TWI499762B - 應變感測器、壓力感測器、麥克風、血壓感測器、個人數位助理及助聽器 - Google Patents

應變感測器、壓力感測器、麥克風、血壓感測器、個人數位助理及助聽器 Download PDF

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TWI499762B
TWI499762B TW103130100A TW103130100A TWI499762B TW I499762 B TWI499762 B TW I499762B TW 103130100 A TW103130100 A TW 103130100A TW 103130100 A TW103130100 A TW 103130100A TW I499762 B TWI499762 B TW I499762B
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magnetization
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layer
magnetic
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Yoshihiro Higashi
Hideaki Fukuzawa
Yoshihiko Fuji
Michiko Hara
Masayuki Kii
Akio Hori
Tomohiko Nagata
Original Assignee
Toshiba Kk
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Description

應變感測器、壓力感測器、麥克風、血壓感測器、個人數位助理及助聽器 有關申請的相互引用
本申請案係根據並請求於2013年9月20日申請之日本第2013-196204號專利申請案之優先權；透過引用，其全部的內容在此被併入。
本文中所描述的實施例大致關於應變感測器、壓力感測器、麥克風、血壓感測器、個人數位助理以及助聽器。
使用磁阻效應(magnetoresistance effect)元件的壓力感測器能夠藉由在磁化自由空層(magnetization free layer)的磁化強度和參考層(reference layer)的磁化強度之間的角度上的變化的方式來感測壓力變化。在這種壓力感測器中，像是地磁場(geomagnetic field)的外部磁場作為外來雜訊可能影響到磁化自由空層的磁化強度和參 考層的磁化強度中的至少一者。
在當中安裝有包括使用磁阻效應的壓力感測器之麥克風的個人數位化助理等等中，有一種情形為，由於佈置空間等等的小型化(downsizing)，麥克風被設置在相對靠近於擴音器的位置。因此，音頻信號可能被反饋，且回聲可能發生。
一般而言，根據一實施例，應變感測器包括：基座；應變感測元件；磁場感測元件；以及處理單元。基座包括能夠被變形的膜體。應變感測元件被設置在膜體上。應變感測元件包括具有第一磁化強度的第一磁性層；具有第二磁化強度的第二磁性層；以及設置在第一磁性層和第二磁性層之間的第一中間層。在應變感測元件中，第一磁化強度的方向和第二磁化強度的方向之間的角度根據應變而改變。磁場感測元件被設置在基座上除了膜體以外之處。磁場感測元件包括具有第三磁化強度的第三磁性層；具有第四磁化強度的第四磁性層；以及設置在第三磁性層和第四磁性層之間的第二中間層。在磁場感測元件中，第三磁化強度的方向和第四磁化強度的方向之間的角度根據磁場而改變。處理單元被配置來處理應變感測元件的輸出信號以及磁場感測元件的輸出信號。
100‧‧‧感測單元
110、110a、110b‧‧‧應變感測元件
111‧‧‧第一磁性層
111a‧‧‧磁性堆疊膜
111b‧‧‧高磁致伸縮磁性膜
111s‧‧‧第一表面
112‧‧‧第二磁性層
112s‧‧‧第二表面
113‧‧‧第一中間層
114‧‧‧緩衝層
115‧‧‧蓋層
116‧‧‧第一電極
117‧‧‧第二電極
118a‧‧‧第一絕緣層
118b‧‧‧第二絕緣層
120、120a、120b‧‧‧磁場感應元件
121‧‧‧第三磁性層
122‧‧‧第四磁性層
123‧‧‧第二中間層
130‧‧‧基座
130a‧‧‧第一表面
131‧‧‧支撐件
133‧‧‧膜體
133a‧‧‧膜表面
135‧‧‧凹部
139‧‧‧薄膜
141‧‧‧第一電極襯墊
142‧‧‧第二電極襯墊
143‧‧‧第三電極襯墊
144‧‧‧第四電極襯墊
146‧‧‧第一互連
147‧‧‧第二互連
148‧‧‧第三互連
149‧‧‧第四互連
201‧‧‧微分電路
210、220‧‧‧處理單元
221‧‧‧頻域變換單元
222‧‧‧回聲強度估算單元
223‧‧‧延遲估算單元
224‧‧‧時域變換單元
225‧‧‧第一微分電路
226‧‧‧第二微分電路
310、320‧‧‧壓力感測器
330‧‧‧血壓感測器
341‧‧‧動脈
343‧‧‧皮膚
400‧‧‧個人數位助理
410‧‧‧麥克風
411‧‧‧安裝基板
411b‧‧‧第二表面
411s‧‧‧第一表面
413‧‧‧蓋單元
415‧‧‧音孔
420‧‧‧顯示單元
430‧‧‧擴音器
460‧‧‧助聽器
461‧‧‧音孔
463‧‧‧電池
465‧‧‧放大器
470‧‧‧電話會議系統
471‧‧‧音孔
AS‧‧‧音頻信號
DC1、DC2、DS、ES‧‧‧輸出信號
MS‧‧‧磁場信號
MD1、PD1‧‧‧輸出信號
MD2、PD2‧‧‧頻域信號
PAS‧‧‧偽揚聲器音頻信號
圖1為說明根據實施例的壓力感測器的方塊圖；圖2A及2B為顯示實施例的感測單元之示意圖；圖3A至3C為說明實施例的應變感測元件和磁場感測元件的立體示意圖；圖4A至4C為描述實施例的應變感測元件之運作的立體示意圖；圖5A至5C為描述實施例的應變感測元件之運作的立體示意圖；圖6A及6B為說明根據實施例的血壓感測器之示意圖；圖7為說明根據實施例的個人數位助理之平面示意圖；圖8A及8B為說明根據實施例的麥克風之示意圖；圖9為說明根據實施例的另一麥克風之剖面示意圖；圖10為說明根據實施例的壓力感測器之方塊圖；圖11為說明實施例的回聲消除原則的方塊圖；圖12為描述實施例的傳播修正因子的圖形；圖13A及13B為說明根據實施例的助聽器之示意圖；以及圖14為說明根據實施例的電話會議(telephone conference)系統之立體示意圖。
在下文中，實施例參照圖式被說明。
圖式為示意性或概念性的；且在各個部分之間的尺寸比例等等並非必定與其實際值相同的。此外，即使是相同的部分，在圖式之間的尺寸和比例可被不相同地繪製。
在本申請案的說明書及圖式中，與有關於在其中先前的圖式中所說明的部件相同的部件被以相同的標號標示，且詳細的描述被適當地省略。
圖1為說明根據實施例的壓力感測器的方塊圖。
根據實施例的壓力感測器310包括感測單元100及處理單元210。感測單元100包括應變感測元件110及磁場感測元件120。應變感測元件110和磁場感測元件120為磁阻效應元件。應變感測元件110感測壓力及磁場。磁場感測元件120感測磁場。處理單元210包括微分電路201。微分電路201處理應變感測元件110的輸出信號以及磁場感測單元120的輸出信號。
圖2A及2B為顯示實施例的感測單元之示意圖。
圖2A為顯示實施例的感測單元之平面示意圖。圖2B為沿著顯示於圖2A中的平面A1-A2所截取之剖面示意圖。
圖2A及2B中所顯示的感測單元100包括應變感測元件110、磁場感測元件120、基座130、第一電極襯墊141、第二電極襯墊142、第三電極襯墊143、第四電極襯墊144、第一互連146、第二互連147、第三互連148、以及第四互連149。
基座130包括支撐件131及膜體133。膜體133設置 在支撐件131的內部上。基座130具有第一表面130a。垂直於第一表面130a的方向被界定為Z軸方向。垂直於Z軸方向的一方向被界定為X軸方向。垂直於Z軸方向及X軸方向的方向被界定為Y軸方向。
例如，薄膜139被設置在感測單元100中。薄膜139對應為基座130。凹部135被設置在薄膜139內的一部分中。如圖2A所示，投影到X-Y平面上之凹部135的形狀為，例如，圓形(包括扁圓形(flat circle))、多邊形等等。薄膜139的中央部分(薄膜139之薄的部分)形成膜體133。薄膜139的周圍部分(相較於薄膜139的膜體133為厚的部分)形成支撐件131。例如，矽或類似的材料被使用於薄膜139。實施例並不侷限於此，且薄膜139的材料為任意的。
應變感測元件110被設置在薄膜139的膜體133上。磁場感測元件120被設置在薄膜139的支撐件131上。換言之，磁場感測元件120被設置在膜體133的外部上。
薄膜139扮演像是耳膜(eardrum)的角色，其造成從壓力到應變的轉換。被設置在薄膜139的膜體133上之應變感測元件110可讀取應變以作成壓力感測。例如，單晶矽(silicon)基板被使用來作為薄膜139。蝕刻從單晶矽基板的背面被執行，以使應變感測元件110被設置之處的部分(膜體133的部分)變薄。因此，隔膜(膜體133)被形成。隔膜根據所施加的壓力而變形。
例如，當投影到X-Y平面上的隔膜之形狀為幾何各 向同性形狀時，由隔膜的位移所產生的應變在幾何中心的附近於X-Y平面中具有相同的值。因此，當應變感測元件110被設置在隔膜的幾何中心上時，造成磁化強度的旋轉之應變為各向同性的。因此，磁性層的磁化強度不會旋轉，且不會發生在元件的電阻值中的變化。故，在實施例中，較佳地為應變感測元件110並非被設置在隔膜的幾何中心上。例如，當投影到X-Y平面上的隔膜之形狀為圓形時，由於隔膜的位移，最大的各向異性應變被產生在圓形的外周圍附近。因此，當應變感測元件110被設置在隔膜的外周圍附近時，感測單元100的靈敏度被增加。
膜體133為具有彈性的膜。膜體133在垂直於膜表面133a的方向上為彈性的。當施加外部壓力時，膜體133彎曲，且在設置在膜體133上的應變感測元件110中產生應變。換言之，膜體133根據壓力來產生應變。例如，由聲波、超聲波、壓縮力等等所造成的壓力被賦予來作為外部壓力。如同稍後說明的，壓力感測器310被使用於，例如，血壓感測器等等。膜體133亦可被使用於像是擴張和收縮的模式。
膜體133由，例如，絕緣材料所形成。膜體133包含，例如，氧化矽、氮化矽等等。膜體133可被由像是矽的半導體材料所形成。膜體133可由，例如，金屬材料等等，所形成。
例如，支撐件131由與膜體133的材料相同的材料所形成。或者，支撐件131可由，例如，不同於膜體133的 材料之材料，所形成。舉例而言，支撐件131由像是矽的半導體或絕緣材料所形成。
凹部135(中空部分)的內部係處於，例如，真空狀態(低於一大氣壓力的低壓狀態)。或者，凹部135的內部可被填有像是空氣及惰性氣體的氣體、或者液體。亦即，凹部135僅需要具有膜體133可藉此彎曲的構造。
如圖2B所示，應變感測元件110包括第一磁性層111、第二磁性層112、以及第一中間層113。磁場感測元件120包括第三磁性層121、第四磁性層122、以及第二中間層123。應變感測元件110和磁場感測元件120隨後被詳細說明。
第一電極襯墊141經由第一互連146被電性連接到應變感測元件110的第一磁性層111。第二電極襯墊142經由第二互連147被電性連接到應變感測元件110的第二磁性層112。第三電極襯墊143經由第三互連148被電性連接到磁場感測元件120的第三磁性層121。第四電極襯墊144經由第四互連149被電性連接到磁場感測元件120的第四磁性層122。
電流通過應變感測元件110的方向可為從第一磁性層111朝向第二磁性層112的方向、或是從第二磁性層112朝向第一磁性層111的方向。電流通過磁場感測元件120的方向可為從第三磁性層121朝向第四磁性層122的方向、或是從第四磁性層122朝向第三磁性層121的方向。
圖3A至3C為說明實施例的應變感測元件和磁場感 測元件的立體示意圖。
圖3A為說明實施例的應變感測元件和磁場感測元件之立體示意圖。圖3B為說明另一實施例的應變感測元件和磁場感測元件之立體示意圖。圖3C為說明又一實施例的應變感測元件和磁場感測元件之立體示意圖。
磁場感測元件120具有類似於應變感測元件110的配置之配置。亦即，第三磁性層121對應到第一磁性層111。第四磁性層122對應到第二磁性層112。第二中間層123對應到第一中間層113。磁場感測元件120a具有類似於應變感測元件110a的配置之配置。磁場感測元件120b具有類似於應變感測元件110b的配置之配置。在此，應變感測元件110、110a及110b作為範例來描述。
如圖3A所示，應變感測元件110包括第一磁性層111、第二磁性層112、以及中間層113。第二磁性層112係設置成在Z軸方向上從第一磁性層111分開。中間層113係設置在第一磁性層111和第二磁性層112之間。
第一磁性層111和第二磁性層112為磁化自由空層。或者，第一磁性層111和第二磁性層112的其中一者可為參考層。在此情形下，第一磁性層111和第二磁性層112的另一者為磁化自由空層。在磁化自由空層中，磁化強度的方向係輕易地被外部磁場改變。例如，相較於磁化自由空層的磁化強度之方向，參考層的磁化強度之方向較不容易被改變。舉例而言，參考層為固定層(pinned layer)。
第一磁性層111和第二磁性層112由具有大的磁致伸縮常數(magnetostriction constant)之絕對值的材料所形成。磁致伸縮常數之絕對值可藉由材料、添加元素等等的類型而被改變。磁致伸縮常數之絕對值亦可藉由形成為鄰接於磁性層的非磁性層之材料、配置等等，而非藉由磁性層本身，被大幅地改變。例如，磁致伸縮常數之絕對值係大於10-2 。例如，磁致伸縮常數之絕對值較佳地係大於10-5 。
當磁致伸縮常數之絕對值被增加時，根據應力的變化之磁化強度方向的變化量可被增加。
對於第一磁性層111和第二磁性層112，可使用具有帶有加號的磁致伸縮常數之材料，或是具有帶有減號的磁致伸縮常數之材料。第一磁性層111的磁致伸縮常數之絕對值不同於第二磁性層112的磁致伸縮常數之絕對值。
例如，鐵、鈷、及鎳的至少一者，或是含有其中至少一者的合金被賦予來作為第一磁性層111和第二磁性層112的材料。添加元素可被加入到這些材料中。
硼、鋁、矽、鎂、碳、鈦、釩、鉻、錳、銅、鋅、鎵、鋯、鉿等等可作為添加元素或超薄層(ultrathin layer)被加入到這些金屬及合金。
不僅是結晶磁性層，還有非晶磁性層均可被使用來作為第一磁性層111和第二磁性層112。
氧化物或氮化物的磁性層亦可被使用來作為第一磁性層111和第二磁性層112。
例如，鐵鈷合金、鎳鐵合金及類似物被賦予來作為第一磁性層111和第二磁性層112的材料。例如，Fe-Co-Si合金、Fe-Co-Si-B合金、展現出λs>100ppm的Tb-M-Fe合金(M為釤、銪、釓、鏑、鈥、或鉺)、Tb-M1-Fe-M2合金(M1為釤、銪、釓、鏑、鈥、或鉺；M2為鈦、鉻、錳、鈷、銅、鈮、鉬、鎢、或鉭)、Fe-M3-M4-B合金(M3為鈦、鉻、錳、鈷、銅、鈮、鉬、鎢、或鉭；M4為鈰、鐠、釹、釤、鋱、鏑、或鉺)、鎳、鋁-鐵、鐵磁氧體(Fe3 O4 、(FeCo)3 O4 或類似物)等等被賦予來作為第一磁性層111和第二磁性層112的材料。
第一磁性層111和第二磁性層112的每一者可能具有雙層構造。
例如，第一磁性層111和第二磁性層112可包括含有鐵鈷(FeCo)的層(例如，鈷鐵層、或含有鈷鐵的合金)，以及堆疊於含有鐵鈷(FeCo)的層之以下的層。
被堆疊於含有鐵鈷的層之層由Fe-Co-Si-B合金、展現出λs>100ppm的Tb-M-Fe合金(M為釤、銪、釓、鏑、鈥、或鉺)、Tb-M1-Fe-M2合金(M1為釤、銪、釓、鏑、鈥、或鉺；M2為鈦、鉻、錳、鈷、銅、鈮、鉬、鎢、或鉭)、Fe-M3-M4-B合金(M3為鈦、鉻、錳、鈷、銅、鈮、鉬、鎢、或鉭；M4為鈰、鐠、釹、釤、鋱、鏑、或鉺)、鎳、鋁-鐵、或鐵磁氧體(Fe3 O4 、(FeCo)3 O4 或類似物)等等所形成。
第一中間層113為非磁性層。
例如，第一中間層113由金屬材料、絕緣材料或其他材料所形成。
例如，銅、金、銀及類似物可被賦予來作為金屬材料。
例如，氧化鎂(MgO等等)、氧化鋁(Al2 O3 等等)、氧化鈦(TiO等等)、氧化鋅(ZnO等等)及類似物可被賦予來作為絕緣材料。
當第一中間層113使用金屬材料來形成，巨磁阻效應(giant magneto-resistive(GMR)effect)被展現出來。
當第一中間層113使用絕緣材料來形成，穿隧磁阻效應(tunnel magneto-resistance(TMR)effect)被展現出來。
在壓力感測器310中，其中電流被沿著應變感測元件110的堆疊方向來通過的CPP-GMR(電流垂直於平面-巨磁阻)(current-perpendicular-to-plane giant magneto resistance)被使用。壓力感測器亦稱為應變感測器。
第一中間層113可具有CCP(電流限制路徑)的構造，其中，沿層厚度方向貫穿絕緣層的複數個金屬電流路徑被設置。同樣地，在此情況下，CPP-GMR被使用在壓力感測器310中。
有一種情形為，由具有正的磁致伸縮常數的材料所形成的第一磁性層111被設置在含有像是氧化鎂的氧化物之第一中間層113上。例如，在其中由CoFeB所製成的層、由CoFe所製成的層、以及由NiFe所製成的層被堆疊 的層可被使用來作為第一磁性層111。假設在這樣的情況下，在由NiFe所製成的最上方層中的Ni的比例被增加，由NiFe所製成的層之磁致伸縮常數變為負的。此外，磁致伸縮常數的絕對值被增加。負的磁致伸縮常數可消除在第一中間層113上之正的磁致伸縮常數。因此，在由NiFe所製成的最上方層中的鎳的比例較佳地係低於在由一般常用的Ni81 Fe19 所製成的層中之鎳的比例。例如，在由NiFe所製成的最上方層中的鎳的比例較佳地係少於80原子百分比(atomic%)。
如圖3B所示，相較於上述關於圖3A所說明的應變感測元件110，另一實施例的應變感測元件110a還包括緩衝層114、蓋層115、第一電極116以及第二電極117。
第二電極117被設置成在Z軸方向上從第一電極116分開。蓋層115被設置在第一電極116和第二電極117之間。第一磁性層111被設置在第一電極116和蓋層115之間。第一中間層113被設置在第一電極116和第一磁性層111之間。第二磁性層112被設置在第一電極116和第一中間層113之間。緩衝層114被設置在第一電極116和第二磁性層112之間。
第一電極116和第二電極117由具有電導率的非磁性材料所形成。在此情況下，例如，第一電極116和第二電極117由金、銅、鉭、鋁或類似物所形成。
另外，第一電極116和第二電極117由具有電導率的 軟磁性材料(soft magnetic material)所形成。當由軟磁性材料所形成時，第一電極116和第二電極117可減少來自外部的磁雜訊(magnetic noise)。在此情況下，例如，第一電極116和第二電極117由高磁導率合金(permalloy)(鎳鐵合金)、矽鋼合金(鐵矽合金)或類似物所形成。
例如，緩衝層114為含有鉭、鈦或類似物的非晶層。緩衝層114可亦作為用於促進晶體定向(crystal orientation)的種子層。在緩衝層114亦作為用於促進晶體定向(crystal orientation)的種子層時，緩衝層114為由釕、鎳鐵、或類似物所形成的層。緩衝層114可具有其中由釕、鎳鐵、及/或類似物所形成的層被堆疊的構造。
第二磁性層112及第一中間層113為如上述關於圖3A所說明的。
第一磁性層111具有雙層構造。第一磁性層111包括磁性堆疊膜111a及高磁致伸縮磁性膜111b。
磁性堆疊膜111a增加磁阻效應的變化率。磁性堆疊膜111a由，例如，含有鈷、鐵、鎳、及/或類似物的層所形成。例如，鈷鐵硼層或類似物被賦予來作為磁性堆疊膜111a。
高磁致伸縮磁性膜111b被設置在磁性堆疊膜111a和蓋層115之間。例如，高磁致伸縮磁性膜111b由Fe-Co-Si-B合金或類似物所形成。
如圖3C所示，相較於上述關於圖3B所說明的應變 感測元件110a，又一實施例的應變感測元件110b還包括第一絕緣膜118a及第二絕緣膜118b。第一絕緣膜118a被設置在包括緩衝層114、第二磁性層112、第一中間層113、第一磁性層111、及蓋層115的堆疊體之側壁上。第二絕緣膜118b被設置成在垂直於Z軸的方向上從第一絕緣膜118a分開。堆疊體被設置在第一絕緣膜118a和第二絕緣膜118b之間。
第一絕緣膜118a和第二絕緣膜118b由，例如，氧化鋁(例如，Al2 O3 )、氧化矽(例如，SiO2 )或類似物所形成。
第一絕緣層118a和第二絕緣層118b的安裝能夠抑制漏電流(leakage current)流到四周。
圖4A至5C為描述實施例的應變感測元件之運作的立體示意圖。
圖4A至4C顯示面內(in-plane)磁化系統的範例。
圖5A至5C顯示垂直磁化系統的範例。
圖4A及圖5A顯示當沒有施加應力時，應變感測元件110的狀態。圖4B及5B顯示當施加拉伸應力(tensile stress)且當應變感測元件110具有正的磁致伸縮常數時，應變感測元件110的狀態。圖4C及圖5C顯示當施加拉伸應力且當應變感測元件110具有負的磁致伸縮常數時，應變感測元件110的狀態。
感測單元100包括由，例如，超薄磁性膜(ultrathin magnetic film)的堆疊膜所形成的自旋閥膜(spin valve film)。自旋閥膜的電阻藉由外部磁場而改變。電阻的變化量為MR比。MR現象由不同的物理效應所造成。例如，MR現象係根據巨磁阻效應或穿隧磁阻效應。
自旋閥膜具有其中至少兩鐵磁層(ferromagnetic layer)經由間層(spacer layer)被堆疊的配置。自旋閥膜的磁阻狀態係藉由兩鐵磁層的磁化強度方向之間的相對角度來判定。例如，在兩鐵磁層的磁化強度為相互平行的狀態下，自旋閥膜的電阻處於低的狀態。在反向平行(antiparallel)的狀態下，自旋閥膜的平行度(parallelism)係處於高的狀態。當兩鐵磁層的磁化強度之間為中間角度時，中間電阻的狀態被獲得。
在至少兩磁性層中，例如，磁化強度輕易地旋轉的磁性層為磁化自由空層。磁化強度較不容易改變的磁性層為參考層。
在本文中，第一磁性層111為參考層且第二磁性層112為磁化自由空層的情形作為範例被說明。第一磁性層111具有第一表面111s。第二磁性層112具有第二表面112s。
磁性層的磁化強度方向亦藉由外部應力而改變。藉由使用此現象，自旋閥膜被使用來作為應變感測元件或應變感測元件。例如，由應變所造成的磁化自由空層的磁化強度之變化係根據逆磁致伸縮效應。
磁致伸縮效應為一種現象，在此現象中，當磁性材料的磁化強度被改變時，磁性材料的應變改變。應變的幅度 依據磁化強度的方向及幅度來改變。應變的幅度可經由磁化強度的幅度及方向的參數而受到控制。應變的變化量為磁致伸縮常數λs，其係為當所施加的磁場之強度被增加時，呈飽和的量。磁致伸縮常數係依據適用於磁性材料的特徵。當外部磁場被施加且磁性層在特定方向上被磁性地飽和時，磁致伸縮常數(λs)表現出變形的幅度。假設在無外部磁場的狀態下之長度為L，當長度在外部磁場被施加時已改變ΔL時，磁致伸縮常數λs被表示為ΔL/L。雖然變化量隨著外部磁場的幅度而改變，但在施加足夠的外部磁場且磁化強度被飽和的情況下，磁致伸縮常數λs被表示為ΔL/L。在實施例中，磁致伸縮常數λs的絕對值較佳為10-5 或更大。因此，應變藉由應力而被有效地產生，且壓力的感測靈敏度被增強。例如，磁致伸縮常數λs的絕對值為10-2 或更少。此值為磁致伸縮效應在其中發生之實用材料的值的上限。
此處有作為磁致伸縮效應的相反現象之逆磁致伸縮效應。在逆磁致伸縮效應中，當施加外部應力時，磁性材料的磁化強度改變。變化的幅度取決於外部應力的幅度以及磁性材料的磁致伸縮常數。由於磁致伸縮效應及逆磁致伸縮效應為物理上相互對稱的效應，逆磁致伸縮效應的磁致伸縮常數係相同於磁致伸縮效應的磁致伸縮常數。
在磁致伸縮效應及逆磁致伸縮效應中，其具有正的磁致伸縮常數以及負的磁致伸縮常數。這些常數取決於磁性材料。在材料具有正的磁致伸縮常數的情況下，磁化強度 改變，以沿著拉伸應力被施加的方向行進。在材料具有負的磁致伸縮常數的情況下，磁化強度改變，以沿著壓縮應力被施加的方向行進。
藉由逆磁致伸縮效應，自旋閥膜的磁化自由空層之磁化強度方向可被改變。當施加外部應力時，磁化自由空層的磁化強度方向因為逆磁致伸縮效應而改變，且據此，差異發生在參考層和磁化自由空層之間的相對磁化角度中。因此，自旋閥膜的電阻被改變。因此，自旋閥膜可被使用來作為應變感測元件。
如圖4A所示，在實施例的應變感測元件110中，第一磁性層111(參考層)、第一中間層113、以及第二磁性層112(磁化自由空層)以此順序被堆疊。在本案的說明書中，「堆疊」不僅包括被堆疊成相互接觸的狀態，還包括經由其他部件被堆疊的狀態。
第一磁性層111具有第一磁化強度。在顯示於圖4A到4C的應變感測元件110中，第一磁化強度的方向為平行於X-Y平面。第二磁性層112具有第二磁化強度。在顯示於圖4A到4C的應變感測元件110中，第二磁化強度的方向為平行於X-Y平面。換言之，第一磁化強度的方向為垂直於Z軸方向(堆疊方向)。第二磁化強度的方向為垂直於Z軸方向。使用此狀態的配置被稱作為「面內(in-plane)磁化系統」。在面內磁化系統中，面內的磁化膜被使用來作為第一磁性層111。在面內磁化系統中，面內的磁化膜被使用來作為第二磁性層112。
實施例並不侷限於此，且第一磁化強度的方向和平行於X-Y平面(第一表面111s)的方向之間的角度係小於45度。第二磁化強度的方向和平行於X-Y平面(第二表面112s)的方向之間的角度係小於45度。
當磁性層的磁致伸縮常數為正的時，磁性層的易磁化軸(magnetization easy axis)為平行於施加拉伸應力的方向。當磁性層的磁致伸縮常數為負的時，磁性層的易磁化軸為垂直於施加拉伸應力的方向。
如圖4A所示，例如，當未施加應力時，第二磁性層112的磁化強度之方向為平行於第一磁性層111的磁化強度之方向。在此範例中，磁化強度的方向沿著Y軸方向行進。
如圖4B所示，例如，當沿著X軸方向施加拉伸應力Fs時，由於正的磁致伸縮常數之逆磁致伸縮效應，第二磁性層112的磁化強度朝向X軸方向旋轉。當第一磁性層111的磁化強度被固定時，第二磁性層112的磁化強度之方向和第一磁性層111的磁化強度之方向之間的相對角度改變。應變感測元件110的電阻根據相對角度的變化而改變。
如圖4C所示，例如，當沿著X軸方向施加拉伸應力Fs時，由於負的磁致伸縮常數之逆磁致伸縮效應，第二磁性層112的磁化強度朝向Y軸方向旋轉。同樣地，在此情況下，第二磁性層112的磁化強度之方向和第一磁性層111的磁化強度之方向之間的相對角度因為拉伸應力Fs 的應用而改變。應變感測元件110的電阻根據相對角度的變化而改變。
在圖5A至5C所顯示的應變感測元件110中，第一磁化強度的方向為垂直於X-Y平面。在圖5A至5C所顯示的應變感測元件110中，第二磁化強度的方向為垂直於X-Y平面。換言之，第一磁化強度的方向為平行於Z軸方向。第二磁化強度的方向為平行於Z軸方向。使用此狀態的配置被稱作為「垂直磁化系統」。在垂直磁化系統中，垂直的磁化膜被使用來作為第一磁性層111。在垂直磁化系統中，垂直的磁化膜被使用來作為第二磁性層112。
實施例並不侷限於此，且第一磁性層111的磁化強度之方向和平行於X-Y平面(第一表面111s)的方向之間的角度係大於45度。第二磁性層112的磁化強度之方向和平行於X-Y平面(第二表面112s)的方向之間的角度係大於45度。
如圖5A所示，例如，當未施加應力時，第二磁性層112的磁化強度之方向係平行於第一磁性層111的磁化強度之方向。在此範例中，磁化強度的方向係沿著Z軸方向行進。
如圖5B所示，例如，當沿著X軸方向施加拉伸應力Fs時，由於正的磁致伸縮常數之逆磁致伸縮效應，第二磁性層112的磁化強度朝著X軸方向旋轉。第二磁性層112的磁化強度之方向和第一磁性層111的磁化強度之方向之間的相對角度改變。應變感測元件110的電阻根據相 對角度的變化而改變。
如圖5C所示，例如，當沿著X軸方向施加拉伸應力Fs時，由於負的磁致伸縮常數之逆磁致伸縮效應，第二磁性層112的磁化強度朝著Y軸方向旋轉。第二磁性層112的磁化強度之方向和第一磁性層111的磁化強度之方向之間的相對角度因為拉伸應力Fs的應用而改變。應變感測元件110的電阻根據相對角度的變化而改變。
應變感測元件110被設置在膜體133上，如同上述關於圖2A及圖2B所說明的。
當隔膜藉由接收像是聲壓的壓力而被彎曲時，感測單元100依照被設置在隔膜上之應變感測元件110的電阻值之變化的比例來提取電壓的變化。例如，感測單元100為音頻信號變化元件，其係將音頻信號變換為電壓信號，並將電壓信號輸出。由於感測單元100之輸出信號的位準為相對地低的，感測單元100的輸出側被連接到包括放大器(未示)的處理單元210。因此，感測單元100的輸出信號被放大。
由於感測單元100的輸出信號之位準為相對地低的，感測單元100的輸出信號是容易受到外來雜訊的。由於感測單元100之自旋閥膜的電阻係藉由外部磁場而改變，像是地磁場的外部磁場可能作為外來雜訊對磁化自由空層的磁化強度和參考層的磁化強度的至少一者產生影響。
因此，應變感測元件110可以感測由被產生在膜體133上之應變所造成的壓力，並感測磁場。
相反地，在根據實施例的壓力感測器310中，磁場感測元件120被設置在支撐件131上。換言之，磁場感測元件120被設置在膜體133之外。支撐件131，即使當其接收像是聲壓的壓力時，亦不會像隔膜(膜體133)一樣地被彎曲。因此，支撐件131即使在外部壓力被施加時亦不會彎曲，且應變不會被產生在設置於支撐件131上的磁場感測元件120中。因此，磁場感測元件120不會感測到壓力。
另一方面，磁場感測元件120具有類似於應變感測元件110的配置之配置，且受到外部磁場的影響。磁場感測元件120的自旋閥膜之電阻係藉由外部磁場而改變。亦即，第三磁性層121具有第三磁化強度。第四磁性層122具有第四磁場。第三磁化強度的方向與第四磁化強度的方向之間的相對角度根據外來磁場而改變。磁場感測元件120的電阻根據相對角度的變化而改變。在磁場感測元件120中，像是地磁場的外部磁場可能作為外來雜訊影響到磁化自由空層的磁化強度和參考層的磁化強度中的至少一者。
因此，磁場感測元件120可感測磁場，而不會感測壓力。
在此，如同上述關於圖1所說明的，應變感測元件110和磁場感測元件120兩者均為磁阻效應元件。應變感測元件110的配置係類似於磁場感測元件120的配置。因此，相同的外部磁場對應變感測元件110和磁場感測元件 120造成影響。因此，除了應變感測元件110的輸出信號之外的由外部磁場所造成的輸出信號之強度(振幅)係相同於磁場感測元件120的輸出信號之強度。除了應變感測元件110的輸出信號之外的由外部磁場所造成的輸出信號之頻率係相同於磁場感測元件120的輸出信號之頻率。除了應變感測元件110的輸出信號之外的由外部磁場所造成的輸出信號之相位係相同於磁場感測元件120的輸出信號之相位。
因此，如圖1所示，根據實施例的壓力感測器310可將應變感測元件110的輸出信號以及磁場感測元件120的輸出信號輸入到微分電路201並處理它們，且可因此消除作為外來雜訊的外部磁場。微分電路201從應變感測元件110的輸出信號減去磁場感測元件120的輸出信號，並輸出應變感測元件110的輸出信號和磁場感測元件120的輸出信號之間的差異。
圖6A及6B為說明根據實施例的血壓感測器之示意圖。
圖6A為顯示人的動脈上之皮膚的平面示意圖。圖6B為沿著圖6A的H1-H2平面所截取之剖面圖。
根據實施例的血壓感測器330包括上述有關於圖1至圖5C所說明的壓力感測器310。血壓感測器330可包括根據壓力感測器310的修改之壓力感測器。圖6B所顯示之血壓感測器330作為範例包括壓力感測器310。
包括壓力感測器310等等的血壓感測器330可消除作 為外來雜訊的外部磁場。實施例可提供小尺寸且高靈敏度的血壓感測器330。
因此，如圖6B所示，壓力感測器310等等被設置之血壓感測器330的部分可被輕易地壓向動脈341上的皮膚343。因此，以高精確度之連續的血壓測量可被作成。
圖7為說明根據實施例的個人數位助理之平面示意圖。
如圖7所示，根據實施例的麥克風410被併入到，例如，個人數位助理400。麥克風410可被併入到IC錄音機及類似物中。顯示於圖7之個人數位助理400包括麥克風410、顯示單元420以及擴音器430。
麥克風410被安裝到個人數位助理400的端部，且包括壓力感測器320。擴音器430被安裝到從麥克風410被安裝之端部分開的個人數位助理400的端部。顯示單元420被設置在麥克風410和擴音器430之間。
麥克風410獲取電話講話者說出的聲音，並輸出音頻信號。
音圈揚聲器被使用來作為擴音器430。擴音器430輸出與電話講話者說話之人的音頻信號(電話上的另一個人)。
圖8A及8B為說明根據實施例的麥克風之示意圖。
圖9為說明根據實施例的另一麥克風之剖面示意圖。
圖8A為顯示根據實施例的麥克風之平面示意圖。圖8B為沿圖8A所顯示的平面E1-E2所截取之剖面示意圖。
例如，根據實施例的麥克風410被使用於聲壓感測器等等。
圖8A及8B中所顯示的麥克風410包括安裝基板411、壓力感測器320、以及蓋單元413。壓力感測器320包括感測單元100和處理單元220。
安裝基板411具有第一表面411s和第二表面411b。
垂直於第一表面411s的方向被界定為Z軸方向。垂直於Z軸方向的一個方向被界定為X軸方向。垂直於Z軸方向及X軸方向的方向被界定為Y軸方向。第二表面411b係沿著Z軸方向從第一表面411s分開。
感測單元100被設置在第一表面411s上。感測單元100係如同以上有關於圖1至圖5C所說明的一般。
處理單元220被設置在第一表面411s上。
蓋單元413被設置在第一表面411s上，且容納感測單元100及處理單元220。安裝基板411係設置有電極襯墊。
在本案的說明書中，被「設置在上」的狀態不僅包括被設置為直接接觸的狀態，且還包括透過其他的部件被設置的狀態。
蓋單元413具有音孔415。音孔415被設置在，例如，蓋單元413的上部中，且貫穿該上部。如圖9所示，音孔415可被設置在安裝基板411中。音孔415允許聲音通過。例如，音孔415將麥克風410外部的至少一聲音傳送到麥克風410內(到蓋單元413內部)。例如，音孔 415使得麥克風410外部的至少一聲音流入到(進入)麥克風410的內部(蓋單元413的內部)。
在顯示於圖7等等內的個人數位助理400中，有一種情形為，由於佈置空間等等的小型化，麥克風410被設置在相對地靠近擴音器430的位置處。在此情形下，由擴音器430所輸出之在電話上的其他人之音頻信號可能被輸入到麥克風410。因此，在電話上的其他人之音頻信號可反饋，且回聲可能發生。換言之，在電話上的其他人的聲音可從在電話上的其他人之個人數位助理的擴音器被聽見。例如，若擴音器430在免持式(hands-free)電話通訊中以相對大的音量來輸出音頻信號，從擴音器430所輸出的聲波可被輸入到麥克風410，且回聲可能發生。
相反地，在根據實施例的壓力感測器320中，應變感測元件110被設置在膜體133上，且感測由被產生在膜體133上的應變所造成的壓力、並感測磁場。磁場感測元件120被設置在支撐件131上，且感測磁場，而不會感測壓力。處理單元220輸入並處理應變感測元件110的輸出信號以及磁場感測元件120的輸出信號。例如，當磁場所造成的信號(磁場信號)被輸入到麥克風410時，處理單元220藉由比較應變感測元件110的輸出信號和磁場感測元件120的輸出信號來識別磁場信號。因此，壓力感測器320可輸出信號，且回聲被抑制。換言之，壓力感測器320可使回聲消除。處理單元220參照圖式被進一步的說明。
圖10為說明根據實施例的壓力感測器之方塊圖。
圖11為說明實施例的回聲消除原則的方塊圖。
圖12為描述實施例的傳播修正因子的圖形。
圖12中所顯示的圖形之橫軸表示頻率(a.u.；任意單位(arbitrary unit))。圖12中所顯示的圖形之縱軸表示信號強度(a.u.)。
如圖10所示，實施例的處理單元220包括頻域(frequency domain)變換單元221、回聲強度估算單元222、延遲估算單元223、時域(time domain)變換單元224、第一微分電路225、以及第二微分電路226。
頻域變換單元221將應變感測元件110的時域信號變換成頻域信號。頻域變換單元221將磁場感測元件120的時域信號變換成頻域信號。傅立葉變換(Fourier transformation)被使用來作為從時間到頻率的變換。頻域變換單元221包括傅立葉變換電路。
回聲強度估算單元222識別在由應變感測單元110所獲得的音頻信號以外之由擴音器430所輸出的音頻信號之頻率和強度(振幅)。
延遲估算單元223識別由擴音器430所輸出的音頻信號以及由擴音器430所輸出的磁場信號之間的相位差(phase difference)。
如同上述有關於圖7所說明的，音圈揚聲器被使用來作為擴音器430。音圈揚聲器包括線圈。音圈揚聲器的線圈被設置在第一磁鐵(未示)和第二磁鐵(未示)之間， 且被連接到隔膜(未示)。第一磁鐵的極性係不同於第二磁鐵的極性。當電流流經線圈時，電磁力被產生。因此，被連接到線圈的隔膜經受位移，以輸出音頻信號。此時，如圖11所示，具有與由音圈揚聲器所輸出的音頻信號AS的頻率相同的頻率之磁場信號MS繞著音圈揚聲器被產生。
在實施例中，應變感測元件110感測由擴音器430所輸出的音頻信號AS、由擴音器430所輸出的磁場信號MS、以及外部磁場(雜訊)。應變感測元件110還感測圍繞麥克風410的聲音(包括電話講話者的聲音)。磁場感測元件120感測由擴音器430所輸出的磁場信號MS、以及外部磁場(雜訊)。
如圖10所示，應變感測元件110的輸出信號PD1以及磁場感測元件120的輸出信號MD1被輸入到頻域變換單元221。應變感測元件110的輸出信號PD1包括由擴音器430所輸出的音頻信號AS、由擴音器430所輸出的磁場信號MS、周圍的音頻信號AC、以及外部磁場(雜訊)。磁場感測元件120的輸出信號MD1包括由擴音器430所輸出的磁場信號MS、以及外部磁場(雜訊)。
頻域變換單元221執行應變感測元件110的輸出信號PD1之傅立葉變換，以將應變感測元件110的時域信號(輸出信號PD1)變換為頻域信號PD2。
頻域變換單元221執行磁場感測元件120的輸出信號MD1之傅立葉變換，以將磁場感測元件120的時域信號 (輸出信號MD1)變換為頻域信號MD2。
如上所述，由擴音器430所輸出之音頻信號AS的頻率係相同於由擴音器430所輸出之磁場信號MS的頻率。
另一方面，由擴音器430所輸出之音頻信號AS的傳播方式係不同於由擴音器430所輸出之磁場信號MS的傳播方式。亦即，由擴音器430所輸出之音頻信號AS作為聲波來傳播。由擴音器430所輸出之磁場信號MS作為磁場來傳播。因此，由擴音器430所輸出之音頻信號AS的強度係不同於由擴音器430所輸出之磁場信號MS的強度。因此，若條件未改變，由擴音器430所輸出之音頻信號AS無法在由擴音器430所輸出之磁場信號MS的基礎上被重現。
相反地，在實施例中，應變感測元件110的頻域信號PD2被輸入到回聲強度估算單元222。磁場感測元件120的頻域信號MD2被輸入到回聲強度估算單元222。回聲強度估算單元222尋找在傳播方式中的差異之修正因子(傳播修正因子)。
如圖12所示，例如，在應變感測元件110之頻域信號PD2的強度與磁場感測元件120之頻域信號MD2的強度不小於指定臨界值TS(不包括頻率0赫茲(Hz))的頻帶中，回聲強度估算單元222尋找應變感測元件110之頻域信號PD2的強度與磁場感測元件120之頻域信號MD2的強度之間的信號比(強度比)。回聲強度估算單元222將在實質地相同頻率的峰值之間的信號比以外的最小信號 比判定為傳播修正因子。換言之，回聲強度估算單元222將在於實質地相同頻率的峰值之間的強度差(振幅差)為處於最小之處的位置之信號比判定為傳播修正因子。在圖12所示的圖形之範例中，回聲強度估算單元222將在顯示於圖12之區域A11中的峰值之間的信號比判定為傳播修正因子。
因此，回聲強度估算單元222可識別由擴音器430所輸出的音頻信號AS的強度。回聲強度估算單元222可識別由擴音器430所輸出的音頻信號AS的頻率。
指定臨界值TS由不小於應變感測元件110的感測極限之信號強度以及不小於磁場感測元件120的感測極限之信號強度來決定。
由於其為聲波，由擴音器430所輸出的音頻信號AS以聲音的速度來傳播。由於其為電磁波，由擴音器430所輸出的磁場信號MS以光的速度來傳播。因此，由擴音器430所輸出的音頻信號AS到達感測單元100的時間係不同於由擴音器430所輸出的磁場信號MS到達感測單元100的時間。結果，相位差發生在由擴音器430所輸出的音頻信號AS和由擴音器430所輸出的磁場信號MS之間。因此，若條件未改變，由擴音器430所輸出的音頻信號AS無法在由擴音器430所輸出的磁場信號MS的基礎上被重現。
相反地，在實施例中，應變感測元件110之頻域信號PD2被輸入到延遲估算單元223。磁場感測元件120之頻 域信號MD2被輸入到延遲估算單元223。延遲估算單元223識別應變感測元件110的頻域信號PD2與磁場感測元件120的頻域信號MD2之間的相位差。因此，延遲估算單元223可識別出由擴音器430所輸出的音頻信號AS與由擴音器430所輸出的磁場信號MS之間的相位差。
由擴音器430所輸出的音頻信號AS之頻率、由擴音器430所輸出的音頻信號AS之強度、以及由擴音器430所輸出的音頻信號AS與由擴音器430所輸出的磁場信號MS之間的相位差可藉由頻域變換單元221的處理、回聲強度估算單元222的處理、以及延遲估算單元223的處理而被識別出來。因此，在由應變感測元件110所得到的音頻信號之外的由擴音器430所輸出的音頻信號AS可被重現。換言之，由擴音器430所輸出的音頻信號AS可在由擴音器430所輸出的磁場信號MS的基礎上被重現。
回聲強度估算單元222的輸出信號ES作為頻域信號被輸入到時域變換單元224。延遲估算單元223的輸出信號DS作為頻域信號被輸入到時域變換單元224。時域變換單元224將輸入信號(頻域信號)變換為時域信號，且在回聲強度估算單元222的輸出信號ES與延遲估算單元223的輸出信號DS的基礎上產生擴音器430輸出之偽揚聲器音頻信號(pseudo-speaker audio signal)PAS。偽揚聲器音頻信號PAS為被估算為擴音器430輸出之偽音頻信號。
偽揚聲器音頻信號PAS被輸入到第一微分電路225。 同樣地，應變感測元件110的輸出信號PD1被輸入到第一微分電路225。第一微分電路225從應變感測元件110的輸出信號PD1減去偽揚聲器音頻信號PAS，並輸出應變感測元件110的輸出信號PD1與偽揚聲器音頻信號PAS之間的差。因此，在應變感測元件110的輸出信號PD1中的偽揚聲器音頻信號PAS被消除。
第一微分電路225的輸出信號DC1被輸入到第二微分電路226。同樣地，磁場感測元件120的輸出信號MD1被輸入到第二微分電路226。
如同上述有關於圖8A及圖8B所說明的，應變感測元件110感測壓力與磁場。因此，有一種情形為第一微分電路225的輸出信號DC1包括磁場信號。
故，第二微分電路226從第一微分電路225的輸出信號DC1減去磁場感測元件120的輸出信號MD1，並輸出第一微分電路225的輸出信號DC1與磁場感測元件120的輸出信號MD1之間的差(輸出信號DC2)。藉此，在第一微分電路225的輸出信號DC1中之磁場感測元件120的輸出信號MD1(由擴音器430所輸出之磁場信號MS和外部磁場)被消除。
藉由此實施例，壓力感測器320可輸出信號，且回聲被抑制。因此，可提供一種個人數位助理400，於此個人數位助理400中，回聲的發生被抑制。
圖13A及13B為說明根據實施例的助聽器之示意圖。圖13A為說明根據實施力的助聽器之立體示意圖。圖 13B為說明根據實施例的助聽器之方塊圖。
如圖13A及13B所示，例如，根據實施例的麥克風410被併入到助聽器460中。顯示於圖13A及圖13B的助聽器460包括麥克風410、擴音器430、電池463、以及放大器465。音圈揚聲器被使用來作為擴音器430。
麥克風410被安裝在助聽器460中，且包括壓力感測器320。放大器465可被包含在壓力感測器320的處理單元220中。麥克風410得到周圍聲音，並輸出音頻信號。麥克風410的音頻信號被輸入到放大器465，且被放大器465放大。由放大器465所放大的音頻信號被輸入到擴音器430。擴音器430經由音孔461將音頻信號輸出到外部。
麥克風410、壓力感測器320、以及擴音器430為如同上述有關於圖7至圖12所說明的。
藉由此實施例，壓力感測器320可輸出信號，且回聲被抑制。因此，可提供一種助聽器460，於此助聽器460中，回聲的發生被抑制。
圖14為說明根據實施例的電話會議(telephone conference)系統之立體示意圖。
如圖14所示，例如，根據實施例的麥克風410被併入到電話會議系統470中。圖14所顯示之電話會議系統470包括麥克風410以及擴音器430。音圈揚聲器被使用來作為擴音器430。
麥克風410被安裝到電話會議系統470中，且包括壓 力感測器320。麥克風410得到周圍聲音，並輸出音頻信號。擴音器430經由音孔471將音頻信號輸出到外部。
麥克風410、壓力感測器320、以及擴音器430為如同上述有關於圖7至圖12所說明的。
藉由此實施例，壓力感測器320可輸出信號，且回聲被抑制。因此，可提供一種電話會議系統470，於此電話會議系統470中，回聲的發生被抑制。
在本案的說明書中，「垂直」及「平行」所指的不僅是嚴格地垂直和嚴格地平行，且亦包括，例如，因為製造過程等等的變量。其係足以為大致上垂直的以及大致上平行的。
在上文中，本發明的實施例參照具體範例被說明。然而，本發明並不侷限於這些具體範例。例如，熟知本領域技術人士可從本發明的習知技術及近似的實務中，適當地選擇壓力感測器310和320之部件的具體配置，例如，磁性層、非磁性層、膜體、以及支撐件。這些實務被包含於本發明的範圍到其類似的效果被獲得的範圍中。
實施例的說明使用壓力感測器310及320被使用於血壓感測器330、個人數位助理400、以及麥克風410的情形來作為範例。然而，壓力感測器310及320的使用並不侷限於這些，且亦可被使用於，例如，免持電話(speakerphone)。
此外，具體範例之任何兩個或多個部件可在技術可行性的範圍中被結合；且這樣的結合被包含在本發明的範圍 到本發明的精神被包含在內的範圍中。
在本發明的精神之內，被熟知本領域的技術人士可設想到各種其它的變化和修改，且應理解的是，這樣的變化和修改亦被包括在本發明的範圍之內。
雖然已描述特定的實施例，但這些實施例僅以範例的方式被呈現，且並非意圖去限制本發明的範圍。事實上，在本文中所描述的新穎實施例可被以多種其他的形式來實施；此外，在不偏離本發明的精神的情況下，本文中所描述之實施例的形式中之各種省略、替代及改變可能被作成。隨附的申請專利範圍及其均等物係意圖去涵蓋將落入本發明的精神及範圍內之這樣的形式或修改。
100‧‧‧感測單元
110‧‧‧應變感測元件
111‧‧‧第一磁性層
112‧‧‧第二磁性層
113‧‧‧第一中間層
120‧‧‧磁場感應元件
121‧‧‧第三磁性層
122‧‧‧第四磁性層
123‧‧‧第二中間層
130‧‧‧基座
130a‧‧‧第一表面
131‧‧‧支撐件
133‧‧‧膜體
133a‧‧‧膜表面
135‧‧‧凹部
139‧‧‧薄膜
141‧‧‧第一電極襯墊
142‧‧‧第二電極襯墊
143‧‧‧第三電極襯墊
144‧‧‧第四電極襯墊
146‧‧‧第一互連
147‧‧‧第二互連
148‧‧‧第三互連
149‧‧‧第四互連

Claims (20)

  1. 一種應變感測器，包括：基座，其包括能夠被變形的膜體；應變感測元件，其係設置在該膜體上，且包括：第一磁性層，其具有第一磁化強度(magnetization)；第二磁性層，其具有第二磁化強度；及第一中間層，其係設置在該第一磁性層和該第二磁性層之間，在該應變感測元件中，該第一磁化強度的方向和該第二磁化強度的方向之間的角度根據應變而改變；磁場感測元件，其係設置在該基座上除了該膜體以外之處，且包括：第三磁性層，其具有第三磁化強度；第四磁性層，其具有第四磁化強度；及第二中間層，其係設置在該第三磁性層和該第四磁性層之間，在該磁場感測元件中，該第三磁化強度的方向和該第四磁化強度的方向之間的角度根據磁場而改變；以及處理單元，其配置來處理該應變感測元件的輸出信號以及該磁場感測元件的輸出信號。
  2. 一種包括應變感測器的壓力感測器，該應變感測器包括：基座，其包括能夠被由壓力變形的膜體；應變感測元件，其係設置在該膜體上，且包括： 第一磁性層，其具有第一磁化強度；第二磁性層，其具有第二磁化強度；及第一中間層，其係設置在該第一磁性層和該第二磁性層之間，在該應變感測元件中，該第一磁化強度的方向和該第二磁化強度的方向之間的角度根據應變而改變；磁場感測元件，其係設置在該基座上除了該膜體以外之處，且包括：第三磁性層，其具有第三磁化強度；第四磁性層，其具有第四磁化強度；及第二中間層，其係設置在該第三磁性層和該第四磁性層之間，在該磁場感測元件中，該第三磁化強度的方向和該第四磁化強度的方向之間的角度根據磁場而改變；以及處理單元，其配置來處理該應變感測元件的輸出信號以及該磁場感測元件的輸出信號。
  3. 如申請專利範圍第2項之壓力感測器，其中，該應變感測元件進一步感測磁場。
  4. 如申請專利範圍第2項之壓力感測器，其中，該處理單元執行從該應變感測元件的輸出信號減去該磁場感測元件的輸出信號之處理。
  5. 如申請專利範圍第2項之壓力感測器，其中，該處理單元包括：強度估算單元，其在該應變感測元件的輸出信號之 強度和該磁場感測元件的輸出信號之強度之間的強度比的基礎上尋找修正因子(correction factor)；延遲估算單元，其尋找根據在該壓力之外的部分壓力之信號與根據該磁場的信號之間的相位差(phase difference)；變換單元，其藉由該強度估算單元的輸出信號和該延遲估算單元的輸出信號來產生偽信號(pseudo-signal)；第一微分電路(differential circuit)，其執行從該應變感測元件的輸出信號減去該偽信號之處理；以及第二微分電路，其執行從該第一微分電路的輸出信號減去該磁場感測元件的輸出信號之處理。
  6. 如申請專利範圍第5項之壓力感測器，其中，根據該磁場的該信號為音圈揚聲器(voice coil speaker)輸出的磁場信號。
  7. 如申請專利範圍第5項之壓力感測器，其中，根據在該壓力之外的該部分壓力之該信號為音圈揚聲器輸出的音頻信號。
  8. 如申請專利範圍第5項之壓力感測器，其中，該強度估算單元將在該應變感測元件的輸出信號之峰值強度(peak intensity)與該磁場感測元件的輸出信號之峰值強度之間的強度比之外的最小強度比設定為該修正因子。
  9. 如申請專利範圍第5項之壓力感測器，其中，該強度估算單元在一頻帶(frequency band)中尋找該強度 比，在該頻帶中，該應變感測元件的輸出信號之強度與該磁場感測元件的輸出信號之強度不小於指定臨界值。
  10. 如申請專利範圍第9項之壓力感測器，其中，該指定臨界值係藉由不小於該應變感測元件的感測極限之信號強度以及不小於該磁場感測元件的感測極限之信號強度來決定。
  11. 如申請專利範圍第2項之壓力感測器，其中，該第一磁性層、該第一中間層、以及該第二磁性層係沿著從該第一磁性層朝向該第二磁性層的第一堆疊方向被堆疊，該第三磁性層、該第二中間層、以及該第四磁性層係沿著從該第三磁性層朝向該第四磁性層的第二堆疊方向被堆疊，該第一磁化強度的方向垂直於該第一堆疊方向，該第二磁化強度的方向垂直於該第一堆疊方向，該第三磁化強度的方向垂直於該第二堆疊方向，且該第四磁化強度的方向垂直於該第二堆疊方向。
  12. 如申請專利範圍第2項之壓力感測器，其中，該第一磁性層、該第一中間層、以及該第二磁性層係沿著從該第一磁性層朝向該第二磁性層的第一堆疊方向被堆疊，該第三磁性層、該第二中間層、以及該第四磁性層係沿著從該第三磁性層朝向該第四磁性層的第二堆疊方向被堆疊， 該第一磁化強度的方向平行於該第一堆疊方向，該第二磁化強度的方向平行於該第一堆疊方向，該第三磁化強度的方向平行於該第二堆疊方向，且該第四磁化強度的方向平行於該第二堆疊方向。
  13. 如申請專利範圍第2項之壓力感測器，其中，該應變感測元件還包括：第一電極，其具有電導率(electrical conductivity)；第二電極，其係設置為從該第一電極分開，且具有電導率，該第一磁性層、該第二磁性層及該第一中間層被設置在該第一電極和該第二電極之間；緩衝層，其係設置在該第一電極與該第二磁性層之間；以及蓋層，其係設置在該第一磁性層和該第二電極之間。
  14. 如申請專利範圍第13項之壓力感測器，其中，該應變感測元件還包括：第一絕緣層，其具有絕緣性質；以及第二絕緣層，其係設置為沿著垂直於從該第一磁性層朝向該第二磁性層的堆疊方向之方向從該第一絕緣層分開，且具有絕緣性質，該緩衝層、該第二磁性層、該第一中間層、該第一磁性層、以及該蓋層被設置在該第一絕緣層和該第二絕緣層之間。
  15. 如申請專利範圍第2項之壓力感測器，其中，該磁場感測元件還包括： 第一電極，其具有電導率；第二電極，其係設置為從該第一電極分開，且具有電導率，該第三磁性層、該第四磁性層及該第二中間層被設置在該第一電極和該第二電極之間；緩衝層，其係設置在該第一電極與該第四磁性層之間；以及蓋層，其係設置在該第三磁性層和該第二電極之間。
  16. 如申請專利範圍第15項之壓力感測器，其中，該磁場感測元件還包括：第一絕緣層，其具有絕緣性質；以及第二絕緣層，其係設置為沿著垂直於從該第三磁性層朝向該第四磁性層的堆疊方向之方向從該第一絕緣層分開，且具有絕緣性質，該緩衝層、該第四磁性層、該第二中間層、該第三磁性層、以及該蓋層被設置在該第一絕緣層和該第二絕緣層之間。
  17. 一種血壓感測器，其包括具有應變感測器的壓力感測器，該應變感測器包括：基座，其包括能夠被由壓力變形的膜體；應變感測元件，其係設置在該膜體上，且包括：第一磁性層，其具有第一磁化強度；第二磁性層，其具有第二磁化強度；及第一中間層，其係設置在該第一磁性層和該第二 磁性層之間，在該應變感測元件中，該第一磁化強度的方向和該第二磁化強度的方向之間的角度根據應變而改變；磁場感測元件，其係設置在該基座上除了該膜體以外之處，且包括：第三磁性層，其具有第三磁化強度；第四磁性層，其具有第四磁化強度；及第二中間層，其係設置在該第三磁性層和該第四磁性層之間，在該磁場感測元件中，該第三磁化強度的方向和該第四磁化強度的方向之間的角度根據磁場而改變；以及處理單元，其配置來處理該應變感測元件的輸出信號以及該磁場感測元件的輸出信號。
  18. 一種麥克風，其包括具有應變感測器的壓力感測器，該應變感測器包括：基座，其包括能夠被由壓力變形的膜體；應變感測元件，其係設置在該膜體上，且包括：第一磁性層，其具有第一磁化強度；第二磁性層，其具有第二磁化強度；及第一中間層，其係設置在該第一磁性層和該第二磁性層之間，在該應變感測元件中，該第一磁化強度的方向和該第二磁化強度的方向之間的角度根據應變而改變； 磁場感測元件，其係設置在該基座上除了該膜體以外之處，且包括：第三磁性層，其具有第三磁化強度；第四磁性層，其具有第四磁化強度；及第二中間層，其係設置在該第三磁性層和該第四磁性層之間，在該磁場感測元件中，該第三磁化強度的方向和該第四磁化強度的方向之間的角度根據磁場而改變；以及處理單元，其配置來處理該應變感測元件的輸出信號以及該磁場感測元件的輸出信號。
  19. 一種個人數位助理，其包括具有壓力感測器的麥克風，該壓力感測器包括應變感測器，該應變感測器包括：基座，其包括能夠被由壓力變形的膜體；應變感測元件，其係設置在該膜體上，且包括：第一磁性層，其具有第一磁化強度；第二磁性層，其具有第二磁化強度；及第一中間層，其係設置在該第一磁性層和該第二磁性層之間，在該應變感測元件中，該第一磁化強度的方向和該第二磁化強度的方向之間的角度根據應變而改變；磁場感測元件，其係設置在該基座上除了該膜體以外之處，且包括： 第三磁性層，其具有第三磁化強度；第四磁性層，其具有第四磁化強度；及第二中間層，其係設置在該第三磁性層和該第四磁性層之間，在該磁場感測元件中，該第三磁化強度的方向和該第四磁化強度的方向之間的角度根據磁場而改變；以及處理單元，其配置來處理該應變感測元件的輸出信號以及該磁場感測元件的輸出信號。
  20. 一種助聽器，其包括具有壓力感測器的麥克風，該壓力感測器包括應變感測器，該應變感測器包括：基座，其包括能夠被由壓力變形的膜體；應變感測元件，其係設置在該膜體上，且包括：第一磁性層，其具有第一磁化強度；第二磁性層，其具有第二磁化強度；及第一中間層，其係設置在該第一磁性層和該第二磁性層之間，在該應變感測元件中，該第一磁化強度的方向和該第二磁化強度的方向之間的角度根據應變而改變；磁場感測元件，其係設置在該基座上除了該膜體以外之處，且包括：第三磁性層，其具有第三磁化強度；第四磁性層，其具有第四磁化強度；及第二中間層，其係設置在該第三磁性層和該第四 磁性層之間，在該磁場感測元件中，該第三磁化強度的方向和該第四磁化強度的方向之間的角度根據磁場而改變；以及處理單元，其配置來處理該應變感測元件的輸出信號以及該磁場感測元件的輸出信號。
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