧Ｖは磁気抵抗性検知素子１２
から取り出される。この電力ソース２０は１３ボルト
で、抵抗２１は２ＫΩで、磁気抵抗性検知素子１２はＲ
0＝３．８６ＫΩの抵抗を有する。この回路には一定電
流ｉ＝２．２ｍＡが磁気抵抗性検知素子１２に流れるよ
う供給されている。
【００１２】次に、上記の装置の動作について説明す
る。強度が変化した音波が磁気抵抗性検知素子１２に当
たると、この磁気抵抗性検知素子１２は振動し、傾斜磁
界中でマグネット１１と磁気抵抗性検知素子１２との距
離を変化させ、それにより、磁気抵抗性検知素子１２に
かかる磁界が変化する。その結果、磁気抵抗性検知素子
１２の抵抗の変化は出力電圧ΔＶだけ変化する。
る。強度が変化した音波が磁気抵抗性検知素子１２に当
たると、この磁気抵抗性検知素子１２は振動し、傾斜磁
界中でマグネット１１と磁気抵抗性検知素子１２との距
離を変化させ、それにより、磁気抵抗性検知素子１２に
かかる磁界が変化する。その結果、磁気抵抗性検知素子
１２の抵抗の変化は出力電圧ΔＶだけ変化する。
【００１３】この電圧信号ΔＶは入射した音響波と同一
の周波数を有する。図３はこの音響波により導入された
ΔＶの信号の周波数依存性を表す（電圧の疑似サイン変
動におけるピーク間値である）。サイン形状の音響波は
スピーカと共に周波数生成装置を用いることにより生成
される。この音響波の強度は１００ｄＢに維持される
（ＭＲセンサ上３インチ（７．６２ｃｍ）の距離で測定
する）。２．２ｍＡの一定入力電流が供給された。出力
電圧ΔＶは音響周波数と同一周波数を示した。かくし
て、この周波数の検知は容易に達成できる。出力電圧の
周波数依存性が観測されたが、小さな入力電流２．２ｍ
Ａの元における図３の増幅しない電圧信号は多くのマイ
クロフォンの用途において、１ｍＶにわたるもので十分
なである。必要ならばより互い出力電圧は次の方法によ
り得られる。ｉ）入力電流を増加させる、ｉｉ）磁界の
傾斜を増加させる、ｉｉｉ）ダイヤフラムの振動振幅を
増加させる（異なる弾性のダイヤフラム材料を用い
て）、ｉｖ）より互いＭＲ比、あるいはより互い電気抵
抗を有するＭＲ材料を選択することである。
の周波数を有する。図３はこの音響波により導入された
ΔＶの信号の周波数依存性を表す（電圧の疑似サイン変
動におけるピーク間値である）。サイン形状の音響波は
スピーカと共に周波数生成装置を用いることにより生成
される。この音響波の強度は１００ｄＢに維持される
（ＭＲセンサ上３インチ（７．６２ｃｍ）の距離で測定
する）。２．２ｍＡの一定入力電流が供給された。出力
電圧ΔＶは音響周波数と同一周波数を示した。かくし
て、この周波数の検知は容易に達成できる。出力電圧の
周波数依存性が観測されたが、小さな入力電流２．２ｍ
Ａの元における図３の増幅しない電圧信号は多くのマイ
クロフォンの用途において、１ｍＶにわたるもので十分
なである。必要ならばより互い出力電圧は次の方法によ
り得られる。ｉ）入力電流を増加させる、ｉｉ）磁界の
傾斜を増加させる、ｉｉｉ）ダイヤフラムの振動振幅を
増加させる（異なる弾性のダイヤフラム材料を用い
て）、ｉｖ）より互いＭＲ比、あるいはより互い電気抵
抗を有するＭＲ材料を選択することである。
【００１４】本発明の装置は離れた距離における音も検
知できる。図４は磁気抵抗性検知素子１２と音波ソース
との間の距離の関数としての電圧出力を表したものであ
る。音響波の周波数は５００Ｈｚに維持し、マイクロフ
ォンの必要に応じて、磁気抵抗性検知素子１２からの信
号は音源からの距離に依存する。すなわち、音の強さに
依存する。増幅することない場合でも、電圧出力は数イ
ンチの距離にわたって得られ、この距離は多くのマイク
ロフォンの応用における上限の距離である。
知できる。図４は磁気抵抗性検知素子１２と音波ソース
との間の距離の関数としての電圧出力を表したものであ
る。音響波の周波数は５００Ｈｚに維持し、マイクロフ
ォンの必要に応じて、磁気抵抗性検知素子１２からの信
号は音源からの距離に依存する。すなわち、音の強さに
依存する。増幅することない場合でも、電圧出力は数イ
ンチの距離にわたって得られ、この距離は多くのマイク
ロフォンの応用における上限の距離である。
【００１５】本発明の装置内に組み込まれた磁気抵抗性
検知素子１２は必ずしも図１と２に示すように４本の端
子を必要とするものではない。単純な２本の端子を有す
る装置（出力電圧用のみ）を用いることもできる。この
場合、入力電流は流れず、電力消費は生じない。図５に
は２本の端子を有する構成における出力電圧ΔＶと音源
からの距離との関係を表している。全ての実験条件は図
４と同一であるが、入力電流がない点のみが異なる。出
力信号は４本の端子を有する構成よりも幾分低いが、信
号は５インチの距離で約１００μＶである。このモード
は、構成が単純であり、検知装置に対する電力を取り除
くことができる点で利点がある。このような構成は素子
のコストを下げることになる。
検知素子１２は必ずしも図１と２に示すように４本の端
子を必要とするものではない。単純な２本の端子を有す
る装置（出力電圧用のみ）を用いることもできる。この
場合、入力電流は流れず、電力消費は生じない。図５に
は２本の端子を有する構成における出力電圧ΔＶと音源
からの距離との関係を表している。全ての実験条件は図
４と同一であるが、入力電流がない点のみが異なる。出
力信号は４本の端子を有する構成よりも幾分低いが、信
号は５インチの距離で約１００μＶである。このモード
は、構成が単純であり、検知装置に対する電力を取り除
くことができる点で利点がある。このような構成は素子
のコストを下げることになる。
【００１６】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。図６において、シリコン基板６０は部分的に機械加
工され、薄肉化された膜構造を有する（図では誇張して
書いている）。その結果、このシリコン基板６０は音響
圧力に応答するダイヤフラムとして機能する。増幅器６
１と通信伝送回路６２のような回路がシリコン基板６０
の上に集積され、そして、磁気抵抗性検知素子１２が必
要な回路と電気的に接触しながら、シリコン基板６０の
上に直接搭載される。
る。図６において、シリコン基板６０は部分的に機械加
工され、薄肉化された膜構造を有する（図では誇張して
書いている）。その結果、このシリコン基板６０は音響
圧力に応答するダイヤフラムとして機能する。増幅器６
１と通信伝送回路６２のような回路がシリコン基板６０
の上に集積され、そして、磁気抵抗性検知素子１２が必
要な回路と電気的に接触しながら、シリコン基板６０の
上に直接搭載される。
【００１７】様々な磁気抵抗性材料は本発明の素子に用
いることができる。しかし、高いＭＲ比と十分な抵抗値
を有するものが望ましい。この実施例においては、磁気
抵抗性ファイルはＡWＢXＣYＯZを構成するような化合物
から形成される。ここで、Ａは希土類元素Ｌａ、Ｃｅ、
Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｎ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙ
ｂ、Ｌｕから選択された１個または複数個の元素で、Ｂ
は元素Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｃｄから選択さ
れた１個または複数個の元素で、ＣはＣｒ、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｃｏから選択されたものである。そして、好ましく
は０．４≦ｗ≦０．９、０．１≦ｘ≦０．６、０．７≦
ｙ≦１．５、２．５≦ｚ≦３．５、さらに好ましくは
０．５≦ｗ≦０．８、０．１５≦ｘ≦０．５、０．８≦
ｙ≦１．２、２．７≦ｚ≦３．３である。好ましい化合
物は、ＡはＬａで、ＢはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｐｂまたは
他の混合物で、ＣはＭｎである。
いることができる。しかし、高いＭＲ比と十分な抵抗値
を有するものが望ましい。この実施例においては、磁気
抵抗性ファイルはＡWＢXＣYＯZを構成するような化合物
から形成される。ここで、Ａは希土類元素Ｌａ、Ｃｅ、
Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｎ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙ
ｂ、Ｌｕから選択された１個または複数個の元素で、Ｂ
は元素Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｃｄから選択さ
れた１個または複数個の元素で、ＣはＣｒ、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｃｏから選択されたものである。そして、好ましく
は０．４≦ｗ≦０．９、０．１≦ｘ≦０．６、０．７≦
ｙ≦１．５、２．５≦ｚ≦３．５、さらに好ましくは
０．５≦ｗ≦０．８、０．１５≦ｘ≦０．５、０．８≦
ｙ≦１．２、２．７≦ｚ≦３．３である。好ましい化合
物は、ＡはＬａで、ＢはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｐｂまたは
他の混合物で、ＣはＭｎである。
【００１８】これらの磁気抵抗性材料の製造方法は、米
国特許出願第０８／１５４７６６号と０８／１８７６６
８号に開示されている。好ましい組成の層は以下のよう
にして形成される。公称組成Ｌａ0.55Ｃａ0.25Ｓｒ0.08
ＭｎＯXの１０００オングストローム厚の層が（１０
０）ＬａＡｌＯ3基板の上に同一組成の１２ｍｍ直径×
５ｍｍ厚のタゲットを用いて、パルス発生によるレーザ
アブレーションにより堆積された。パルスレーザ堆積
は、基板温度が６５０−７００℃で１００ｍＴｏｒｒの
酸素分圧内で行われた。このフィルムは、その後、３気
圧の酸素雰囲気で９５０℃で３時間熱処理された。他の
絶縁性基板、例えば、ＳｒＴｉＯ3とＭｇＯを用いるこ
ともできる。また、このフィルム内でより高いＭＲ比を
得るために、エピタキシ成長、あるいは、少なくとも一
部がＣ軸のテクスチャを用いることが好ましい。他の非
格子マッチング基板、例えば、Ａｌ2Ｏ3あるいはＳｉエ
ピタキシあるいは電気絶縁の目的のために適当なバッフ
ァ層と共に用いることもできる。
国特許出願第０８／１５４７６６号と０８／１８７６６
８号に開示されている。好ましい組成の層は以下のよう
にして形成される。公称組成Ｌａ0.55Ｃａ0.25Ｓｒ0.08
ＭｎＯXの１０００オングストローム厚の層が（１０
０）ＬａＡｌＯ3基板の上に同一組成の１２ｍｍ直径×
５ｍｍ厚のタゲットを用いて、パルス発生によるレーザ
アブレーションにより堆積された。パルスレーザ堆積
は、基板温度が６５０−７００℃で１００ｍＴｏｒｒの
酸素分圧内で行われた。このフィルムは、その後、３気
圧の酸素雰囲気で９５０℃で３時間熱処理された。他の
絶縁性基板、例えば、ＳｒＴｉＯ3とＭｇＯを用いるこ
ともできる。また、このフィルム内でより高いＭＲ比を
得るために、エピタキシ成長、あるいは、少なくとも一
部がＣ軸のテクスチャを用いることが好ましい。他の非
格子マッチング基板、例えば、Ａｌ2Ｏ3あるいはＳｉエ
ピタキシあるいは電気絶縁の目的のために適当なバッフ
ァ層と共に用いることもできる。
【００１９】この磁気抵抗性検知材料は物理的堆積、例
えば、レーザアブレーション、スパッタリング、蒸着、
ＭＢＥ（分子線ビームエピタキシ）、あるいは、ＣＤ
Ｖ、無電解、あるいは電解、あるいは化学気相成長、プ
ラズマスプレー、あるいはスクリンプリンティング等に
より、エピタキシャルあるいは非エピタキシャルフィル
ムの形態で形成できる。別法として、十分な高い信号が
得られる場合には、厚いフィルム、あるいはバルク材料
を用いることもできる。
えば、レーザアブレーション、スパッタリング、蒸着、
ＭＢＥ（分子線ビームエピタキシ）、あるいは、ＣＤ
Ｖ、無電解、あるいは電解、あるいは化学気相成長、プ
ラズマスプレー、あるいはスクリンプリンティング等に
より、エピタキシャルあるいは非エピタキシャルフィル
ムの形態で形成できる。別法として、十分な高い信号が
得られる場合には、厚いフィルム、あるいはバルク材料
を用いることもできる。
【００２０】本発明は磁気抵抗性材料に関して記載した
が、より一般的には本発明の検知材料は如何なる磁気材
料性、好ましくは高い電気抵抗（ρ＞０．５ｍΩ・ｃｍ
で、さらに好ましくはρ＞５ｍΩ・ｃｍ）を有する材料
でもよい。このような高い電気抵抗は低入力パワーにお
ける電圧出力を高い精度でもって検知するのに有利であ
る。
が、より一般的には本発明の検知材料は如何なる磁気材
料性、好ましくは高い電気抵抗（ρ＞０．５ｍΩ・ｃｍ
で、さらに好ましくはρ＞５ｍΩ・ｃｍ）を有する材料
でもよい。このような高い電気抵抗は低入力パワーにお
ける電圧出力を高い精度でもって検知するのに有利であ
る。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の磁気抵抗性
マイクロフォンは、エレクトレット、移動コイル、ある
いは他の構成の従来のマイクロフォンのトランジューサ
に比較すると、以下の利点がある。本発明のＭＲセンサ
は従来のセラミック技術により、薄いあるいは厚いフィ
ルムにより形成するため、その構成が単純になる。これ
に対し、エレクトレットマイクロフォンの設計は、ポリ
マのプレーティングと素子のチャージとが必要となり、
また移動コイル方式においては、コイルの巻回が必要と
なる。本発明の磁気抵抗性マイクロフォンは、従来のエ
レクトレットマイクロフォンよりも音響励起に基づく、
より高い電圧出力を与えることができる。この薄くて軽
い小さなＭＲ素子により、ダイヤフラム、あるいは他の
基板の上に容易に搭載できる。
マイクロフォンは、エレクトレット、移動コイル、ある
いは他の構成の従来のマイクロフォンのトランジューサ
に比較すると、以下の利点がある。本発明のＭＲセンサ
は従来のセラミック技術により、薄いあるいは厚いフィ
ルムにより形成するため、その構成が単純になる。これ
に対し、エレクトレットマイクロフォンの設計は、ポリ
マのプレーティングと素子のチャージとが必要となり、
また移動コイル方式においては、コイルの巻回が必要と
なる。本発明の磁気抵抗性マイクロフォンは、従来のエ
レクトレットマイクロフォンよりも音響励起に基づく、
より高い電圧出力を与えることができる。この薄くて軽
い小さなＭＲ素子により、ダイヤフラム、あるいは他の
基板の上に容易に搭載できる。
【００２２】また、本発明の磁気抵抗性素子は、微細加
工により、あるいは薄くダイヤフラム形状の半導体基板
により、他の回路に容易に集積が可能である。本発明の
音響検知装置はマイクロフォンとして説明したが、一般
的に、音響信号を電気信号に変換するトランジューサと
しても用いることができる。例えば、このような例とし
ては、水中用のマイクロフォン、あるいは、ノイズレベ
ル測定器に応用することもできる。
工により、あるいは薄くダイヤフラム形状の半導体基板
により、他の回路に容易に集積が可能である。本発明の
音響検知装置はマイクロフォンとして説明したが、一般
的に、音響信号を電気信号に変換するトランジューサと
しても用いることができる。例えば、このような例とし
ては、水中用のマイクロフォン、あるいは、ノイズレベ
ル測定器に応用することもできる。
【図１】磁気抵抗性材料の素子を検知する音響検知装置
の第１の実施例を表す図。
の第１の実施例を表す図。
【図２】図１の素子とともに用いられる本発明の回路を
表す図。
表す図。
【図３】図１の素子に対し、ピーク間出力電圧を音響周
波数の関数として表したグラフ図。
波数の関数として表したグラフ図。
【図４】図１の素子に対し、出力電圧信号対音響ソース
の近傍との関係を表すグラフ図。
の近傍との関係を表すグラフ図。
【図５】図１のグラフに類似するものであるが、電流ソ
ースがない状態における出力電圧信号対音響ソースとの
近似を表すグラフ図。
ースがない状態における出力電圧信号対音響ソースとの
近似を表すグラフ図。
【図６】磁気抵抗性検知素子を用いた音響検知装置の第
２の実施例を表す図。
２の実施例を表す図。
１０ 音響検知装置 １１ マグネット １２ 磁気抵抗性検知素子 １３ ダイヤフラム １４ フレーム ２０ 電力ソース ２１ 抵抗 ６０ シリコン基板 ６１ 増幅器 ６２ 通信伝送回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラリー アレン マーカス アメリカ合衆国、 インディアナ、フィッ シャーズ、ウイロウブルック ドライブ 718 (72)発明者 マーク トーマス マコーマック アメリカ合衆国、07901 ニュージャージ ー、サミット、ニュー イングランド ア ベニュー 96
Claims (9)
- 【請求項１】 傾斜磁界を生成するマグネット（１１）
と、 磁気抵抗性材料製の検知装置（１２）と、 前記磁気抵抗性材料は、ＡWＢXＣYＯZから構成される化
合物からなり、ここで、Ａは一種類または複数種類の希
土類元素で、Ｂは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｃ
ｄからなるグループから選択された一種類または複数種
類の元素で、Ｃは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏからなるグ
ループから選択された一種類または複数種類の元素であ
り、 音響波に応答して、前記検知装置（１２）と前記マグネ
ット（１１）との間の距離を変化させるダイヤフラム
（１３）とからなることを特徴とする音響検知装置。 - 【請求項２】 前記磁気抵抗性材料の抵抗の変化を検知
する回路をさらに有することを特徴とする請求項１の装
置。 - 【請求項３】 前記磁気抵抗性材料の本体に電流を流す
回路と、 前記磁気抵抗性材料の本体にかかる電圧を検知する回路
とをさらに有することを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項４】 ０．４≦ｗ≦０．９、０．１≦ｘ≦０．
６、０．７≦ｙ≦１．５、２．５≦ｚ≦３．５であるこ
とを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項５】 ０．５≦ｗ≦０．８、０．１５≦ｘ≦
０．５、０．８≦ｙ≦１．２、２．７≦ｚ≦３．３であ
ることを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項６】 ＡがＬａで、ＢがＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｐ
ｂからなるグループから選択された一種類または複数種
類の元素で、ＣがＭｎであることを特徴とする請求項１
の装置。 - 【請求項７】 前記ダイヤフラム（１３）はシリコンの
膜からなることを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項８】 前記検知装置（１２）は電気抵抗がρ＞
０．５ｍΩ・ｃｍである磁気抵抗性材料からなることを
特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項９】 前記検知装置（１２）は電気抵抗がρ＞
５ｍΩ・ｃｍである磁気抵抗性材料からなることを特徴
とする請求項１の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US220318 | 1994-03-30 | ||
| US08/220,318 US5450372A (en) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | Magnetoresistive microphone and acoustic sensing devices |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0884398A true JPH0884398A (ja) | 1996-03-26 |
| JP3044178B2 JP3044178B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=22823077
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP7090120A Expired - Lifetime JP3044178B2 (ja) | 1994-03-30 | 1995-03-24 | 音響検知装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5450372A (ja) |
| EP (1) | EP0675669B1 (ja) |
| JP (1) | JP3044178B2 (ja) |
| KR (1) | KR950035511A (ja) |
| DE (1) | DE69525091D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011223422A (ja) * | 2010-04-12 | 2011-11-04 | Yamaha Corp | 物理量センサ及びマイクロフォン |
| JP2022545817A (ja) * | 2019-08-28 | 2022-10-31 | 江▲蘇▼多▲維▼科技有限公司 | 高感度を有する磁気抵抗音波センサ、およびそのアレイ・デバイス |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5985356A (en) * | 1994-10-18 | 1999-11-16 | The Regents Of The University Of California | Combinatorial synthesis of novel materials |
| US5856008A (en) * | 1997-06-05 | 1999-01-05 | Lucent Technologies Inc. | Article comprising magnetoresistive material |
| SG106612A1 (en) * | 2001-05-29 | 2004-10-29 | Sony Electronics Singapore Pte | A force sensing device |
| DE10354281B4 (de) * | 2003-11-20 | 2012-10-25 | Marco Systemanalyse Und Entwicklung Gmbh | Sensor |
| IT1395564B1 (it) * | 2009-09-01 | 2012-10-16 | Bianchelli | Dispositivo multifunzione per uso domestico e/o commerciale |
| RU2535646C2 (ru) * | 2013-05-13 | 2014-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Наноэлектронные системы" | Вибродатчик |
| CN104219613B (zh) * | 2014-03-20 | 2017-11-10 | 江苏多维科技有限公司 | 一种磁电阻音频采集器 |
| JP6745774B2 (ja) * | 2017-09-20 | 2020-08-26 | 株式会社東芝 | センサ及び電子機器 |
| CN108924720B (zh) * | 2018-06-25 | 2020-07-24 | 歌尔股份有限公司 | Mems麦克风 |
| CN109275080B (zh) * | 2018-08-06 | 2020-07-24 | 歌尔股份有限公司 | 一种传感器 |
| CN109211281B (zh) * | 2018-08-06 | 2019-10-22 | 歌尔股份有限公司 | 一种传感器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3967368A (en) * | 1972-10-11 | 1976-07-06 | International Business Machines Corporation | Method for manufacturing and using an internally biased magnetoresistive magnetic transducer |
| JPS6160135U (ja) * | 1984-09-27 | 1986-04-23 | ||
| AU569828B2 (en) * | 1986-04-17 | 1988-02-18 | Nihon Radiator Co., Ltd. | Pressure transducer |
| US4745812A (en) * | 1987-03-25 | 1988-05-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Triaxial tactile sensor |
| JPH04290979A (ja) * | 1991-03-20 | 1992-10-15 | Hitachi Ltd | 磁気センサ、磁気センサを持つ位置検出装置および磁気センサを利用したトルク検出装置、モータ制御装置、あるいはこのトルク検出装置を有する電動パワーステアリング装置 |
| JP3088519B2 (ja) * | 1991-10-23 | 2000-09-18 | 財団法人生産開発科学研究所 | 磁気抵抗効果素子 |
| US5208789A (en) * | 1992-04-13 | 1993-05-04 | Lectret S. A. | Condenser microphones based on silicon with humidity resistant surface treatment |
-
1994
- 1994-03-30 US US08/220,318 patent/US5450372A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-03-21 EP EP95301877A patent/EP0675669B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-03-21 DE DE69525091T patent/DE69525091D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-03-24 JP JP7090120A patent/JP3044178B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1995-03-27 KR KR1019950006500A patent/KR950035511A/ko not_active Application Discontinuation
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| JP2022545817A (ja) * | 2019-08-28 | 2022-10-31 | 江▲蘇▼多▲維▼科技有限公司 | 高感度を有する磁気抵抗音波センサ、およびそのアレイ・デバイス |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR950035511A (ko) | 1995-12-30 |
| US5450372A (en) | 1995-09-12 |
| DE69525091D1 (de) | 2002-03-14 |
| EP0675669A1 (en) | 1995-10-04 |
| JP3044178B2 (ja) | 2000-05-22 |
| EP0675669B1 (en) | 2002-01-23 |
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