特開 2022-161573 磁気電気変換素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022161573

(43)【公開日】2022-10-21

(54)【発明の名称】磁気電気変換素子

(51)【国際特許分類】

   H01L 41/06 20060101AFI20221014BHJP

   H01L 41/04 20060101ALI20221014BHJP

   H01L 41/09 20060101ALI20221014BHJP

   H01L 41/113 20060101ALI20221014BHJP

   H01L 41/12 20060101ALI20221014BHJP

   H01L 41/187 20060101ALI20221014BHJP

   H01L 41/20 20060101ALI20221014BHJP

   H01L 41/47 20130101ALI20221014BHJP

   H01L 41/314 20130101ALI20221014BHJP

【ＦＩ】

H01L41/06

H01L41/04

H01L41/09

H01L41/113

H01L41/12

H01L41/187

H01L41/20

H01L41/47

H01L41/314

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021066489

(22)【出願日】2021-04-09

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】野口 隆男

(72)【発明者】

【氏名】岡野 靖久

(57)【要約】

【課題】各振動体の振動の独立性を確保し得る磁気電気変換素子。
【解決手段】固定部の少なくとも一部を間に配置する複数の下部空間が形成される基板と、前記下部空間に対応して設けられ、前記固定部に接続する支持腕部を介して前記下部空間上に振動可能に支持され、磁気電気変換性を有する複数の振動体と、を有し、それぞれの前記下部空間は、対応する前記振動体と前記基板との隙間を介して、前記振動体の上部の空間である上部空間と接続しており、前記固定部における前記振動体の主面に平行であって前記固定部の上端から第１の距離である第１断面の断面積は、前記固定部における前記振動体の主面に平行であって前記固定部の上端から前記第１の距離より長い第２の距離である第２断面の断面積より狭いことを特徴とする磁気電気変換素子。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定部の少なくとも一部を間に配置する複数の下部空間が形成される基板と、
前記下部空間に対応して設けられ、前記固定部に接続する支持腕部を介して前記下部空間上に振動可能に支持され、磁気電気変換性を有する複数の振動体と、を有し、
それぞれの前記下部空間は、対応する前記振動体と前記基板との隙間を介して、前記振動体の上部の空間である上部空間と接続しており、
前記固定部における前記振動体の主面に平行であって前記固定部の上端から第１の距離である第１断面の断面積は、前記固定部における前記振動体の主面に平行であって前記固定部の上端から前記第１の距離より長い第２の距離である第２断面の断面積より狭いことを特徴とする磁気電気変換素子。

【請求項2】

前記固定部の一次共振周波数が、前記振動体の動作する共振周波数よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の磁気電気変換素子。

【請求項3】

前記振動体の動作する振動モードの振動方向と同一の方向に変位する前記固定部の振動モードの基本共振周波数が、前記振動体の動作する共振周波数よりも低い請求項１に記載の磁気電気変換素子。

【請求項4】

前記固定部は、前記固定部における前記振動体の主面に平行である断面の断面積が、前記固定部の前記上端からの距離が小さくなるのに従って遷移的に狭くなる遷移変化部を有する請求項１から請求項３までのいずれかに記載の磁気電気変換素子。

【請求項5】

前記固定部は、前記第１断面を含む第１部分の第１側面と、前記第２断面を含む第２部分の第２側面とを接続する段差面を有する請求項１から請求項３までのいずれかに記載の磁気電気変換素子。

【請求項6】

前記振動体は、圧電体膜と強磁性膜とを含む膜積層部を有する請求項１から請求項５までのいずれかに記載の磁気電気変換素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の振動体を有する磁気電気変換素子に関する。

【背景技術】

【0002】

圧電体と強磁性体とを組み合わせるなどして、磁気電気変換素子を構成する技術が提案されており、磁気電気変換素子を用いた様々なデバイスについて開発が検討されつつある。たとえば、小型で有用な特性を有する磁気電気変換素子として、基板上に磁気電気変換性を有する振動体を、配置するものが提案されている。

【0003】

一方、小型のエネルギー変換部分を、複数組み合わせてエネルギー変換素子を構成することができれば、小型でありながら性能の高いエネルギー変換素子を実現できる可能性がある。しかしながら、磁気電気変換性を有する振動体を、基板上に密集させて複数配置しようとすると、振動体を支える基板が振動して磁気電気変換特性が低下する課題が生じる。また、複数の振動体を近づけて配置しようとすると、互いの振動が伝わることにより、磁気電気変換特性が低下したり、制御が難しくなる課題が生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０―１６９８８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、このような実情を鑑みてなされ、複数の振動体を有する磁気電気変換素子において、各振動体の振動の独立性を確保し得る磁気電気変換素子を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するために、本発明に係る磁気電気変換素子は、
固定部の少なくとも一部を間に配置する複数の下部空間が形成される基板と、
前記下部空間に対応して設けられ、前記固定部に接続する支持腕を介して前記下部空間上に振動可能に支持され、磁気電気変換性を有する複数の振動体と、を有し、
それぞれの前記下部空間は、対応する前記振動体と前記基板との隙間を介して、前記振動体の上部の空間である上部空間と接続しており、
前記固定部における前記振動体の主面に平行であって前記固定部の上端から第１の距離である第１断面の断面積は、前記固定部における前記振動体の主面に平行であって前記固定部の上端から前記第１の距離より長い第２の距離である第２断面の断面積より狭いことを特徴とする。

【0007】

本発明に係る磁気電気変換素子は、固定部の少なくとも一部を間に配置する下部空間に対応させて振動体を配置させることにより、複数の振動体を近づけて配置することが可能である。また、固定部の第１断面の断面積を狭くすることにより、振動体および支持腕部の配置・振動空間を確保しつつ、複数の振動体同士をより近づけて配置することができる。また、第２断面を広くすることにより、固定部の剛性を高めて固定部の振動を防止し、各振動体の振動の独立性を確保することができ、良好な磁気電気変換特性を得ることができる。

【0008】

また、たとえば、前記固定部の一次共振周波数が、前記振動体の動作する共振周波数よりも低くてもよい。

【0009】

このような磁気電気変換素子は、振動体の動作に起因する固定部の共振を防止することにより、振動体を支える固定部の振動を効果的に防止することができ、良好な磁気電気変換特性を得ることができる。

【0010】

また、たとえば、前記振動体の動作する振動モードの振動方向と同一の方向に変位する前記固定部の振動モードの基本共振周波数が、前記振動体の動作する共振周波数よりも低くてもよい。

【0011】

このような磁気電気変換素子は、振動体の動作に起因する固定部の共振を防止することにより、振動体を支える固定部の振動を特に効果的に防止することができ、良好な磁気電気変換特性を得ることができる。

【0012】

また、たとえば、前記固定部は、前記固定部における前記振動体の主面に平行である断面の断面積が、前記固定部の前記上端からの距離が小さくなるのに従って遷移的に狭くなる遷移変化部を有してもよい。

【0013】

遷移変化部を有する固定部は、固定部の断面積が上下方向で急激に変化することを防止し、固定部の剛性を全体的かつ効果的に高めることができる。

【0014】

また、たとえば、前記固定部は、前記第１断面を含む第１部分の第１側面と、前記第２断面を含む第２部分の第２側面とを接続する段差面を有してもよい。

【0015】

このような段差面を有する形状とすることにより、第１断面と第２断面とを有する固定部を、エッチングなどによって比較的容易に形成できるため、このような固定部を有する基板は、生産性が良好である。

【0016】

前記振動体は、圧電体膜と強磁性膜とを含む膜積層部を有してもよい。

【0017】

圧電体膜と強磁性膜を含む膜積層部を有する振動体は、小型で良好な磁気電気変換性を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る磁気電気変換素子の部分平面図である。

【図2】図２は、図１に示す磁気電気変換素子に含まれる１つの振動体の周辺を拡大した拡大平面図である。

【図3】図３は、図２に示すIII－III線に沿う断面図である。

【図4】図４は、図２に示すIV－IV線に沿う断面図である。

【図5】図５は、磁気電気変換素子における固定部と振動体の形状を模式的に表す概念図である。

【図6】図６は、第２実施形態に係る磁気電気変換素子における固定部と振動体の形状を模式的に表す概念図である。

【図7】図７は、第３実施形態に係る磁気電気変換素子における固定部と振動体の形状を模式的に表す概念図である。

【図8】図８は、第４実施形態に係る磁気電気変換素子における固定部と振動体の形状を模式的に表す概念図である。

【図9】図９は、第５実施形態に係る磁気電気変換素子における固定部と振動体の形状を模式的に表す概念図である。

【図10】図１０は、第６実施形態に係る磁気電気変換素子における固定部と振動体の形状を模式的に表す概念図である。

【図11】図１１は、第７実施形態に係る磁気電気変換素子における固定部と振動体の形状を模式的に表す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき詳細に説明する。

【0020】

第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る磁気電気変換素子３０の部分平面図である。図１に示すように、磁気電気変換素子３０は、固定部４１を間に配置する複数の下部空間４０ｂが形成される基板４０と、各下部空間４０ｂに対応して設けられ、磁気電気変換性を有する複数の振動体７０とを有する。なお、図１～図４および図５（a）では、説明の都合上、図５（ｂ）に示されるカバー部９０については図示を省略している。

【0021】

図１に示すように、基板４０には、上方（Ｚ軸正方向）から見て略矩形の上方開口を有する下部空間４０ｂが、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って複数形成してある。それぞれの下部空間４０ｂは、Ｘ軸方向に関しては固定部４１によって仕切られており、Ｙ軸方向に関しては接続部４８によって仕切られている。基板４０の枠部４９（図５（ｂ）参照）は、基板４０の外周部を構成する。

【0022】

振動体７０は、それぞれの下部空間４０ｂの上方開口の一部を塞ぐように配置されている。図２は、図１に示す振動体７０の一つおよびその周辺部分を拡大して示す拡大平面図であり、図３および図４は、それぞれ図２における断面線ＩＩＩ－ＩＩＩおよび断面線ＩＶ－ＩＶに沿う断面図である。なお、図２～図４では、図１では図示を省略している振動体７０の詳細構造についても図示してある。

【0023】

図２および図３に示すように、振動体７０は、固定部４１に接続する支持腕部８０を介して、下部空間４０ｂの上に振動可能に支持されている。図２および図４に示すように、振動体７０と基板４０の固定部４１および接続部４８との間には隙間９４が形成されている。図４に示すように、それぞれの下部空間４０ｂは、その下部空間４０ｂに対応して設けられる振動体７０と基板４０との隙間９４を介して、振動体７０の上部（Ｚ軸正方向側）の空間である上部空間９０ａと接続している。

【0024】

図１に示すように、磁気電気変換素子３０は、複数の振動体７０を電極膜（後述する第１取出電極膜５０ａや第２取出電極膜５０ｂ）および配線部９６によって電気的に接続するアレー素子を構成している。図１に示す磁気電気変換素子３０は、複数の振動体７０を２次元方向に配列した２Dアレー素子であるが、磁気変換素子としては２Dアレー素子のみには限定されず、複数の振動体７０を１次元方向（たとえばX軸方向）に配列した１Dアレー素子や、複数の振動体７０を立体的に配置した３Dアレー素子などであっても構わない。３Dアレー素子である磁気変換素子は、たとえば、図１に示す磁気電気変換素子３０を上下方向（Z軸方向）に複数積層して構成することができる。

【0025】

磁気電気変換素子３０が有する振動体７０は、後述する図３に示すように、圧電体膜中央部７２や強磁性膜７３等を含み、磁気エネルギーと電気エネルギーとを変換する磁気電気変換性を有する。図１に示す磁気電気変換素子は、たとえば電磁場の変動を伴う入力エネルギーを効果的に吸収して磁気電気変換を行い、高い電気的な出力を得ることができる。また、磁気電気変換素子は、たとえば、電気的な入力エネルギーを、磁場変動のような出力信号に効率的に変換することができる。

【0026】

磁気電気変換素子３０は、電源や電気／電子回路と接続され、回路基板に搭載するかパッケージされることにより、エネルギー変換デバイスや磁気センサなどの電子デバイスを構成する。磁気電気変換素子３０の適用例としては、たとえば磁気を検出する小型の高感度磁気センサや、高感度磁気アンテナや、小型デバイスにおける非接触給電システムの送電部や受電部などが挙げられるが、特に限定されない。

【0027】

なお、図１から図５に示す磁気電気変換素子３０の説明では、振動体７０の両側にある２つの支持腕部８０を繋ぐ方向をX軸方向、基板４０の下部空間４０ｂと振動体７０の主面７０ａ（図５（ｂ）参照）の法線方向をZ軸方向、X軸方向およびZ軸方向に垂直な方向をY軸方向として説明を行う。ただし、磁気電気変換素子３０においては、Ｘ軸方向およびＹ軸方向が水平方向に一致している必要はなく、Z軸方向が水平方向に一致するように配置されてもよく、Z軸方向が水平面に対して斜めになるように配置されてもよい。

【0028】

図２に示すように、磁気電気変換素子３０における１つの振動体７０と下部空間４０ｂとの組み合わせ部分は、全体として略矩形の平面視形状を有する領域に配置される。振動体７０は、Ｘ軸とＹ軸とを含む平面に沿って形成してあり、略矩形の平面視形状を有する。

【0029】

図３は、図２に示すIII－III線に沿う断面図である。図３に示すように、磁気電気変換素子３０におけるＺ軸方向の最下層には、基板４０が存在する。基板４０は、Ｚ軸方向から見て振動体７０に重複する部分に、下部空間４０ｂを有する。下部空間４０ｂのＺ軸上方に位置する振動体７０は、下部金属膜中央部７４と、下部金属膜中央部７４の上に位置する圧電体膜中央部７２と、圧電体膜中央部７２の上に位置する強磁性膜７３とを含む膜積層部を有する。

【0030】

振動体７０の膜積層部は、圧電体膜中央部７２が下部金属膜中央部７４と強磁性膜７３とで挟まれた状態で積層してある。そのため、圧電体膜中央部７２には、下部金属膜中央部７４と強磁性膜７３とを介して、電圧の印加が可能である。もしくは、圧電体膜中央部７２で発生した電荷を、下部金属膜中央部７４と強磁性膜７３とを介して、取り出し可能となっている。

【0031】

また、振動体７０では、強磁性膜７３が外部磁場等の影響を受けて変形および振動することができ、圧電体膜中央部７２も強磁性膜７３と伴に変形および振動することにより電荷は生じ、これを下部金属膜中央部７４と強磁性膜７３とを介して、取り出し可能となっている。また、振動体７０では、圧電体膜中央部７２に電圧を印加して変形および振動を生じさせ、強磁性膜７３を圧電体膜中央部７２と伴に変形および振動させることにより、磁場変動を生じさせることができる。このように、振動体７０は、磁気電気変換性を有する。

【0032】

図３に示すように、支持腕部８０は、振動体７０のX軸方向両端に接続している。支持腕部８０の一端は振動体７０に接続しており、支持腕部８０の他端は固定部４１の上端４１ａに固定される。これにより、支持腕部８０は、基板４０の固定部４１aに対して、振動体７０を振動可能に連結する。図３に示すように、支持腕部８０は、下部金属膜端部８４および圧電体膜端部８２を含む。

【0033】

図３に示すように、下部金属膜は、振動体７０の下部金属膜中央部７４と、支持腕部８０の一部である下部金属膜端部８４とを一体的に有する。図２に示す平面視において、下部金属膜中央部７４は、下部空間４０ｂの上方開口よりも小さい略矩形の形状を有する。したがって、下部金属膜中央部７４と、下部空間４０ｂの上方開口との間には、隙間９４（図２および図４参照）が形成される。

【0034】

また、図３に示すように、下部金属膜の下部金属膜端部８４は、下部金属膜中央部７４のＸ軸方向の両端に位置し、図２に示す平面視において、中央部分５０ｂよりもＹ軸方向の幅が小さい略矩形の形状を有する。下部金属膜は、上記のような形状を有するため、図３に示す断面において、下部空間４０ｂの上部開口を、Ｘ軸方向に掛け渡すように存在している。そして、下部金属膜における下部金属膜端部８４の一部が、基板４０の固定部４１の上端４１aに接続し、固定されている。

【0035】

一方で、図４は、図２のIV－IV線に沿う断面図である。図４では、下部金属膜中央部７４の断面のみが現れ、基板４０の固定部に接続する下部金属膜端部８４が現れない。そのため、図４に示す断面においては、下部金属膜中央部７４を含む振動体７０が、下部空間４０ｂのＺ軸上方において、浮遊しているように見える。下部空間４０ｂの上方に配置される振動体７０は、振動体７０２に含まれる各膜の応力の不均衡によって、反りが発生する場合があるが、その反りは小さいほうが、磁気電気変換素子３０内でのエネルギー伝達ロスを小さくする観点で好ましい。

【0036】

図３に示すように、圧電体膜中央部７２は、下部金属膜中央部７４のＺ軸方向の上方に位置し、下部金属膜中央部７４と同じか、下部金属膜中央部７４より若干小さい略矩形の平面視形状を有する。図２では、圧電体膜中央部７２の平面寸法（Ｘ－Ｙ平面上の面積）が、下部金属膜中央部７４の平面寸法よりも小さくなっているが、圧電体膜中央部７２の平面寸法は、下部金属膜中央部７４と同程度の大きさであってもよい。図３に示すように、圧電体膜は、圧電体膜中央部７２に加えて、圧電体膜中央部７２の両端に接続しており下部金属膜端部８４の上に位置する圧電体膜端部８２を有する。圧電体膜端部８２は、下部金属膜端部８４と同じく、支持腕部８０の一部を構成する。

【0037】

また、図３に示すように、圧電体膜中央部７２のＺ軸方向の上方には、強磁性膜７３が存在し、図２に示すように、この強磁性膜７３も、略矩形の平面視形状を有する。そして、強磁性膜７３の平面寸法は、圧電体膜中央部７２の平面寸法よりも、さらに若干小さくなっている。強磁性膜７３の平面寸法を、圧電体膜中央部７２よりも小さくすることで、磁気電気変換素子３０の耐久性が向上する傾向となる。ただし、強磁性膜７３の平面寸法は、圧電体膜中央部７２の平面寸法と同程度であってもよい。

【0038】

また、図３に示すように、一方（X軸負方向側）の下部金属膜端部８４には、第１取出電極膜５１の先端が接続してある。この第１取出電極膜５１の後端は、X軸負方向側に隣接する振動体７０の強磁性膜７３に接続する第２取出電極膜５３などに接続され、図１に示すようなアレー素子を構成する。

【0039】

さらに、図３に示すように、他方（X軸正方向側）の下部金属膜端部８４は、圧電体膜の一部と共に、絶縁膜５４で覆われている。そして、絶縁膜５４の上をＸ軸方向に掛け渡すように、第２取出電極膜５３が形成してあり、第２取出電極膜５３の先端は、強磁性膜７３に接続してある。この第２取出電極膜５３後端には、X軸正方向側に隣接する振動体７０の下部金属膜端部８３に接続する第１取出電極膜５１などに接続され、図１に示すようなアレー素子を構成する。なお、絶縁膜５４があるため、第２取出電極膜５３は、図３および図２に示す下部金属膜５０に対しては、絶縁されている。

【0040】

図１に示すように、基板４０に形成される複数の下部空間４０ｂは、Ｘ軸方向に関しては、固定部４１によって分けられている。図５（ａ）および図５（ｂ）は、図１に示す磁気電気変換素子３０において、X軸方向に並ぶ一列の振動体７０の周辺部分を拡大して表した模式図である。図５（ａ）はＺ軸正方向側から見た平面図であり、図５（ｂ）はＸＺ平面に平行な断面による断面図である。なお、図５（ａ）および図５（ｂ）では、図２～図４と比較して、振動体７０等の形状などを簡略化して表示している。

【0041】

また、図５（ａ）に示すように、基板４０における固定部４１の上端４１ａには、X軸負方向側に隣接する振動体７０に接続する支持腕部８０と、X軸正方向側に隣接する振動体７０に接続する支持腕部８０とが固定されている。これにより、固定部４１は、支持腕部８０を介して振動体７０を振動可能に支持する。

【0042】

図５（ｂ）に示すように、固定部４１は、振動体７０の主面７０ａに垂直であってＸ軸方向に平行な断面（縦断面）において、略台形の形状を有する。図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示す固定部４１の断面形状を拡大して表したものである。

【0043】

図５（ｃ）に示すように、固定部４１において、振動体７０の主面７０ａ（ＸＹ平面に平行）に平行であって固定部４１の上端４１ａから第１の距離Ｌである第１断面４２の断面積は、振動体７０の主面７０ａに平行であって固定部４１の上端４１ａから第１の距離Ｌ１より長い第２の距離Ｌ２である第２断面４３より狭い。

【0044】

すなわち、固定部４１は、振動体７０の主面７０ａに平行である断面の断面積が、固定部４１の上端４１ａからの距離が小さくなるのに従って遷移的に狭くなる遷移変化部を有する。図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように、固定部４１は、固定部４１の全体が遷移変化部となっており、固定部４１の断面が台形形状となっている。ただし、上端４１ａからの距離が小さくなるのに従って断面積が狭くなる遷移変化部は、固定部４１の高さ方向の一部のみに形成されていてもよい。

【0045】

固定部４１の側面４１ｂのＺ軸方向に対する傾斜角度は特に限定されないが、たとえば１度～１５度とすることが好ましく、３度～１０度とすることが特に好ましい。固定部４１の形状をこのようにすることにより、複数の振動体７０同士を近づけて配置しつつ、固定部４１の剛性を高めて固定部４１の振動を防止し、各振動体７０の振動の独立性を確保することができる。なお、図５に示す基板４０の枠部４９の一部も、支持腕部８０が接続している部分については、固定部４１の一種であると考えてもよい。

【0046】

（圧電体膜）
圧電体膜中央部７２および圧電体膜端部８２を有する圧電体膜は、圧電材料で構成してあり、圧電効果または逆圧電効果を奏する。圧電効果とは、外力（応力）が加わることで電荷を発生する効果を意味し、逆圧電効果とは、電圧を加えることで歪が発生する効果を意味する。このような効果を奏する圧電材料としては、水晶、ニオブ酸リチウム、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ：（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ_３）、ジルコン酸チタン酸バリウムカルシウム（ＢＣＺＴ：（Ｂａ，Ｃａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、などが例示される。

【0047】

本実施形態では、上記の圧電材料のうち、特に、ＰＺＴ、ＫＮＮ、およびＢＣＺＴなどのペロブスカイト構造を有する圧電材料を用いることが好ましい。圧電体膜として、ペロブスカイト構造の圧電材料を使用することで、優れた圧電特性と、高い信頼性と、を両立して得ることができる。なお、圧電体膜１０を構成する上記の圧電材料には、特性を改善するために、適宜他の元素が添加してあっても良い。

【0048】

圧電体膜中央部７２を含む圧電体膜の厚みは、たとえば０．５～１０μｍとすることができる。圧電体膜の厚みは、たとえば、断面写真を画像解析することで求められる。すなわち、圧電体膜の厚みは、面内方向で３点以上の箇所で計測を行い、その平均値として算出することが好ましい。なお、圧電体膜としては、厚みのばらつきが±５％以下と少ないものを用いることが好ましい。

【0049】

圧電体膜は、エピタキシャル成長膜であってもよい。エピタキシャル成長膜とは、単結晶基板上でエピタキシャル成長した膜を意味する。ここで、エピタキシャル成長とは、成膜の際に、膜の結晶が、下地材料の結晶格子に整合する形で、膜厚方向（Ｚ軸方向）および面内方向（Ｘ軸およびＹ軸方向）に揃いながら成長することをいう。そのため、エピタキシャル成長膜である圧電体膜１０は、成膜中の高温状態においては、結晶が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の３軸すべての方向において揃って配向した状態の結晶構造をとり（エピタキシャル膜）、成膜後の室温状態においては、結晶粒界がほとんど形成されず、単結晶に近い（完全な単結晶ではない）結晶構造を有する（エピタキシャル成長（した）膜）。

【0050】

圧電体膜がＰＺＴのエピタキシャル成長膜である場合には、正方晶の２種のドメインと、菱面体晶のドメインとの計３種のドメインを含むことが好ましい。一方、圧電体膜がＫＮＮのエピタキシャル成長膜である場合には、斜方晶の２種のドメインと、単斜晶の１種のドメインと（計３種のドメイン）を有することが好ましい。また、圧電体膜がＢＣＺＴのエピタキシャル成長膜である場合には、正方晶の２種のドメインと、斜方晶の２種のドメインと（計４種のドメイン）を有することが好ましい。

【0051】

なお、圧電体膜としては、エピタキシャル成長した膜でなくてもよく、エピタキシャル成長以外の薄膜法によって形成されたＰＺＴ、ＫＮＮ、およびＢＣＺＴなどの圧電体薄膜であってもよい。

【0052】

（強磁性膜）
強磁性膜７３は、たとえば、軟磁性高磁歪膜で構成することが好ましく、外部から磁場や電磁波、超音波などが印加されると磁歪効果により歪みを発生させる。軟磁性高磁歪膜とは、保磁力Ｈ_Ｃやしきい磁場Ｈ_ＴＨが低い軟磁性体で構成されており、かつ、飽和磁歪λ_MAXが５ｐｐｍ以上の膜であることが好ましい。飽和磁歪λ_ＭＡＸは、より好ましくは１０ｐｐｍ以上である。なお、軟磁性体は、飽和磁歪λ_ＭＡＸが１ｐｐｍ以下の低磁歪材料であることが一般的であるが、本実施形態の強磁性膜７３は、軟磁性体であり、かつ、高磁歪特性を有することが重要である。

【0053】

上記のような特徴を有する軟磁性体としては、たとえば、鉄（Ｆｅ）－コバルト（Ｃｏ）－ケイ素（Ｓｉ）－ホウ素（Ｂ）合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｂ合金、Ｆｅ－クロム（Ｃｒ）－Ｓｉ－Ｂ合金、Ｆｅ－ニッケル（Ｎｉ）－モリブデン（Ｍｏ）－Ｂ合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－銅（Ｃｕ）－ニオブ（Ｎｂ）合金、Ｃｏ－Ｆｅ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｂ―Ｍｏ合金などが挙げられる。

【0054】

また、本実施形態において、軟磁性高磁歪膜の保磁力Ｈ_Ｃは、２５００Ａ／ｍ未満とすることが好ましい。保磁力Ｈ_Ｃが低ければ低いほど、磁気電気変換素子３０における磁電効果の応答性が向上する。ただし、保磁力Ｈ_Ｃを０Ａ／ｍとすることは困難であり、保磁力Ｈ_Ｃの下限値は、製造時に使用する成膜装置の仕様にも依存する。軟磁性高磁歪膜の保磁力Ｈ_Ｃは、１Ａ／ｍ以上、２５００Ａ／ｍ未満とすることがより好ましく、１Ａ／ｍ以上、１５００Ａ／ｍ以下とすることがさらに好ましい。

【0055】

さらに、軟磁性高磁歪膜のしきい磁場Ｈ_ＴＨは、１Ａ／ｍ以上、５００Ａ／ｍ未満とすることがより好ましく、１Ａ／ｍ以上、３５０Ａ／ｍ以下とすることがさらに好ましい。なお、本実施形態において、しきい磁場Ｈ_ＴＨとは、軟磁性高磁歪膜に０．１ｐｐｍの磁歪が発生する磁場を意味する。加えて、軟磁性高磁歪膜の磁場感度ｄλ／ｄＨは、１０ｐｐｂ・ｍ・Ａ^－１以上であることが好ましく、１５ｐｐｂ・ｍ・Ａ^－１以上であることがより好ましい。なお、本実施形態において、磁場感度ｄλ／ｄＨは、バイアス磁場として５００Ａ／ｍの直流磁場を印加した環境下における磁歪の変化量を意味する。

【0056】

強磁性膜７３は、非晶質相と結晶相とを含むことが好ましい。また、非晶質層と結晶層を含む強磁性膜７３は、含まれる結晶相のほとんどが、面心立方構造（ｆｃｃ）を有することがより好ましい。ただし、この場合でも、少なくとも一部の結晶相に、体心立方構造（ｂｃｃ）の結晶相が混じっていてもよい。

【0057】

強磁性膜７３の厚みは、好ましくは０．１～５μｍの範囲内である。なお、強磁性膜７３の厚みは、圧電体膜中央部７２の厚みと同様にして測定される。強磁性膜７３の厚みも、面内方向のばらつきが小さく、圧電体膜中央部７２の厚みと同程度のばらつきを有するものを用いることができる。本実施形態では、圧電体膜中央部７２の厚みに対する強磁性膜７３の厚みの比率（圧電体膜中央部７２の厚み／強磁性膜７３の厚み）は、好ましくは、１／１０～１０の範囲内である。

【0058】

（基板）
磁気電気変換素子３０における基板４０は、少なくとも積層体３２を支持する絶縁部材などで構成される。たとえば、基板４０としては、積層体３２の圧電体膜１０をエピタキシャル成長させる際に使用する単結晶基板や、積層体３２を構成する部分を薄膜法などによる積層する際の基板を用いてもよい。基板４０の材質は、Ｓｉ、ＭｇＯ、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）などの各種単結晶から選択することができ、特に、表面がＳｉ（１００）面の単結晶となっているシリコン基板とすることが好ましい。

【0059】

下部金属膜中央部７４および下部金属膜端部８４を有する下部金属膜は、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌなどの導電性金属膜で構成される。圧電体膜がエピタキシャル成長膜である場合、下部金属膜もエピタキシャル成長膜であることが好ましい。エピタキシャル成長膜である下部金属膜としては、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕなどの面心立方構造の金属薄膜か、ＳｒＲｕＯ_３（ＳＲＯ）やＬａＮｉＯ_３などのペロブスカイト型構造の酸化物導電体膜とすることが好ましい。このような金属薄膜および酸化物導電体薄膜は、単結晶の基板上にエピタキシャル成長させることができ、これにより、下部金属膜もエピタキシャル成長膜とすることができる。また、下部金属膜は、上記の金属薄膜と上記の酸化物導電体膜とを積層して構成してもよい（例えば、Ｐｔ電極／ＳｒＲｕＯ_３など）。この場合（複数積層の場合）、下部金属膜の圧電体膜側（すなわちＺ軸方向の上方）には、酸化物導電体膜が存在することが好ましい。そして、下部金属膜の平均厚みは、全体として、３ｎｍ～２００ｎｍとすることが好ましい。

【0060】

なお、変形例に係る振動体として、図３に示す強磁性膜７３と圧電体膜中央部７２との間に、上部電極膜が形成してあるものも考えられる。圧電体膜中央部７２と強磁性膜７３との間に上部電極膜を形成する場合、上部電極膜は、たとえば下部金属膜中央部７４と同様の材質および厚みとすることができる。

【0061】

図１～図４に示す第１取出電極膜５１および第２取出電極膜５３は、導電性を有する膜で構成され、材質や厚みは特に限定されない。たとえば、第１取出電極膜５１および第２取出電極膜５３は、Ｐｔのほか、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌなどの導電性金属を含むことができる。図１～図４に示す絶縁膜５４は、電気絶縁性を有する膜で構成され、材質や厚みは特に限定されない。たとえば、絶縁膜５４の材質に関しては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ポリイミドなどを用いることができる。

【0062】

なお、変形例に係る振動体として、図２に示す振動体７０とは異なり、下部金属膜中央部７４および下部金属膜端部８４のＺ軸方向の下方（すなわち、基板４０と下部金属膜との間）に、バッファ層が形成してあるものも考えられる。基板４０と下部金属膜との間にバッファ層が形成してあることで、バッファ層より上層に位置する膜のエピタキシャル成長を促進させることが可能である。また、バッファ層は、基板４０に下部空間４０ｂを形成する際に、エッチングストッパ層としても機能する。バッファ層を形成する場合、その厚みは、５ｎｍ～１００ｎｍとすることが好ましい。

【0063】

図１～図５に示す磁気電気変換素子３０では、振動体７０が、特定の周波数の振動モードを有する振動子として機能する。すなわち、振動体７０は、Ｘ-Ｙ平面に沿って振動体７０が伸縮する面内伸縮を生じることができ、面内方向の伸縮振動が可能である。なお、振動体７０は、面内伸縮だけでなく、Ｚ軸方向において振動体７０が伸縮する面外伸縮も生じることもできる。

【0064】

振動体７０と固定部４１とを接続する支持腕部８０は、振動体７０で生じる面内伸縮を妨げないように、振動体７０に対して剛性の低い形態であることが好ましい。図２に示すように、たとえば、支持腕部８０のＹ軸方向幅は、振動体７０のＹ軸方向幅に対して狭くする。あるいは、支持腕部８０のＺ軸方向厚みは、振動体７０のＺ軸方向厚みに対して小さくする。支持腕部８０の厚みと幅の積は、振動体７０のそれに対して９０％よりも小さいことが好ましく、７５％よりも小さいことがより好ましい。このように構成することによって、大きな振幅の面内伸縮振動を誘起でき、磁気電気変換素子３０の出力をより大きくすることができる。

【0065】

また、支持腕部８０のＸ軸方向の長さは、振動体７０の動作する振動波長の１／４程度であることが好ましい。このような長さとすることで、エネルギーが振動体７０に効率的に閉じ込められ、磁気電気変換素子３０の出力をより大きくできるとともに、複数の振動体７０相互の干渉を抑制することができる。

【0066】

また、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示す固定部４１の一次共振周波数は、振動体７０の動作する共振周波数よりも低いことが、固定部４１の振動を防止し、各振動体７０の振動の独立性を確保する観点から好ましい。また、振動体７０の動作する振動モードの振動方向と同一の方向に変位する固定部４１の振動モードの基本共振周波数が、振動体７０の動作する共振周波数より低いことも、複数の振動体７０相互の干渉を抑制する観点から好ましい。

【0067】

以下、図１～５に示す磁気電気変換素子３０の製造方法の一例について説明する。

【0068】

磁気電気変換素子３０の製造では、まず、シリコン基板などの成膜用基板の上に、下部金属膜中央部７４および下部金属膜端部８４となる下部金属膜と、圧電体膜中央部７２および圧電体膜端部８２となる圧電体膜と、強磁性膜７３とを、成膜する。下部金属膜と、圧電体膜と、強磁性膜との成膜方法としては、蒸着法、スパッタリング法、ゾルゲル法、ＣＶＤ法、ＰＬＤ法などの物理的または化学的な方法を用いることができる。また、下部金属膜、圧電体膜および強磁性膜の少なくとも一部をエピタキシャル成長で成膜するような場合には、スパッタリング法を用いることが好ましい。また、強磁性膜を軟磁性高磁歪膜などで構成される磁性膜とする場合は、スパッタリング法、真空蒸着法、ＰＬＤ法、イオンビーム蒸着法（ＩＢＤ法）などといった真空堆積法により形成することができ、スパッタリング法により形成することが好ましい。

【0069】

さらに、成膜用基板に成膜された下部金属膜、圧電体膜および強磁性膜７３については、図２～図４に示すようなパターンとなるように、パターニング加工を施す。パターニング加工は、フォトエッチングやレーザードライエッチングなどの各種エッチング法、もしくは、リフトオフ法で行うことができる。

【0070】

パターニング加工を施した後には、第１取出電極膜５１および第２取出電極膜５３と、絶縁膜５４とを、図２～図４に示すような所定のパターンで形成する。また、成膜用基板の一部を、Ｄｅｅｐ－ＲＩＥ法などのドライエッチングや、異方性ウェットエッチングなどの方法により除去し、下部空間４０ｂを有する基板４０を形成する。なお、上記のエッチングにより成膜用基板をすべて除去してもよい。この場合、成膜用基板から剥がされた振動体７０、支持腕部８０および取出電極膜５１、５３等を、別部材として用意した基板４０に固定してもよい。さらに、図５（ｂ）に示すようなカバー部９０を基板４０の上面に接合し、図１～図５に示す磁気電気変換素子３０が得られる。なお、カバー部９０は、主として振動体７０および上部空間９０ａを保護するために設けられるが、磁気電気変換素子３０が装置内部に配置されるような場合は無くてもよい。

【実施例0071】

以下、実施例を用いて第１実施形態に係る磁気電気変換素子３０をさらに詳細に説明する。ただし、磁気電気変換素子３０は実施例のみに限定されるものではない。

【0072】

（実施例１）
実施例１に係る磁気電気変換素子３０として、図１および図５に示すような複数の振動体７０を、基板４０に形成される複数の下部空間４０ｂの上に配置したアレー型の素子を作製した。磁気電気変換素子３０に含まれる複数の振動体７０は、全て同じ形状であり、各振動体７０において、振動体７０のＸ軸方向の幅を２００μｍとし、振動体７０のＹ軸方向の幅を２００μｍとした。

【0073】

各振動体７０は、エピタキシャル成長させて成膜したPZTからなる圧電体膜中央部７２と、結晶相と非晶質相とを有するFｅ－Ｃｏ－Ｓｉ－Ｂ合金からなる強磁性膜７３とを含む膜積層体により構成した。圧電体膜中央部７２の厚みは１μｍであり、強磁性膜７３の厚みは０．５μｍであった。図５（ｃ）に示す固定部４１の高さ（基板４０のＺ軸正方向側の面から固定部４１の上端４１ａまでの距離）は３００μｍであった。

【0074】

実施例１に係る磁気電気変換素子３０に含まれる振動体７０の数は４５とし、４５個の振動体７０を、X軸方向およびY軸方向に沿って配列し、各振動体７０を直列に配線した。磁気電気変換素子３０の全体寸法は、１ｃｍ×１ｃｍであった。

【0075】

実施例１では、図５（ｃ）に示す固定部４１の側面４１ｂを、Ｚ軸方向から５度（狙い角度）傾いた角度に形成した。側面４１ｂの傾きは、基板４０の裏面（Ｚ軸負方向側の面）からＤｅｅｐ－ＲＩＥ法によってシリコン深堀りエッチングを行う際に、エッチングにおける既知の調整方法である保護膜形成とシリコンエッチングの出力及び時間を調整することにより、形成した。固定部４１の側面４１ｂの形状は、実施例に係る試料と同時に作成した試料の一部を取り出し、断面を操作顕微鏡で観察することにより測定した。

【0076】

比較例に係る磁気電気変換素子として、基板における固定部の形状のみが異なり、その余の部分が同じ磁気電気変換素子を作製した。比較例に係る磁気電気変換素子は、固定部の断面が長方形であり、固定部の側面がＺ軸方向と略平行に立ち上がる点のみが、実施例に係る磁気電気変換素子３０とは異なる。

【0077】

（形状評価）
実施例１に係る磁気電気変換素子３０における基板４０の固定部４１の形状を測定した。固定部４１のXＺ断面による断面形状は、図５（ｃ）に示すような略台形となっていた。固定部４１の側面４１ｂのＺ軸方向に対する傾斜角度は５度（誤差±１度）であった。固定部４１のＸ軸方向幅は、支持腕部８０が固定される上端４１ａと同じ高さにおいて１００μｍであり、基板４０のＺ軸負方向端部と同じ高さである下端４１ｃにおいて１５０μｍであった。また、固定部４１のY軸方向の長さは、上端４１ａおよび下端４１ｃのいずれの高さでも３００μｍであった。

【0078】

すなわち、実施例１に係る磁気電気変換素子３０では、上端４１ａから第１の距離Ｌ１（Ｌ１＝０μｍ）である第１断面４２の断面積は３０００μｍ^２であり、上端４１ａから第２の距離Ｌ２（Ｌ２＝３００μｍ）である第２断面４３の断面積は、４５００μｍ^２であった。このように、実施例１に係る磁気電気変換素子３０の固定部４１は、振動体７０の主面７０ａに平行である断面の断面積が、固定部４１の上端４１ａからの距離が小さくなるのに従って遷移的に狭くなることが確認された。

【0079】

一方、比較例１に係る磁気電変換素子では、固定部の断面形状は略長方形であり、固定部の側面のZ軸方向に対する傾斜角度は０度（誤差±１度）であった。また、比較例１に係る磁気電変換素子では、振動体の主面７０ａに平行である断面の断面積は、固定部の上端と下端で同じ３０００μｍ^２であった。

【0080】

（共振周波数の測定）
実施例１に係る磁気電気変換素子３０と、比較例１に係る磁気電気変換素子について、振動体７０の振動特性を、インピーダンスアナライザにより測定した。その結果、実施例１、比較例１のいずれの振動体７０も、動作する共振周波数が５ＭＨｚであり、拡がり振動で弾性波振動するバルク弾性波振動子であることが確認できた。振動体７０において拡がり振動で弾性波振動する振動モードの振動方向は、面内水平方向であった。

【0081】

実施例１に係る磁気電気変換素子３０において、固定部４１の一次共振周波数（固有周波数）は１２０ＫＨｚであったため、振動体７０の動作する共振周波数であるが５ＭＨｚより低い値であることが確認された。また、固定部４１の一次共振周波数は、振動体７０の動作する振動モードと同一の方向である面内水平方向に変位する振動モードであった。したがって、実施例１に係る磁気電気変換素子３０において、振動体７０の動作する振動モードの振動方向と同一の方向に変位する固定部４１の振動モードの基本共振周波数（１２０ＫＨｚ）が、振動体７０の動作する共振周波数（５ＭＨｚ）より低いことが確認された。

【0082】

（出力電圧の測定）
実施例１に係る磁気電気変換素子３０と、比較例１に係る磁気電気変換素子について、振動体７０の動作する共振周波数と同じ周波数である５ＭＨｚの磁場を印加し、各素子の出力を測定した。その結果、実施例１に係る磁気電気変換素子３０では５０ｍＶの出力電圧が検出されたのに対して、比較例１に係る磁気電気変換素子では３０ｍＶの出力電圧が検出された。

【0083】

第２実施形態
図６（a）および図６（ｂ）は、第２実施形態に係る磁気電気変換素子１３０の一部を示す模式図であり、第１実施形態に係る磁気電気変換素子３０に関する図５（ａ）と図５（ｂ）に相当する。図６（ａ）はＺ軸正方向側から見た平面図であり、図６（ｂ）はＸＺ平面に平行な断面による断面図である。なお、図６（a）では、図６（ｂ）に示すカバー部９０は、説明の都合上、図示を省略している。

【0084】

図６（a）および図６（ｂ）に示すように、第２実施形態に係る磁気電気変換素子１３０は、基板１４０の固定部が、図６（ｂ）に示す断面図において各振動体７０に対応する下部空間１４０ｂをＸ軸方向に分ける固定部上部１４１と、複数の固定部上部１４１を固定部上部１４１の下方（Z軸負方向）で接続する固定部共通底部１４６とを有する点などで、第１実施形態に係る磁気電気変換素子３０とは異なるが、基板１４０以外の部分については、図５（a）および図５（ｂ）に示す磁気電気変換素子３０と同様である。第２実施形態に係る磁気電気変換素子１３０については、第１実施形態に係る磁気電気変換素子３０との相違点を中心に説明を行い、磁気電気変換素子３０との共通点については説明を省略する。

【0085】

図６（ａ）に示すように、振動体７０に接続する支持腕部８０は、固定部上部１４１の上端１４１ａに固定されており、固定部上部１４１は、支持腕部８０を介して、振動体７０を振動可能に支持する。しかし、図５（ａ）に示す固定部４１がＹ軸方向に延びて基板４０の接続部４８に接続しているのに対して、固定部上部１４１は、基板１４０の接続部１４８に接続しておらず、接続部１４８から離間している。

【0086】

基板１４０には、固定部１４０の少なくとも一部（固定部上部１４１）を間に配置する複数の下部空間１４０ｂが形成されている。図６（ｂ）に示すように、固定部上部１４１の下端は、固定部共通底部１４６に接続している。言い換えると、複数の固定部上部１４１は、固定部共通底部１４６の上面から上方に突出しており、固定部上部１４１の上端１４１ａに、支持腕部８０が固定される構造になっている。また、固定部上部１４１と固定部共通底部１４６は、Ｓｉ等の共通の材質で構成され、接合部分を有さない一体部材となっている。

【0087】

図６（ｂ）に示すように、固定部上部１４１は、振動体の主面７０ａに垂直であってＸ軸方向に平行な断面（縦断面）において、略台形の形状を有する。したがって、固定部上部１４１は、図６（ｃ）に示す固定部４１と同様に、上端１４１ａから第１の距離である第１断面の断面積が、上端１４１ａから第１の距離より長い第２の距離である第２断面より狭い。

【0088】

このような第２実施形態に係る磁気電気変換素子１３０も、第１実施形態に係る磁気電気変換素子３０と同様の効果を奏する。

【0089】

第３実施形態
図７（ａ）および図７（ｂ）は、第３実施形態に係る磁気電気変換素子２３０の一部を示す模式図であり、第２実施形態に係る磁気電気変換素子１３０に関する図６（ａ）と図６（ｂ）に相当する。図７（ａ）はＺ軸正方向側から見た平面図であり、図７（ｂ）はＸＺ平面に平行な断面による断面図である。なお、図７（ａ）では、図７（ｂ）に示すカバー部９０は、説明の都合上、図示を省略している。

【0090】

図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、第３実施形態に係る磁気電気変換素子２３０は、固定部上部２４１が、図６（ｂ）に示す固定部上部１４１とは異なるが、その他の点では、第２実施形態に係る磁気電気変換素子１３０と同様である。第３実施形態に係る磁気電気変換素子２３０については、第２実施形態に係る磁気電気変換素子１３０との相違点を中心に説明を行い、磁気電気変換素子１３０との共通点については説明を省略する。

【0091】

図７（ａ）に示すように、振動体７０に接続する支持腕部８０は、基板２４０における固定部上部２４１の上端２４１ａに固定されており、固定部上部２４１は、支持腕部８０を介して、振動体７０を振動可能に支持する。図７（ｂ）に示すように、固定部上部２４１の下端は、固定部共通底部１４６に接続しているが、図６（ｂ）に示す固定部上部１４１とは異なり、固定部共通底部１４６とは異なる材質であって、固定部共通底部１４６より比重の大きい材料で作製されている。

【0092】

図７（ｂ）に示す固定部上部２４１は、たとえば、平板状の固定部共通底部１４６の上面に、異なる材質の固定部上部２４１を接合することにより作製したり、異なる材質の固定部上部２４１を薄膜形成したりすることにより作製できる。

【0093】

このような第３実施形態に係る磁気電気変換素子２３０は、振動体７０を支持する固定部上部２４１の比重が基板４０の他の部分より大きいため、固定部上部２４１の振動を防止することができる。また、第３実施形態に係る磁気電気変換素子２３０は、第２実施形態に係る磁気電気変換素子１３０との共通点については、磁気電気変換素子１３０と同様の効果を奏する。

【0094】

第４実施形態
図８は、第４実施形態に係る磁気電気変換素子３３０の一部を示す模式断面図であり、第２実施形態に係る磁気電気変換素子１３０に関する図６（ｂ）に相当する。図８は、磁気電気変換素子３３０のＸＺ平面に平行な断面による断面図である。

【0095】

図８に示すように、第４実施形態に係る磁気電気変換素子３３０は、基板３４０における固定部上部３４１の形状が、図６（ｂ）に示す固定部上部１４１とは異なるが、その他の点では、第２実施形態に係る磁気電気変換素子１３０と同様である。第４実施形態に係る磁気電気変換素子３３０については、第２実施形態に係る磁気電気変換素子１３０との相違点を中心に説明を行い、磁気電気変換素子１３０との共通点については説明を省略する。

【0096】

図８に示すように、第４実施形態に係る磁気電気変換素子３３０は、固定部上部３４１の側面３４１ｃの少なくとも一部が曲面形状である。このように、固定部上部３４１の側面３４１ｃが曲面である場合であっても、図６（ｂ）に示す磁気電気変換素子１３０のように固定部上部１４１の側面が平面形状である場合と同様に、固定部上部３４１の剛性を高め、固定部上部３４１の振動を防止できる。また、第４実施形態に係る磁気電気変換素子３３０は、第２実施形態に係る磁気電気変換素子１３０との共通点については、磁気電気変換素子１３０と同様の効果を奏する。

【0097】

第５実施形態
図９は、第５実施形態に係る磁気電気変換素子４３０の一部を示す模式図であり、第１実施形態に係る磁気電気変換素子３０に関する図５（ｂ）に相当する。図９はＸＺ平面に平行な断面による断面図である。

【0098】

図９に示すように、第５実施形態に係る磁気電気変換素子４３０は、基板４４０の固定部が、各振動体７０に対応する下部空間４４０ｂをＸ軸方向に分ける固定部上部４４１と、複数の固定部上部４４１を、固定部上部１４１の下方（Z軸負方向）で接続する固定部共通底部４４６とを有する点などで、第１実施形態に係る磁気電気変換素子３０とは異なるが、基板４４０以外の部分について、図５（ｂ）に示す磁気電気変換素子３０と同様である。第５実施形態に係る磁気電気変換素子４３０については、第１実施形態に係る磁気電気変換素子３０との相違点を中心に説明を行い、磁気電気変換素子３０との共通点については説明を省略する。

【0099】

磁気電気変換素子４３０において、固定部上部４４１は、支持腕部８０を介して、振動体７０を振動可能に支持する。図９に示すように、固定部上部４４１の下端は、固定部共通底部４４６に接続している。言い換えると、複数の固定部上部４４１は、固定部共通底部４４６の上面から上方に突出しており、固定部上部４４１の上端１４１ａに、支持腕部８０が固定される構造になっている。

【0100】

図９に示すように、固定部上部４４１において、振動体７０の主面７０ａに平行である断面（第１断面）による断面積は一定である。しかし、固定部上部１４１における第１断面による断面積は、固定部共通底部４４６における振動体７０の主面７０ａに平行であって第１断面より上端４４１ａからの距離が長い第２断面による断面積より狭い。磁気電気変換素子４３０の固定部は、固定部共通底部４４６の断面積が広いために剛性が高まり、振動を防止することができる。

【0101】

また、基板４４０の固定部は、第１断面を含む第１部分としての固定部上部４４１の側面４４１ｃ（第１側面）と、第２断面を含む第２部分としての固定部共通底部４４６の側面４４６ａ（第２側面）とを接続する段差面４４７を有する。なお、図９に示す断面では、段差面４４７が下部空間４４０ｂの底面を構成する。

【0102】

このような第５実施形態に係る磁気電気変換素子４３０も、第１実施形態に係る磁気電気変換素子３０との共通部分については、磁気電気変換素子３０と同様の効果を奏する。

【0103】

第６実施形態
図１０は、第６実施形態に係る磁気電気変換素子５３０の一部を示す模式断面図であり、第５実施形態に係る磁気電気変換素子４３０に関する図９に相当する。図１０は、磁気電気変換素子５３０のＸＺ平面に平行な断面による断面図である。

【0104】

図１０に示すように、第６実施形態に係る磁気電気変換素子５３０は、カバー部５９０の形状が、図９に示すカバー部９０とは異なるが、その他の点では、第５実施形態に係る磁気電気変換素子４３０と同様である。第６実施形態に係る磁気電気変換素子５３０については、第５実施形態に係る磁気電気変換素子４３０との相違点を中心に説明を行い、磁気電気変換素子４３０との共通点については説明を省略する。

【0105】

図１０に示すように、第６実施形態に係る磁気電気変換素子５３０のカバー部５９０は、カバー部上部５９０ｂから下方に延びるカバー部柱部５９０ｃを有する。カバー部柱部５９０ｃの下端は、固定部上部４４１の上端４４１ａに接続しており、隣り合う２つの振動体７０上の上部空間５９０ａは、カバー部柱部５９０ｃによって区分される。このようなカバー部５９０を有する磁気電気変換素子５３０では、振動体７０を収容する上部空間５９０ａおよび下部空間４４０ｂが、振動体７０毎にセパレートされた構造を有する。

【0106】

第６実施形態に係る磁気電気変換素子５３０は、第５実施形態に係る磁気電気変換素子４３０との共通点については、磁気電気変換素子４３０と同様の効果を奏する。

【0107】

第７実施形態
図１１は、第７実施形態に係る磁気電気変換素子６３０の一部を示す模式断面図であり、第５実施形態に係る磁気電気変換素子４３０に関する図９に相当する。図１１は、磁気電気変換素子５３０のＸＺ平面に平行な断面による断面図である。

【0108】

図１１に示すように、第７実施形態に係る磁気電気変換素子６３０は、図９に示すカバー部９０に代えて、ケース部６９０を有する点で第６実施形態に係る磁気電気変換素子４３０とは異なるが、その他の点では磁気電気変換素子４３０と同様である。第７実施形態に係る磁気電気変換素子６３０については、第５実施形態に係る磁気電気変換素子４３０との相違点を中心に説明を行い、磁気電気変換素子４３０との共通点については説明を省略する。

【0109】

図１１に示すように、第７実施形態に係る磁気電気変換素子６３０は、カバー部５９０に代えて、振動体７０および基板４４０を収容するケース部６９０を有する。ケース部６９０は、基板４４０の底面を支えるケース底部６９０ｃと、基板４４０および振動体７０の側方および上方を覆うケース上部６９０ｂとを有する。

【0110】

ケース部６９０は、ケース底部６９０ｃとケース上部６９０ｂとを組み合わせることにより内部に収容空間を形成し、その収容空間に振動体７０および基板４４０などの他の部材を配置する。

【0111】

第７実施形態に係る磁気電気変換素子６３０は、第５実施形態に係る磁気電気変換素子４３０との共通点については、磁気電気変換素子４３０と同様の効果を奏する。

【0112】

以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明してきたが、本発明に係る積層体は、上述した実施形態や実施例のみには限定されず、他の実施形態や変形例を含むことは言うまでもない。

【0113】

たとえば、振動体７０は、略矩形の平面視形状を有していたが、振動体７０の形態は、これに限定されず、楕円形状、円形状、ミアンダ状、もしくは渦巻き状の平面視形状であってもよい。同様に、支持腕部８０の形態も略矩形（帯状）の平面視形状に限らず、ミアンダ状、クランク状、ドーナツ状（中空の円形や多角形）、円弧状の平面視形状であっても良い。また、複数の振動体７０の配置も、図１に示すマトリクス状の配置のみには限定されず、同心円状、放射状その他の配置であってもよい。

【符号の説明】

【0114】

３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０…磁気電気変換素子
４０、１４０、２４０、３４０、４４０…基板
４１…固定部
４１ａ、１４１ａ、２４１ａ…上端
４１ｂ…側面
４１ｃ…下端
４２…第１断面
Ｌ１…第１の距離
４３…第２断面
Ｌ２…第２の距離
４８、１４８…接続部
４９…枠部
４０ｂ、１４０ｂ…下部空間
７０…振動体
７０ａ…主面
７２…圧電体膜中央部分
７３…強磁性膜
７４…下部金属膜中央部分
８０…支持腕部
８２…圧電体膜端部
８４…下部金属膜端部
５１…第１取出電極膜
５３…第２取出電極膜
５４…絶縁膜
９０、５９０…カバー部
９０ａ、５９０ａ…上部空間
９４…隙間
９６…配線部
１４１、２４１、３４１、４４１…固定部上部
１４６、４４６…固定部共通底部
３４１ｃ、４４１ｃ…固定部上部の側面
４４６ａ…固定部共通底部の側面
４４７…段差面
５９０ｂ…カバー部上部
５９０ｃ…カバー部柱部
６９０…ケース部
６９０ｂ…ケース上部
６９０ｃ…ケース底部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】