(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】P2023175431
(43)【公開日】2023-12-12
(54)【発明の名称】構造体および電子機器
(51)【国際特許分類】
H02N 2/04 20060101AFI20231205BHJP
H10N 30/30 20230101ALI20231205BHJP
H10N 35/85 20230101ALI20231205BHJP
H10N 30/853 20230101ALI20231205BHJP
H10N 35/00 20230101ALI20231205BHJP
【ＦＩ】
H02N2/04
H01L41/113
H01L41/20
H01L41/18 101D
H01L41/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022087868
(22)【出願日】2022-05-30
(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】中野 睦子
(72)【発明者】
【氏名】野口 隆男
(72)【発明者】
【氏名】岡野 靖久
【テーマコード（参考）】
5H681
【Ｆターム（参考）】
5H681DD23
5H681DD30
5H681DD37
5H681DD39
5H681GG02
5H681GG10
(57)【要約】
【課題】外部磁場に対する相対姿勢に伴う信号出力の変動を、シンプルな機構で抑制することができる構造体等を提供する。
【解決手段】第１の磁歪膜と、前記第１の磁歪膜に重なる第１の圧電膜と、前記第１の圧電膜に重なる第１の電極膜とを有する第１の振動体と、第２の磁歪膜と、前記第２の磁歪膜に重なる第２の圧電膜と、前記第２の圧電膜に重なる第２の電極膜とを有する第２の振動体とを有し、前記第１の振動体における前記第１の磁歪膜の法線方向である第１方向は、前記第２の振動体における前記第２の磁歪膜の法線方向である第２方向とは非平行である構造体。
【選択図】図２
【解決手段】第１の磁歪膜と、前記第１の磁歪膜に重なる第１の圧電膜と、前記第１の圧電膜に重なる第１の電極膜とを有する第１の振動体と、第２の磁歪膜と、前記第２の磁歪膜に重なる第２の圧電膜と、前記第２の圧電膜に重なる第２の電極膜とを有する第２の振動体とを有し、前記第１の振動体における前記第１の磁歪膜の法線方向である第１方向は、前記第２の振動体における前記第２の磁歪膜の法線方向である第２方向とは非平行である構造体。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の磁歪膜と、前記第１の磁歪膜に重なる第１の圧電膜と、前記第１の圧電膜に重なる第１の電極膜とを有する第１の振動体と、
第２の磁歪膜と、前記第２の磁歪膜に重なる第２の圧電膜と、前記第２の圧電膜に重なる第２の電極膜とを有する第２の振動体とを有し、
前記第１の振動体における前記第１の磁歪膜の法線方向である第１方向は、前記第２の振動体における前記第２の磁歪膜の法線方向である第２方向とは非平行である構造体。
第２の磁歪膜と、前記第２の磁歪膜に重なる第２の圧電膜と、前記第２の圧電膜に重なる第２の電極膜とを有する第２の振動体とを有し、
前記第１の振動体における前記第１の磁歪膜の法線方向である第１方向は、前記第２の振動体における前記第２の磁歪膜の法線方向である第２方向とは非平行である構造体。
【請求項2】
前記第１の振動体および前記第２の振動体の少なくとも一方側を連続的に覆う曲面状のカバー部を有し、
前記第１方向が前記カバー部に交差する第１交点における前記カバー部の法線方向である第１カバー部方向は、前記第２方向が前記カバー部に交差する第２交点における前記カバー部の法線方向である第２カバー部方向とは非平行である請求項１に記載の構造体。
前記第１方向が前記カバー部に交差する第１交点における前記カバー部の法線方向である第１カバー部方向は、前記第２方向が前記カバー部に交差する第２交点における前記カバー部の法線方向である第２カバー部方向とは非平行である請求項１に記載の構造体。
【請求項3】
前記カバー部は、円筒形状、ドーム形状、球面形状および楕円球面形状のいずれかである請求項２に記載の構造体。
【請求項4】
前記第１の振動体が配置される第１の開口が形成されており、前記第１の開口を囲む第１のフレーム部と、
前記第１の振動体を前記第１のフレーム部に対して振動可能に接続する第１の腕部と、
前記第２の振動体が配置される第２の開口が形成されており、前記第２の開口を囲む第２のフレーム部と、
前記第２の振動体を前記第２のフレーム部に対して振動可能に接続する第２の腕部と、
前記第１の振動体および前記第２の振動体に対して電気的に接続する配線部を有し、前記第１のフレーム部および前記第２のフレーム部が設けられる基板部と、を有する請求項１に記載の構造体。
前記第１の振動体を前記第１のフレーム部に対して振動可能に接続する第１の腕部と、
前記第２の振動体が配置される第２の開口が形成されており、前記第２の開口を囲む第２のフレーム部と、
前記第２の振動体を前記第２のフレーム部に対して振動可能に接続する第２の腕部と、
前記第１の振動体および前記第２の振動体に対して電気的に接続する配線部を有し、前記第１のフレーム部および前記第２のフレーム部が設けられる基板部と、を有する請求項１に記載の構造体。
【請求項5】
前記基板部は、可撓性を有する可撓性基板である請求項４に記載の構造体。
【請求項6】
前記第１の開口の開口方向である第１開口方向が、前記第１方向に対して形成する角度の違い、および、前記第２の開口の開口方向である第２開口方向が、前記第２方向に対して形成する角度の違いは、前記第１方向が前記第２方向に対して形成する角度の違いより小さい請求項４に記載の構造体。
【請求項7】
前記第１の振動体が配置される第１の開口と、前記第２の振動体が配置される第２の開口が形成される共通フレーム部と、
前記第１の振動体を前記共通フレーム部に対して振動可能に接続する第１の腕部と、
前記第２の振動体を前記共通フレーム部に対して振動可能に接続する第２の腕部と、を有し、
前記第１の腕部および前記第２の腕部の少なくとも一方は、前記第１の振動体を、前記第１の振動体が配置される前記第１の開口の前記第１開口方向に対して、前記第１方向が非平行となるように接続するか、または、前記第２の振動体を、前記第２の振動体が配置される前記第２の開口の前記第２開口方向に対して、前記第２方向が非平行となるように接続する請求項１に記載の構造体。
前記第１の振動体を前記共通フレーム部に対して振動可能に接続する第１の腕部と、
前記第２の振動体を前記共通フレーム部に対して振動可能に接続する第２の腕部と、を有し、
前記第１の腕部および前記第２の腕部の少なくとも一方は、前記第１の振動体を、前記第１の振動体が配置される前記第１の開口の前記第１開口方向に対して、前記第１方向が非平行となるように接続するか、または、前記第２の振動体を、前記第２の振動体が配置される前記第２の開口の前記第２開口方向に対して、前記第２方向が非平行となるように接続する請求項１に記載の構造体。
【請求項8】
請求項１から請求項７までのいずれかに記載の構造体と、
前記構造体からの電気信号が入力する入力部と、を備える電子機器。
前記構造体からの電気信号が入力する入力部と、を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、磁歪膜と圧電体膜とが重ねられた振動体を有する構造体およびそのような構造体を有する電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
磁歪膜と圧電体膜とが重ねられた振動体を用いて、外部磁場から電気信号を取り出す構造体が提案されている。このような構造体では、外部磁場の方向に依存して、出力が大きく異なる特徴がある。このような特性に対応するために、外部磁場の方向に応じて素子の方向を変えられるようにして、信号出力を確保する技術が開示されている（特許文献１等参照）。
【0003】
しかしながら、従来の構造体は、素子の方向を変える構造が複雑化する問題が生じる。また、構造体自体が運動するような場合は、外部磁場の方向に素子の方向を合わせる動作が間に合わないことも起こり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００７－２６６８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本開示は、外部磁場に対する相対姿勢に伴う信号出力の変動を、シンプルな機構で抑制することができる構造体等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本開示に係る構造体は、第１の磁歪膜と、前記第１の磁歪膜に重なる第１の圧電膜と、前記第１の圧電膜に重なる第１の電極膜とを有する第１の振動体と、
第２の磁歪膜と、前記第２の磁歪膜に重なる第２の圧電膜と、前記第２の圧電膜に重なる第２の電極膜とを有する第２の振動体とを有し、
前記第１の振動体における前記第１の磁歪膜の法線方向である第１方向は、前記第２の振動体における前記第２の磁歪膜の法線方向である第２方向とは非平行である。
第２の磁歪膜と、前記第２の磁歪膜に重なる第２の圧電膜と、前記第２の圧電膜に重なる第２の電極膜とを有する第２の振動体とを有し、
前記第１の振動体における前記第１の磁歪膜の法線方向である第１方向は、前記第２の振動体における前記第２の磁歪膜の法線方向である第２方向とは非平行である。
【0007】
このような構造体では、方向が異なる複数の磁歪膜を用いて外部磁場から信号を取り出すことができるため、外部磁場に対する相対姿勢に伴う信号出力の変動を、シンプルな機構で抑制することができる。
【0008】
また、たとえば、前記第１の振動体および前記第２の振動体の少なくとも一方側を連続的に覆う曲面状のカバー部を有してもよく、
前記第１方向が前記カバー部に交差する第１交点における前記カバー部の法線方向である第１カバー部方向は、前記第２方向が前記カバー部に交差する第２交点における前記カバー部の法線方向である第２カバー部方向とは非平行であってもよい。
前記第１方向が前記カバー部に交差する第１交点における前記カバー部の法線方向である第１カバー部方向は、前記第２方向が前記カバー部に交差する第２交点における前記カバー部の法線方向である第２カバー部方向とは非平行であってもよい。
【0009】
曲面状のカバー部を有する構造体は、生物の体内管腔等に、固定されずに収容される形状として適しており、また、第１カバー部方向と第２カバー部方向とが非平行である構造体は、小型化に適している。
【0010】
また、たとえば、前記カバー部は、円筒形状、ドーム形状、球面形状および楕円球面形状のいずれかであってもよい。
【0011】
カバー部が円筒形状等である構造体は、生物体内管腔等に、固定されずに収容される形状として適しており、また、このような構造体は、方向が異なる複数の磁歪膜を用いて、外部磁場に対する相対姿勢に伴う信号出力の変動を抑制できる。
【0012】
また、たとえば、本開示に係る構造体は、前記第１の振動体が配置される第１の開口が形成されており、前記第１の開口を囲む第１のフレーム部と、
前記第１の振動体を前記第１のフレーム部に対して振動可能に接続する第１の腕部と、
前記第２の振動体が配置される第２の開口が形成されており、前記第２の開口を囲む第２のフレーム部と、
前記第２の振動体を前記第２のフレーム部に対して振動可能に接続する第２の腕部と、
前記第１の振動体および前記第２の振動体に対して電気的に接続する配線部を有し、前記第１のフレーム部および前記第２のフレーム部が設けられる基板部と、を有してもよい。
前記第１の振動体を前記第１のフレーム部に対して振動可能に接続する第１の腕部と、
前記第２の振動体が配置される第２の開口が形成されており、前記第２の開口を囲む第２のフレーム部と、
前記第２の振動体を前記第２のフレーム部に対して振動可能に接続する第２の腕部と、
前記第１の振動体および前記第２の振動体に対して電気的に接続する配線部を有し、前記第１のフレーム部および前記第２のフレーム部が設けられる基板部と、を有してもよい。
【0013】
第１のフレーム部と、第２のフレーム部とを、基板部に設ける構造体は、たとえ第１のフレーム部および第２の腕部と第２のフレーム部および第２の腕部の形状が略同一であっても、設置面の角度などを異ならせることにより、第１の方向と第２の方向が非平行である構造体を、シンプルな構造で実現できる。
【0014】
また、たとえば、前記基板部は、可撓性を有する可撓性基板であってもよい。
【0015】
基板部が、可撓性を有する可撓性基板であることにより、第１のフレーム部と、第２のフレーム部の設置面の角度を容易に異ならせることができ、第１の方向と第２の方向が非平行である構造体を、シンプルな構造で実現できる。
【0016】
また、たとえば、前記第１の開口の開口方向である第１開口方向が、前記第１方向に対して形成する角度の違い、および、前記第２の開口の開口方向である第２開口方向が、前記第２方向に対して形成する角度の違いは、前記第１方向が前記第２方向に対して形成する角度の違いより小さくてもよい。
【0017】
第１開口方向と第１方向の角度の違いおよび第２開口方向と第２方向の開度の違いより、第１方向と第２方向の角度の違いが大きい構造体は、第１のフレーム部、第１の腕部および第１の振動体と、第２のフレーム部、第２の腕部および第２の振動体とを、同じかまたは違いの小さいものとすることができるため、構造および製造プロセスがシンプルである。また、このような構造体では、第１開口方向と第１方向の角度の違いおよび第２開口方向と第２方向の角度の違いが小さいので、各振動体が、その振動体が収容されるフレーム部によって保護されやすく、耐衝撃性などの点で有利である。
【0018】
また、たとえば、本開示に係る構造体は、前記第１の振動体が配置される第１の開口と、前記第２の振動体が配置される第２の開口が形成される共通フレーム部と、
前記第１の振動体を前記共通フレーム部に対して振動可能に接続する第１の腕部と、
前記第２の振動体を前記共通フレーム部に対して振動可能に接続する第２の腕部と、を有してもよく、
前記第１の腕部および前記第２の腕部の少なくとも一方は、前記第１の振動体を、前記第１の振動体が配置される前記第１の開口の前記第１開口方向に対して、前記第１方向が非平行となるように接続するか、または、前記第２の振動体を、前記第２の振動体が配置される前記第２の開口の前記第２開口方向に対して、前記第２方向が非平行となるように接続してもよい。
前記第１の振動体を前記共通フレーム部に対して振動可能に接続する第１の腕部と、
前記第２の振動体を前記共通フレーム部に対して振動可能に接続する第２の腕部と、を有してもよく、
前記第１の腕部および前記第２の腕部の少なくとも一方は、前記第１の振動体を、前記第１の振動体が配置される前記第１の開口の前記第１開口方向に対して、前記第１方向が非平行となるように接続するか、または、前記第２の振動体を、前記第２の振動体が配置される前記第２の開口の前記第２開口方向に対して、前記第２方向が非平行となるように接続してもよい。
【0019】
共通フレーム部を用いる構造体は、たとえば、シリコン基板を用いて共通フレーム部を形成するなどのプロセスにより、複数の振動体部を効率的に製造することができる。また、腕部によって、第１の方向または第２の方向と第１開口方向または第２開口方向とを異ならせることにより、他の構造を共通化しつつ、第１の方向と第２の方向とを非平行とすることができる。
【0020】
また、本開示に係る電子機器は、上記いずれかの構造体と、
前記構造体からの電気信号が入力する入力部と、を備える。
前記構造体からの電気信号が入力する入力部と、を備える。
【0021】
このような電子機器は、入力部が取得する信号の出力変化を抑制することができ、安定した出力の信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本開示を、図面に示す実施形態に基づき説明する。必要に応じて図面を参照して説明を行うものの、図示する内容は、本願の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観や寸法比などは実物と異なり得る。また、以下、実施形態により具体的に説明するが、本開示に係る構造体および電子機器は、これらの実施形態のみに限定されるものではない。
【0024】
第１実施形態
図１は、本開示の第１実施形態に係る構造体１０の平面図である。構造体１０は、第１の振動体３０、第２の振動体４０等を含む複数の振動体を有する。また、構造体１０は、第１の開口２１や第２の開口２２などが形成される共通フレーム部２０を有する。
図１は、本開示の第１実施形態に係る構造体１０の平面図である。構造体１０は、第１の振動体３０、第２の振動体４０等を含む複数の振動体を有する。また、構造体１０は、第１の開口２１や第２の開口２２などが形成される共通フレーム部２０を有する。
【0025】
後ほど詳述するように、共通フレーム部２０に配置される第１の振動体３０および第２の振動体４０を始めとする振動体は、互いに積層される第１の磁歪膜３１、第２の磁歪膜４１と第１の圧電膜３２、第２の圧電膜４２とを有し（「磁電変換素子」とも言う（図６等参照））、外部磁場から電気信号や電気エネルギー等を受け取ったり、または、電気信号等に基づいて電磁波を生じたりすることができる。構造体１０は、たとえば、電子機器９７において外部から電力や信号を受け取るアンテナ装置（図１１参照）として用いることができるが、構造体１０の用途としては、アンテナ装置のみには限定されない。
【0026】
図１に示すように、構造体１０は、第１の振動体３０、第２の振動体４０、第３の振動体５０、第４の振動体６０および第５の振動体７０を含む合計２５の振動体３０～７０を有する。第１～第５の振動体３０～７０は、Y軸方向に沿って配列されており、第１～第５の振動体３０～７０以外の他の振動体形状は、第１～第５の振動体３０～７０の繰り返し形状である。
【0027】
構造体１０に含まれる振動体については、第１～第５の振動体３０～７０を中心に説明を行い、他の振動体については、第１～第５の振動体３０～７０の繰り返し形状であるため、説明を省略する。ただし、構造体１０に含まれる振動体の配列方法については、図１に示すような２次元アレイ状のみには限定されず、１次元アレイ状、同心円状などの他の配列であってもよい。また、構造体１０に含まれる振動体は、X軸方向に複数回（実施形態では５回）、同じ形状が繰り替えされているが、繰り返しのパターンおよび回数は、図１に示す実施形態のみには限定されない。
【0028】
図１に示す共通フレーム部２０には、第１の振動体３０が配置される第１の開口２１と、第２の振動体４０が配置される第２の開口２２と、第３の振動体５０が配置される第３の開口２３と、第４の振動体６０が配置される第４の開口２４と、第５の振動体７０が配置される第５の開口２５が形成されている。第１～第５の開口２１～２５は、Y軸方向に沿って配列されている。
【0029】
また、共通フレーム部２０には、第１～第５の開口２１～２５以外にも、他の各振動体に対応して、複数の開口が形成されている。共通フレーム部２０は、たとえばシリコン基板等で構成され、構造体１０は、たとえばＭＥＭＳのような小型のデバイスを構成する。
【0030】
また、共通フレーム部２０の開口２１～２５は、たとえばエッチングなどの半導体微細加工技術により形成される。ただし、共通フレーム部２０としては、シリコン基板で構成されるものみには限定されず、フレキシブルプリント基板やリジット基板などの他の配線基板であってもよい。
【0031】
図１に示すように、共通フレーム部２０の表面には、第１～第５の振動体３０～７０に接続する配線部２７が形成されている。また、配線部２７は、第１～第５の振動体３０～７０だけでなく、構造体１０に含まれるすべての振動体を、電気的に並列接続する。また、配線部２７の両端部には、外部配線との電気的接点となる外部接続部２８が形成されている。配線部２７および外部接続部２８は、たとえば銅（Cｕ）、金（Ａｕ）などの良導体の導電膜パターンなどで構成される。
【0032】
なお、構造体１０の説明では、第１の振動体３０が配置される第１の開口２１の開口方向（開口面に直交する方向）をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直であってＺ軸方向から見て第１～第５の振動体３０～７０が並ぶ方向をＹ軸方向とし、Ｚ軸およびＹ軸に垂直な方向をＸ軸方向とする。
【0033】
図２は、図１に示す断面線II-IIに沿う構造体１０の断面構造を示す概念図である。図２に示すように、第１～第５の振動体３０～７０に含まれる第１～第５の磁歪膜の法線方向は、互いに非平行である。以下、各振動体３０～７０の構造について、より詳細に説明を行う。
【0034】
図３は、構造体１０における第１の振動体３０の周辺構造を示す概念図である。図３に示すように、第１の振動体３０は、略平板状の外形状を有しており。第１の開口２１の開口面を部分的に塞ぐように、第１の開口２１の開口面近傍に配置される。構造体１０は、第１の振動体３０を共通フレーム部２０に対して振動可能に接続する一対の第１の腕部３６を有する。第１の腕部３６は、第１の振動体３０のX軸方向両側に配置される。
【0035】
なお、図３は、第１の腕部３６および第１の振動体３０との概略的な配置を示しているだけで、第１の腕部３６の実際の形状は、図３に示すような形状とは異なる。第１の腕部３６の詳細形状については、図４、図５および図７を用いて後述する。ただし、第１の腕部３６の形状は、図３に示すような矩形平板形状であってもよい。
【0036】
図４は、第１の振動体３０およびその周辺を、Z軸正方向側から見た平面図であり、図５は、図４における断面線V-Vに沿う断面図である。図４および図５に示すように、第１の振動体３０は、第１の開口２１におけるX軸方向中央付近に配置される。
【0037】
図６は、図５に示す第１の振動体３０を拡大した部分拡大図である。図６に示すように、第１の振動体３０は、第１の磁歪膜３１と、第１の磁歪膜３１に重なる第１の圧電膜３２と、第１の圧電膜３２に重なる第１の電極膜３３とを有する。また、第１の振動体３０は、第１の磁歪膜３１と、第１の圧電膜３２、第１の電極膜３３とを有する多層膜積層構造を有する。
【0038】
図６に示すように、第１の振動体３０では、第１の圧電膜３２は第１の磁歪膜３１の下に重なっており、第１の電極膜３３は第１の圧電膜３２の下に重なっている。ただし、第１の振動体３０としては、図６に示す例とは逆に、第１の圧電膜３２が第１の磁歪膜３１の上に重なり、第１の電極膜３３が第１の圧電膜３２の上に重なっていてもよく、重なりの方向は特に限定されない。
【0039】
また、図６では図示していないが、各膜３１～３３の間に、他の膜が挿入されていてもよく、たとえば、第１の磁歪膜３１と第１の圧電膜３２との間に、第１の電極膜３３と対になる他の電極膜が重ねられていてもよい。また、たとえば、第１の振動体３０の上面を保護する絶縁膜が、第１の磁歪膜３１の上に重ねて形成されていてもよい。
【0040】
図６に示す第１の磁歪膜３１のＺ軸方向の平均厚みは、特に限定されないが、たとえば、０．１μｍ～５μｍとすることができる。第１の磁歪膜３１は、磁歪特性を有する強磁性体で構成してある。第１の磁歪膜３１を構成する強磁性体としては、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）などの純金属、または、上記金属元素のうち少なくとも１種を含む合金（たとえば、Ｆｅ－Ｃｏ系、Ｆｅ－Ｎｉ系、Ｆｅ－Ｓｉ系、Ｆｅ－Ｄｙ－Ｔｂ系、Ｆｅ－Ｇａ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系の合金など）、もしくは、上記金属元素の酸化物を含む酸化物磁性体が挙げられる。
【0041】
また、第１の磁歪膜３１は、強磁性体を含む単一膜であってもよいし、複数の層からなる多層膜や、強磁性体と反強磁性体との積層膜であってもよい。
【0042】
図６に示す第１の圧電膜３２のＺ軸方向の平均厚みは、特に限定されないが、たとえば、０．４μｍ～１０μｍとすることができる。第１の圧電膜３２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。第１の圧電膜３２を構成する圧電材料としては、たとえば、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）Ｏ3）、ニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ：（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ3）、ジルコン酸チタン酸バリウムカルシウム（ＢＣＺＴ：（Ｂａ，Ｃａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、などが例示される。
【0043】
図６に示す第１の電極膜３３のＺ軸方向の平均厚みは、特に限定されないが、たとえば、３ｎｍ～２００ｎｍとすることができる。第１の電極膜３３は、金属や酸化物導電体などの導電材料で構成され得る。第１の電極膜３３としては、たとえば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）などの面心立方構造の金属薄膜や、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ3）やニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ3）などの酸化物導電体薄膜を用いることができる。なお、第１の磁歪膜３１と第１の圧電膜３２との間に他の電極膜を形成する場合、他の電極膜のＺ軸方向の平均厚みおよび材料は、第１の電極膜３３と同じであってもよく、異なっていてもよい。
【0044】
第１の振動体３０を構成する第１の磁歪膜３１、第１の圧電膜３２、第１の電極膜３３は、半導体製造プロセスで用いられるような微細加工技術として公知の各種薄膜作製法により形成し得る。薄膜作製法としては、蒸着法、スパッタリング法、ゾルゲル法、ＣＤＶ法、ＰＬＤ法などが適用し得る。
【0045】
たとえば、第１の電極膜３３、第１の圧電膜３２、第１の磁歪膜３１は、この順番で、共通フレーム部２０となるシリコン基板の上面に積層し、エッチングなどにより、所定の形状や寸法に成形することにより、作製することができる。また、第１の磁歪膜３１のＺ軸方向上面や、第１の電極膜３３のＺ軸方向下面に、酸化シリコンあるいは窒化シリコン等の絶縁膜を、上述したような薄膜作製法により形成してもよい。このような絶縁膜は、第１の振動体３０の機械的強度の向上や、耐久性の向上に資する。
【0046】
図５および図６に示すような第１の振動体３０では、電磁波や交流磁場などの外部磁場のエネルギーが放射されると、外部磁場のエネルギーによって励振されて、弾性波振動が生じる。より具体的には、第１の振動体３０が外部磁場のエネルギーを受けると、磁歪効果によって第１の磁歪膜３１に面内伸縮振動が発生する。そして、この面内伸縮振動が発生すると、第１の振動体３０では、第１の圧電膜３２の圧電効果により第１の圧電膜３２の表面に電荷の偏りが生じる。第１の圧電膜３２に生じた電位差は、他の電極層として機能する第１の磁歪膜３１と第１の電極膜３３を通じて取り出し得る。つまり、第１の振動体３０の弾性波振動により、電磁波または交流磁場などの外部磁場のエネルギーや信号を、電気エネルギーや電気信号に変換することができる。
【0047】
図５に示すように、第１の振動体３０は、第１の開口２１の上方に位置しており、図５に示す断面では、第１の振動体３０が、第１の開口２１のＺ軸上方、または第１の開口２１の内部において浮遊しているように見える。図５に示すように、第１の振動体３０の上面および下面は、自由に振動可能な空間に露出しており、共通フレーム部２０に直に接していない非拘束面である。
【0048】
図４に示すように、第１の振動体３０のX軸方向の幅は、第１の開口２１のX軸方向の幅より小さく、第１の振動体３０と第１の開口２１の開口縁との間には、隙間が形成される。第１の腕部３６は、第１の振動体３０と第１の開口２１の開口縁との隙間を部分的に塞ぐように配置される。
【0049】
第１の腕部３６は、第１の振動体３０と第１の開口２１の開口縁との隙間に沿って、Y軸方向に延びており、Y軸正方向側で第１の振動体３０に接続し、Y軸負方向側で共通フレーム部２０に接続する。一対の第１の腕部３６は、第１の振動体３０の中心を通りY軸方向に延びる基準線を対称軸として、互いに対称な形状を有する。
【0050】
図７は、図５に示す第１の腕部３６のうち、第１の振動体３０と第１の開口２１の開口縁との隙間に配置される部分を拡大した拡大断面図である。図７に示すように、第１の腕部３６は、ビーム材３６ａと、応力膜３６ｃとを有する。
【0051】
図７に示すビーム材３６ａは、例えばポリイミド、PET、プラスチックフィルムなどの樹脂、シリコン、酸化物、窒化物、金属等で構成される。図５に示すように、ビーム材３６ａは、共通フレーム部２０の上まで連続しており、共通フレーム部２０に対して、第１の振動体３０を支持する。
【0052】
図４、図５および図7に示すように、応力膜３６ｃは、第１の振動体３０と第１の開口２１の開口縁との隙間に配置されるビーム材３６ａに重ねて、Ｙ軸方向に形成される。応力膜３６ｃは、たとえば、ＳｉＯ2のような膜形成時または形成後の処理等によって応力（図９、図１０に示す例では収縮応力）を生じる膜により構成される。
【0053】
応力膜３６ｃで生じた収縮応力は、第１の腕部３６を構成するビーム材３６ａ等に伝わり、たとえば、第１の振動体３０と第１の開口２１の開口縁との隙間に配置される第１の腕部３６を、下に凸に湾曲する形状にできる。
【0054】
図８（ａ）、図８（ｂ）を用いて後ほど詳述するが、ビーム材３６ａに重ねて形成される応力膜３６ｃの厚みや形成範囲等を変更することにより、第１～第３の腕部３６、４６、５６の湾曲量（曲率）を変えることができる。なお、図８（ｂ）に示す第１の振動体３０のように、第１の腕部３６の形状が湾曲しておらず直線状である場合は、図８（ａ）に示す応力膜３６ｃの厚みを０（第１の腕部３６が応力膜３６ｃを有しない状態）としてもよい。
【0055】
なお、応力膜３６ｃは、収縮応力を生じるもののみには限定されず、引張応力を生じるものであってもよい。また、応力膜３６ｃは、図７に示すようにビーム材３６ａのＺ軸正方向側に形成されてもよく、ビーム材３６ａのＺ軸下方向側に形成されてもよい。
【0056】
図７に示す腕部電極層３６ｂは、第１の振動体３０の第１の電極膜３３（図６参照）と同様に、導電材料で構成され得る。腕部電極層３６ｂは、第１の磁歪膜３１および第１の電極膜３３のいずれか一方を、図１に示す共通フレーム部２０の配線部２７に対して、電気的に接続する。
【0057】
また、図４に示す一対の第１の腕部３６のうち、一方が有する腕部電極層３６ｂが第１の磁歪膜３１と配線部２７とを接続し、他方が有する腕部電極層３６ｂが第１の電極膜３３と配線部２７とを接続する。このような腕部電極層３６ｂを経由して、第１の電極膜３３で生じた電荷が、第１の振動体３０の外部へ取り出される。なお、図４および図５等では、腕部電極層３６ｂについては図示を省略している。
【0058】
図２に示すように、第１の振動体３０における第１の磁歪膜３１の法線方向である第１方向３１ａは、第１の振動体３０が配置される第１の開口２１の開口方向である第１開口方向２１ａと略等しい。すなわち、第１方向３１ａが第１開口方向２１ａに対して形成する角度の違いは、ほぼ０度である。なお、第１開口方向２１ａは、第１の開口２１の開口面の法線方向で規定される。
【0059】
図８（ａ）は、第１の振動体３０に接続する第１の腕部３６の断面形状を、第１の開口２１の内側壁と対比して示したものである。第１の腕部３６は、応力膜３６ｃが非常に薄いか、または、応力膜３６ｃを有しないため、ビーム材３６ａおよびこれを有する第１の腕部３６を湾曲させる応力が生じない。これにより、図４および図８（ａ）に示すように、第１の振動体３０と第１の開口２１との間に配置される第１の腕部３６は、共通フレーム部２０との接続位置から、第１の振動体３０との接続位置まで、開口面と略平行であるＹ軸方向に延びる。
【0060】
図８（ｂ）は、第１の腕部３６が接続する第１の振動体３０の断面形状を、第１の開口２１の内側壁と対比して示したものである。ここで、図８（ａ）に示すように、第１の振動体３０に接続する第１の腕部３６がＹ軸方向にまっすぐ伸びているため、図４に示す第１の腕部３６と第１の振動体３０との接続部分もＹ軸方向に沿って延びており、開口面に対して略平行である。
【0061】
したがって、図８（ｂ）に示すように、第１の腕部３６が接続する第１の振動体３０も、開口面に対して傾かず、Ｙ軸方向に沿って延びる。これにより、第１の振動体３０における第１方向３１ａは、第１開口方向２１ａと略一致する。
【0062】
図１に示すように、第２の振動体４０は、第１の振動体３０が配置される第１の開口２１のＹ軸正方向側に隣接する第２の開口２２に配置される。図２および図９（ｂ）に示すように、第２の振動体４０は、第２の磁歪膜４１の法線方向である第２方向４１ａが、第１方向３１ａとは異なることなどを除き、図４、図６、図８（ｂ）に示す第１の振動体３０と同様である。第２の振動体４０および第２の振動体４０に接続する第２の腕部４６については、第１の振動体３０および第１の腕部３６との相違点を中心に説明し、共通点については説明を省略する。
【0063】
図２に示すように、第２の振動体４０の第２方向４１ａは、第２の振動体４０が配置される第２の開口２２の開口方向である第２開口方向２２ａとは異なる。すなわち、第２方向４１ａが第２開口方向２２ａに対して形成する角度の違いは、第１方向３１ａが第１開口方向２１ａに対して形成する角度の違いより大きい。また、共通フレーム部２０では、第１開口方向２１ａと第２開口方向２２ａとは共にＺ軸方向であるから、第１の振動体３０の第１方向３１ａは、第２の振動体４０の第２方向４１ａとは非平行である。なお、第２開口方向２２ａは、第１開口方向２１ａと同様に、第２の開口２２の開口面の法線方向で規定される。
【0064】
第２の振動体４０は、図３～図５に示す第１の振動体３０が第１の腕部３６に支持されるのと同様に、構造体１０が有する一対の第２の腕部４６により、第２の開口２２の周辺部分の共通フレーム部２０に対して、振動可能に接続される。図９（ａ）は、第２の振動体４０に接続する第２の腕部４６の断面形状を、第２の開口２２の内側壁と対比して示したものである。
【0065】
図９（ａ）に示すように、第２の腕部４６は、第１の腕部３６と同様に応力膜４６ｃおよびビーム材４６ａを有する。たとえば、第２の腕部４６には、第１の腕部３６より応力膜４６ｃが厚く形成されており、応力膜４６ｃが、ビーム材４６ａおよびこれを有する第２の腕部４６を湾曲させる応力を生じる。これにより、図９（ａ）に示すように、第２の振動体４０と第２の開口２２との間に配置される第２の腕部４６は、共通フレーム部２０との接続位置から、第２の振動体４０との接続位置に向かって、下（Z軸負方向）に凸に湾曲する。
【0066】
図９（ｂ）は、第２の腕部４６が接続する第２の振動体４０の断面形状を、第２の開口２２の内側壁と対比して示したものである。図９（ｂ）に示すように、第２の振動体４０は、第１の振動体３０と同様に、第２の磁歪膜４１と、第２の磁歪膜４１に重なる第２の圧電膜４２と、第２の圧電膜４２に重なる第２の電極膜４３とを有し、多層膜積層構造を有する。
【0067】
図９（ａ）に示すように、第２の振動体４０に接続する第２の腕部４６が下に凸に湾曲しつつY方向に伸びているため、第２の腕部４６と第２の振動体４０との接続部分も、Ｙ軸方向に対して傾く。このようにして、第２の腕部４６は、第２の振動体４０を、第２の振動体４０が配置される第２の開口２２の第２開口方向２２ａに対して、第２方向４１ａが非平行となるように接続する。
【0068】
すなわち、図９（ｂ）に示すように、第２の腕部４６が接続する第２の振動体４０は、第２の開口２２の開口面に対して傾き、第２の磁歪膜４１の法線方向である第２方向４１ａは、第２の開口２２の第２開口方向２２ａに対して傾く。これにより、図８（ｂ）に示す第１の振動体３０の第１方向３１ａは、図９（ｂ）に示す第２の振動体４０の第２方向４１ａに対して、図２に示すように非平行となる。
【0069】
図１に示すように、第３の振動体５０は、第２の振動体４０が配置される第２の開口２２のＹ軸正方向側に隣接する第３の開口２３に配置される。図２および図１０（ｂ）に示すように、第３の振動体５０は、第３の磁歪膜５１の法線方向である第３方向５１ａが、第１方向３１ａとは異なることなどを除き、図４、図６、図８（ｂ）に示す第１の振動体３０と同様である。第３の振動体５０および第３の振動体５０に接続する第３の腕部５６については、第１の振動体３０および第１の腕部３６との相違点を中心に説明し、共通点については説明を省略する。
【0070】
図２に示すように、第３の振動体５０の第３方向５１ａは、第３の振動体５０が配置される第３の開口２３の開口方向である第３開口方向２３ａとは異なる。すなわち、第３方向５１ａが第３開口方向２３ａに対して形成する角度の違いは、第１方向３１ａが第１開口方向２１ａに対して形成する角度の違いおよび第２方向４１ａが第２開口方向２２ａに対して形成する角度の違いより大きい。また、共通フレーム部２０では、第１開口方向２１ａ、第２開口方向２２ａおよび第３開口方向２３ａは共にＺ軸方向であるから、第１の振動体３０の第１方向３１ａおよび第２の振動体４０の第２方向４１ａは、第３の振動体５０の第３方向５１ａとは非平行である。なお、第３開口方向２３ａは、第１開口方向２１ａと同様に、第３の開口２３の開口面の法線方向で規定される。
【0071】
第３の振動体５０は、図３～図５に示す第１の振動体３０が第１の腕部３６に支持されるのと同様に、構造体１０が有する一対の第３の腕部５６により、第３の開口２３の周辺部分の共通フレーム部２０に対して、振動可能に接続される。図１０（ａ）は、第３の振動体５０に接続する第３の腕部５６の断面形状を、第３の開口２３の内側壁と対比して示したものである。
【0072】
図１０（ａ）に示すように、第３の腕部５６は、第１の腕部３６と同様に応力膜５６ｃおよびビーム材５６ａを有する。たとえば、第３の腕部５６には、第１の腕部３６および第２の腕部４７より応力膜５６ｃが厚く形成されており、応力膜５６ｃが、ビーム材５６ａおよびこれを有する第３の腕部５６を湾曲させる応力を生じる。これにより、図１０（ａ）に示すように、第３の振動体５０と第３の開口２３との間に配置される第３の腕部５６は、共通フレーム部２０との接続位置から、第３の振動体５０との接続位置に向かって、下（Z軸負方向）に凸に湾曲する。
【0073】
図１０（ｂ）は、第３の腕部５６が接続する第３の振動体５０の断面形状を、第３の開口２３の内側壁と対比して示したものである。図１０（ｂ）に示すように、第３の振動体５０は、第１の振動体３０と同様に、第３の磁歪膜５１と、第３の磁歪膜５１に重なる第３の圧電膜５２と、第３の圧電膜５２に重なる第３の電極膜５３とを有し、多層膜積層構造を有する。
【0074】
図１０（ａ）に示すように、第３の振動体５０に接続する第３の腕部５６が下に凸に湾曲しつつY方向に伸びているため、第３の腕部５６と第３の振動体５０との接続部分も、Ｙ軸方向に対して傾く。このようにして、第３の腕部５６は、第３の振動体５０を、第３の振動体５０が配置される第３の開口２３の第３開口方向２３ａに対して、第３方向５１ａが非平行となるように接続する。
【0075】
すなわち、図１０（ｂ）に示すように、第３の腕部５６が接続する第３の振動体５０は、第３の開口２３の開口面に対して傾き、第３の磁歪膜５１の法線方向である第３方向５１ａは、第３の開口２３の第３開口方向２３ａに対して傾く。これにより、図８（ｂ）に示す第１の振動体３０の第１方向３１ａは、図１０（ｂ）に示す第３の振動体５０の第３方向５１ａに対して、図２に示すように非平行となる。
【0076】
また、図９（ａ）と図１０（ａ）の比較から理解できるように、第３の腕部５６の湾曲量（曲率）は、第３の腕部５６の湾曲量（曲率）より大きい。したがって、図１０（ｂ）に示す第３の振動体５０の第３方向５１ａは、図９（ｂ）に示す第２の振動体４０の第２方向４１ａに比較して、Ｚ軸方向により大きく傾く。これにより、図９（ｂ）に示す第２の振動体４０の第２方向４１ａは、図１０（ｂ）に示す第３の振動体５０の第３方向５１ａに対して、図２に示すように非平行となる。
【0077】
図１に示すように、第４の振動体６０は、第１の振動体３０が配置される第１の開口２１のＹ軸負方向側に隣接する第４の開口２４に配置される。また、第５の振動体７０は、第４の振動体６０が配置される第４の開口２４のＹ軸負方向側に隣接する第５の開口２５に配置される。図２に示すように、第４の振動体６０および第５の振動体７０は、各振動体６０、７０が有する磁歪膜の法線方向が異なることなどを除き、図４、図６、図８（ｂ）に示す第１の振動体３０と同様である。
【0078】
すなわち、第４の振動体６０、第５の振動体７０およびこれらの振動体６０、７０を共通フレーム部２０に接続する腕部の構造は、第２の振動体４０、第３の振動体５０および第２の腕部４６、第３の腕部５６の構造を、ZX平面を基準として鏡面対称とした構造である。したがって、第４の振動体６０、第５の振動体７０の詳細構造については、説明を省略する。
【0079】
図２に示すように、構造体１０では、各振動体３０、４０、５０、６０、７０の第１方向３１ａ、第２方向４１ａ、第３方向５１ａが互いにことなるため、方向が異なる複数の磁歪膜３１、４１、５１を用いて外部磁場から信号を取り出すことができる。そのため、構造体１０の外部磁場に対する相対姿勢に伴う信号出力の変動を、シンプルな機構で抑制することができる。また、構造体１０では、非通電状態において、各振動体３０、４０、５０、６０、７０の第１方向３１ａ、第２方向４１ａ、第３方向５１ａが異なることも好ましく、このような構造体１０は、消費電力を抑制することができる。
【0080】
なお、図２に示すように、構造体１０では、互いに異なる５方向の磁歪膜３１、４１、５１を有するが、構造体１０は、少なくとも互いに異なる方向の２つの振動体を有していれば足り、構造体１０が有する振動体の数は、特に限定されない。たとえば、構造体１０では、第１の腕部３６および第２の腕部４６の少なくとも一方が、第１の振動体３０を、第１の振動体３０が配置される第１の開口２１の第１開口方向２１ａに対して、第１方向３１ａが非平行となるように接続するか、または第２の振動体４０を、第２の振動体４０が配置される第２の開口２２の第２開口方向２２ａに対して、第２方向４１ａが非平行となるように接続すればよい。
【0081】
図１に示すように、共通フレーム部２０を用いる構造体１０は、たとえば、シリコン基板を用いて共通フレーム部２０を形成するなどのプロセスにより、複数の振動体３０、４０、５０、６０、７０を効率的に製造することができる。また、腕部３６、４６、５６によって、第２方向４１ａおよび第３方向５１ａを、第２開口方向２２ａおよび第３開口方向２３ａに対して異ならせることにより、他の構造を共通化しつつ、磁歪膜３１、４１、５１の向きを非平行とすることができる。
【0082】
図１１は、図１等に示す構造体１０を有する電子機器９７の一例を示す模式図である。図１１に示す非接触給電システム９９は、送信アンテナ９８と、電子機器９７とを有する。送信アンテナ９８は、電子機器９７から離間した場所に設置してあり、電子機器９７に対して、非接触で電磁波や交流磁場などの外部エネルギーＥを供給している。なお、送信アンテナ９８としては、たとえば、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、ループアンテナ、コイルアンテナ、レクテナなどを用いることができ、特に限定されない。
【0083】
一方、エネルギーの受信側である電子機器９７の電源装置９４は、構造体１０に、整流回路などが搭載されているパワーマネジメントＩＣ（ＰＭＩＣ）９２と、キャパシタ９５と、を接続して一体化することで構成してある。送信アンテナ９８から供給された外部エネルギーＥを、電源装置９４の構造体１０が受信すると、構造体１０の内部では、外部エネルギーＥによって図１に示す振動体３０、４０、５０、６０、７０の弾性波振動が誘起され、この弾性波振動に伴い電力が生じる。
【0084】
この際、図２に示すように、振動体３０、４０、５０、６０、７０の向きが互いに異なるため、電子機器９７の姿勢の変化などに関わらず、構造体１０は安定した量の電力を生じることができる。図１１に示すように、構造体１０で発生した電力は、構造体１０から電気信号が入力する入力部としてのパワーマネジメントＩＣ９２を介してキャパシタ９５に送られ、キャパシタ９５に蓄えられる。そして、電子機器９７で電力を消費する場合は、キャパシタ９５に蓄えていた電力が、パワーマネジメントＩＣ９２を介して電子機器９７の各電力消費部９３に送られる。なお、図１１に示す電力消費部９３とは、たとえば、電子機器９７が外耳装着式のカナル型イヤホンである場合、圧電式スピーカ、圧電式マイク、圧力センサ、増幅器を含む音響用ＩＣ、記憶装置などである。
【0085】
非接触給電システム９９は、様々な電子機器に適用でき、構造体１０を適用可能な電子機器９７の種類は特に限定されない。図１に示す構造体１０は、小型でかつ高効率であるため、小型な電子機器や体内に埋め込む電子機器などへの適用が特に有効である。このような電子機器としては、たとえば、イヤホンや補聴器などのヒアラブルデバイス、スマートウォッチ、スマートグラス、スマートコンタクトレンズ、ウェアラブル体温計、ウェアラブル脈波センサなどの各種ウェアラブル端末の他、人体の内部に装着される人口内耳や心臓ペースメーカ、筋肉や脳などへの電気刺激機器、ニューロＲＦＩＤ、マイクロロボットなどが例示される。
【0086】
第２実施形態
図１２は、第２実施形態に係る構造体１１０を、第１のフレーム部１３８の第１開口方向１３９ａに垂直な方向から見た概略断面図である。図１２に示すように、構造体１１０は、第１の振動体１３０、第２の振動体１４０および第３の振動体１５０が、第１のフレーム部１３８、第２のフレーム部１４８および第３のフレーム部１５８の第１の開口１３９、第２の開口１４９および第３の開口１５９に個別に配置されている。また、構造体１１０は、各フレーム部１３８、１４８、１５８が、可撓性を有する基板部１８０に、互いに離間して配置されている。
図１２は、第２実施形態に係る構造体１１０を、第１のフレーム部１３８の第１開口方向１３９ａに垂直な方向から見た概略断面図である。図１２に示すように、構造体１１０は、第１の振動体１３０、第２の振動体１４０および第３の振動体１５０が、第１のフレーム部１３８、第２のフレーム部１４８および第３のフレーム部１５８の第１の開口１３９、第２の開口１４９および第３の開口１５９に個別に配置されている。また、構造体１１０は、各フレーム部１３８、１４８、１５８が、可撓性を有する基板部１８０に、互いに離間して配置されている。
【0087】
図１２に示すように、構造体１１０は、フレーム部１３８、１４８、１５８や基板部１８０については、図２等に示す構造体１０とは異なるが、各振動体１３０、１４０、１５０の構造等については、第１実施形態に係る構造体１の第１の振動体３０と同様である。構造体１１０の説明では、構造体１０との相違点を中心に行い、構造体１０との共通点については適宜説明を省略する。
【0088】
図１２に示すように、構造体１１０は、図１および図２に示す共通フレーム部２０に代えて、第１のフレーム部１３８、第２のフレーム部１４８および第３のフレーム部１５８を有する。図１３は、図１２に示す第１のフレーム部１３８および第１の振動体１３０の周辺部分を拡大した概略斜視図である。
【0089】
図１３に示すように、第１のフレーム部１３８には、第１の振動体１３０が配置される第１の開口１３９が形成されており、第１のフレーム部１３８は、第１の開口１３９を囲む額縁形状を有する。また、構造体１１０は、第１の振動体１３０を第１のフレーム部１３８に対して振動可能に接続する一対の第１の腕部１３６を有する。
【0090】
図３と図１３との比較から理解できるように、図３に示す第１の振動体３０および第１の腕部３６と、図１３に示す第１の振動体１３０と第１の腕部１３６とは、共通フレーム部２０の第１の開口２１に配置されているか、第１のフレーム部１３８の第１の開口１３９に配置されているかの違いを除き、同様の形状および構造である。
【0091】
すなわち、図１３に示す第１の振動体１３０は、図６に示す第１の振動体３０と同様に、第１の磁歪膜１３１と、第１の磁歪膜１３１に重なる第１の圧電膜と、第１の圧電膜に重なる第１の電極膜とを有する。また、図１３に示す第１の腕部１３６は、図４および図７に示す第１の腕部３６と同様に、第１の振動体１３０を第１のフレーム部１３８に接続するビーム材等を有する。
【0092】
図１２に示す第２の振動体１４０は、基板部１８０における設置位置および設置の向きが異なることを除き、図１３に示す第１の振動体１３０と同様である。すなわち、第２の振動体１４０は、図１３に示す第１の振動体１３０と同様に、第２の磁歪膜１４１と、第２の磁歪膜１４１に重なる第２の圧電膜と、第２の圧電膜に重なる第２の電極膜とを有する。また、第２の振動体１４０は、図１３に示す第１の腕部１３６と同様の第２の腕部により、第２のフレーム部１４８に対して振動可能に接続される。
【0093】
また、図１２に示す第２のフレーム部１４８は、図１３に示す第１のフレーム部１３８と同様の構造および形状を有する。第２のフレーム部１４８は、第２の振動体１４０が配置される第２の開口１４９が形成されており、第２のフレーム部１４８は、第２の開口１４９を囲む額縁形状を有する。
【0094】
図１２に示す第３の振動体１５０も、基板部１８０における設置位置および設置の向きが異なることを除き、図１３に示す第１の振動体１３０と同様である。すなわち、第３の振動体１５０は、図１３に示す第１の振動体１３０と同様に、第３の磁歪膜１５１と、第３の磁歪膜１５１に重なる第３の圧電膜と、第３の圧電膜に重なる第３の電極膜とを有する。また、第３の振動体１５０は、図１３に示す第１の腕部１３６と同様の第３の腕部により、第３のフレーム部１５８に対して振動可能に接続される。
【0095】
また、図１２に示す第３のフレーム部１５８は、図１３に示す第１のフレーム部１３８と同様の構造および形状を有する。第３のフレーム部１５８には、第３の振動体１５０が配置される第３の開口１５９が形成されており、第３のフレーム部１５８は、第３の開口１５９を囲む額縁形状を有する。
【0096】
図１２に示すように、第１のフレーム部１３８、第２のフレーム部１４８および第３のフレーム部１５８は、Y軸方向に互いに間隔を空けて基板部１８０のZ軸正方向側の面に設けられる。基板部１８０には、配線部１８１が形成されており、配線部１８１は、図１に示す配線部２７と同様に、第１の振動体１３０、第２の振動体１４０および第３の振動体１５０に対して電気的に接続する。
【0097】
基板部１８０は、図１２に示すようにY軸方向に沿って湾曲しており、第１のフレーム部１３８の設置面の向きと、第２のフレーム部１４８の設置面の向きと、第３のフレーム部１５８の設置面の向きとは、互いに異なる。基板部１８０は、可撓性を有する可撓性基板であってもよく、たとえば、フレキシブルプリント基板などを、基板部１８０として採用することができる。ただし、基板部１８０は、リジット基板のような、可撓性を有しない基板であってもよい。
【0098】
図１２に示すように、第１の開口１３９の第１開口方向１３９ａは、第１の磁歪膜１３１の法線方向である第１方向１３１ａと略同じ向きであり、第２の開口１４９の第２開口方向１４９ａは、第２の磁歪膜１４１の法線方向である第２方向１４１ａと略同じ向きである。これに対して、第１のフレーム部１３８の設置面の向きと、第２のフレーム部１４８の設置面の向きが異なるため、第１方向１３１ａと第２方向１４１ａとは非平行である。
【0099】
また、図１２に示すように、第１開口方向１３９ａが第１方向１３１ａに対して形成する角度の違い、および、第２開口方向１４９ａが第２方向１４１ａに対して形成する角度の違いは、第１方向１３１ａが第２方向１４１ａに対して形成する角度の違いより小さい。
【0100】
また、第３の開口１５９の第３開口方向１５９ａは、第３の磁歪膜１５１の法線方向である第３方向１５１ａと略同じ向きである。これに対して、第３のフレーム部１５８の設置面の向きは、第１のフレーム部１３８および第２のフレーム部１４８の設置面の向きとは異なるため、第３方向１５１ａは、第１方向１３１ａおよび第２方向１４１ａとは非平行である。
【0101】
したがって、第３開口方向１５９ａが第３方向１５１ａに対して形成する角度の違いは、第３方向１５１ａが第１方向１３１ａおよび第２方向１４１ａに対して形成する角度の違いより小さい。
【0102】
図１２に示すような構造体１１０では、第１のフレーム部１３８、第１の腕部１３６および第１の振動体１３０と、第２のフレーム部１４８、第２の腕部および第２の振動体１４０と、第３のフレーム部１５８、第３の腕部および第３の振動体５０とを、同じかまたは違いの小さいものとすることができるため、構造および製造プロセスがシンプルである。また、構造体１１０では、各振動体１３０、１４０、１５０が、設置される開口１３９、１４９、１５９の開口面と略平行に設置されるため、各振動体１３０、１４０、１５０が、その振動体１３０、１４０、１５０が収容されるフレーム部１３８、１４８、１５８によって保護されやすく、耐衝撃性などの点で有利である。
【0103】
その他、図１２および図１３に示す構造体１１０は、第１実施形態に係る構造体１０との共通部分については、構造体１０と同様の効果を奏する。なお、図１２に示す構造体１１０は、３つの振動体１３０、１４０、１５０を有するが、構造体１１０が有する振動体１３０、１４０、１５０の数は複数であれば特に限定されない。
【0104】
第３実施形態
図１４は、第３実施形態に係る電子機器２９７を示す外観図である。電子機器２９７は、電子機器２９７の外表面を構成するカバー部２８３を有する。電子機器２９７は、全長１０～５０ｍｍ、直径５～２０ｍｍ程度の大きさを有し、たとえば、消化管などを観察するためのカプセル内視鏡として用いられる。
図１４は、第３実施形態に係る電子機器２９７を示す外観図である。電子機器２９７は、電子機器２９７の外表面を構成するカバー部２８３を有する。電子機器２９７は、全長１０～５０ｍｍ、直径５～２０ｍｍ程度の大きさを有し、たとえば、消化管などを観察するためのカプセル内視鏡として用いられる。
【0105】
図１４に示すように、カバー部２８３は、円筒形状部分２８３ａと、円筒形状部分２８３ａの両端部に接続するドーム形状部分２８３ｂとを有する。図１５に示すように、円筒形状部分２８３ａの内側面には、仮想線２９５に沿って構造体２１０ａが設けられる。
【0106】
図１５に示すように、構造体２１０ａは、第１の振動体２３０と、第２の振動体２４０と、第３の振動体２５０と、基板部２８０ａとを有する。第１～第３の振動体２３０、２４０、２５０は、図１２に示す構造体１１０が有する第１～第３の振動体１３０、１４０、１５０と同様である。また、第１～第３の振動体２３０、２４０、２５０は、図１２に示す構造体１１０と同様に、腕部およびフレーム部を介して基板部２８０ａに設けられている（図１２および図１３参照）。
【0107】
また、ドーム形状部分２８３ｂの内側面には、仮想線２９６に沿って構造体２１０ｂが設けられる。構造体２１０ｂは、構造体２１０ａと同様に、第１の振動体２３０と、第２の振動体２４０と、第３の振動体２５０と、基板部２８０ｂとを有する。構造体２１０ａと構造体２１０ｂは、基板部２８０ａが円筒形状部分２８３ａの内側面に沿う形状を有し、基板部２８０ｂがドーム形状部分２８３ｂの内側面に沿う形状を有する点で相違するが、その余の点は同様である。
【0108】
図１６は、電子機器２９７において構造体２１０ｂが配置される仮想線２９６（図１５参照）に沿う断面の一部を拡大した拡大断面図である。図１６に示すように、カバー部２８３のドーム形状部分２８３ｂは、第１の振動体２３０および第２の振動体２４０の少なくとも一方側（図１６では外側）を連続的に覆う曲面状である。
【0109】
図１６に示すように、第１の振動体２３０における第１の磁歪膜２３１の法線方向である第１方向２３１ａは、第１方向２３１ａがドーム形状部分２８３ｂに交差する第１交点２８４におけるドーム形状部分２８３ｂの法線方向である第１カバー部方向２８４ａと略同じである。また、第２の振動体２４０における第２の磁歪膜２４１の法線方向である第２方向２４１ａは、第２方向２４１ａがドーム形状部分２８３ｂに交差する第２交点２８５におけるドーム形状部分２８３ｂの法線方向である第２カバー部方向２８５ａと略同じである。
【0110】
図１６に示すように、基板部２８０ｂは、第１および第２の振動体２３０、２４０の配置方向に沿って湾曲しているため、第１方向２３１ａと第２方向２４１ａとは非平行である。また、第１および第２の振動体２３０、２４０を連続的に覆うドーム形状部分２８３ｂも、第１および第２の振動体２３０、２４０の配置方向に沿って湾曲しているため、第１カバー部方向２８４ａと第２カバー部方向２８５ａとは非平行である。
【0111】
また、第１カバー部方向２８４ａが第１方向２３１ａに対して形成する角度の違い、および、第２カバー部方向２８５ａが第２方向２４１ａに対して形成する角度の違いは、第１カバー部方向２８４ａが第２カバー部方向２８５ａに対して形成する角度の違いより小さい。
【0112】
図１６に示すようなドーム形状部分２８３ｂを有する電子機器２９７は、生物の体内管腔等に、固定されずに収容される形状として適している。また、電子機器２９７では、ドーム形状部分２８３ｂが基板部２８０ｂの湾曲形状に沿って湾曲しているため、ドーム形状部分２８３ｂ近傍の狭い空間に構造体２１０ｂをコンパクトに収容でき、小型化に適している。
【0113】
その他、構造体２１０ａ、２１０ｂは、構造体１１０との共通点については、構造体１１０と同様の効果を奏する。なお、カバー部２８３に固定される前の構造体２１０ａ、２１０ｂは、直線状に延びる帯状であってもよく、らせん状または円弧状に延びる帯状であってもよい。また、構造体２１０ａ、２１０ｂは、仮想線２９５、２９６に沿って３６０度、略等間隔に配置される振動部２３０、２４０、２５０を有していてもよい。また、カバー部２８３の形状としては、カプセル形状、円筒形状、ドーム形状などの他に、球形状、楕円球形状などが挙げられるが、カバー部２８３の形状はこれらのみには限定されない。
【0114】
なお、電子機器２９７には、構造体２１０ａ、２１０ｂからの電気信号が入力される入力部としてパワーマネジメントＩＣ９２、蓄電部としてのキャパシタ９５、電力消費部９３としてのカメラなどが備えられていてもよい。
【0115】
実施例
以下、実施例を用いて、本開示をさらに詳細に説明する。ただし、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。
以下、実施例を用いて、本開示をさらに詳細に説明する。ただし、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。
【0116】
図１７（ａ）は、実施例で用いた構造体３１０を示す概念図である。構造体３１０は、図１３に示す第１の振動体１３０、第１の腕部１３６および第１のフレーム部１３８を含む素子３７１を、長さ１５ｍｍ幅６ｍｍのフレキシブル基板部３８０上に計12個直列に設置し、これを外径４．８ｍｍの円筒状のプラスチック筐体３８６の周囲を1周するように巻き付けて固定して作製した。
【0117】
図１７（ｂ）は、比較例で用いた構造体４１０を示す概念図である。構造体４１０は、実施例と同様に素子３７１を、実施例と同じ形状のフレキシ
ブル基板部３８０上に同様に設置し、平板状のプラスチック板（実施例1と同じ材料）上に平らに固定して作製した。
ブル基板部３８０上に同様に設置し、平板状のプラスチック板（実施例1と同じ材料）上に平らに固定して作製した。
【0118】
評価では、構造体３１０、４１０の側面方向に１０ｃｍ離れた位置から、周波数３．０ＭＨｚで振幅が５０ｎＴである交流磁場を供給し、構造体３１０、４１０の発電量（交流電圧）を、ロックインアンプを用いて測定した。測定は、構造体３１０、４１０を、図１７に示すように縦軸周りに回転させながら行った。
【0119】
実施例に係る構造体３１０の測定では、構造体３１０を回転させても、発電量は、静止状態で測定される１２ｍＶとほぼ同様でほとんど変動せず、安定性の高い出力が検出された。これに対して、比較例に係る構造体４１０では、構造体４１０を回転させた場合、出力は最大値である１８ｍＶから最小値である１ｍＶのまで周期的に変動し、出力は安定しなかった。
【符号の説明】
【0120】
１０、１１０、２１０ａ、２１０ｂ、３１０、４１０…構造体
２０…共通フレーム部
２１、１３９…第１の開口
２２、１４９…第２の開口
２３…第３の開口
２４…第４の開口
２５…第５の開口
２７…配線部
２８…外部接続部
３０、１３０…第１の振動体
３１、１３１…第１の磁歪膜
３１ａ、１３１ａ…第１方向
３２…第１の圧電膜
３３…第１の電極膜
３６、１３６…第１の腕部
３６ｃ、４６ｃ、５６ｃ…応力膜
３６ａ、４６ａ、５６ａ…ビーム材
３６ｂ…腕部電極層
４０、１４０…第２の振動体
４１、１４１…第２の磁歪膜
４１ａ、１４１ａ…第２方向
４２…第２の圧電膜
４３…第２の電極膜
４６…第２の腕部
５０、１５０…第３の振動体
５１、１５１…第３の磁歪膜
５６…第３の腕部
６０…第４の振動体
７０…第５の振動体
９７、２９７…電子機器
９２…パワーマネジメントＩＣ
９５…キャパシタ
９３…電力消費部
９８…送信アンテナ
１３８…第１のフレーム部
２１ａ、１３９ａ…第１開口方向
１４８…第２のフレーム部
２２ａ、１４９ａ…第２開口方向
５１ａ、１５１ａ…第３方向
１５８…第３のフレーム部
１８０…基板部
１８１…配線部
２８３…カバー部
２８３ａ…円筒形状部分
２８３ｂ…ドーム形状部分
２８４…第１交点
２８４ａ…第１カバー部方向
２８５…第２交点
２８５ａ…第２カバー部方向
２９５、２９６…仮想線
２９６…仮想線
３７１…素子
３８０…フレキシブル基板部
３８６…プラスチック筐体
２０…共通フレーム部
２１、１３９…第１の開口
２２、１４９…第２の開口
２３…第３の開口
２４…第４の開口
２５…第５の開口
２７…配線部
２８…外部接続部
３０、１３０…第１の振動体
３１、１３１…第１の磁歪膜
３１ａ、１３１ａ…第１方向
３２…第１の圧電膜
３３…第１の電極膜
３６、１３６…第１の腕部
３６ｃ、４６ｃ、５６ｃ…応力膜
３６ａ、４６ａ、５６ａ…ビーム材
３６ｂ…腕部電極層
４０、１４０…第２の振動体
４１、１４１…第２の磁歪膜
４１ａ、１４１ａ…第２方向
４２…第２の圧電膜
４３…第２の電極膜
４６…第２の腕部
５０、１５０…第３の振動体
５１、１５１…第３の磁歪膜
５６…第３の腕部
６０…第４の振動体
７０…第５の振動体
９７、２９７…電子機器
９２…パワーマネジメントＩＣ
９５…キャパシタ
９３…電力消費部
９８…送信アンテナ
１３８…第１のフレーム部
２１ａ、１３９ａ…第１開口方向
１４８…第２のフレーム部
２２ａ、１４９ａ…第２開口方向
５１ａ、１５１ａ…第３方向
１５８…第３のフレーム部
１８０…基板部
１８１…配線部
２８３…カバー部
２８３ａ…円筒形状部分
２８３ｂ…ドーム形状部分
２８４…第１交点
２８４ａ…第１カバー部方向
２８５…第２交点
２８５ａ…第２カバー部方向
２９５、２９６…仮想線
２９６…仮想線
３７１…素子
３８０…フレキシブル基板部
３８６…プラスチック筐体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】