特許 7013346 センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-21

(45)【発行日】2022-01-31

(54)【発明の名称】センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 9/16 20060101AFI20220124BHJP

   G01R 33/09 20060101ALI20220124BHJP

【ＦＩ】

G01L9/16

G01R33/09

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2018154093

(22)【出願日】2018-08-20

(65)【公開番号】P2019164110

(43)【公開日】2019-09-26

【審査請求日】2021-01-05

(31)【優先権主張番号】P 2018047113

(32)【優先日】2018-03-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317011920

【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】藤 慶彦

(72)【発明者】

【氏名】山田 啓壽

(72)【発明者】

【氏名】増西 桂

(72)【発明者】

【氏名】原 通子

(72)【発明者】

【氏名】東 祥弘

(72)【発明者】

【氏名】岡本 和晃

(72)【発明者】

【氏名】加治 志織

【審査官】公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０７０８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６１０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－３１１９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１７５３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０２４６２７１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ ９／１６

Ｇ０１Ｒ ３３／０９

Ｈ０４Ｒ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持部と、
前記支持部に支持され変形可能な膜部と、
前記膜部に設けられ磁性層を含む第１素子と、
を含む検知素子部と、
前記検知素子部から離れた第１磁性部と、
を備え、
前記第１磁性部は、複数の第１孔を含み、
前記膜部から前記第１素子への第１方向と交差する第２方向に沿う前記複数の第１孔の１つの幅は、前記第２方向に沿う前記検知素子部の長さよりも狭く、前記第２方向に沿う前記第１素子の長さよりも広い、センサ。

【請求項2】

前記幅は、前記第２方向に沿う前記膜部の長さよりも狭い、請求項１記載のセンサ。

【請求項3】

前記複数の第１孔の少なくとも一部は、前記第１方向において前記検知素子部と重なる、請求項１または２に記載のセンサ。

【請求項4】

前記第１磁性部は、前記複数の第１孔の間の領域を含み、前記領域は、前記第１方向において前記検知素子部と重なる、請求項１または２に記載のセンサ。

【請求項5】

前記第１磁性部における前記複数の第１孔の開口率は、３０％以上である、請求項１～４のいずれか１つに記載のセンサ。

【請求項6】

前記幅は、０．３ｍｍ以下である、請求項１～５のいずれか１つに記載のセンサ。

【請求項7】

前記複数の第１孔は、稠密配置となるように設けられた、請求項１～６のいずれか１つに記載のセンサ。

【請求項8】

前記第１磁性部は、Ｎｉ及びＦｅを含む、請求項１～７のいずれか１つに記載のセンサ。

【請求項9】

前記第１磁性部は、
第１部分領域と、
第２部分領域と、
を含み、
前記第１部分領域の少なくとも一部は、前記第１方向において前記検知素子部と重なり、
前記第１部分領域の前記第１方向に沿う厚さは、前記第２部分領域の前記第１方向に沿う厚さよりも薄い、請求項１～８のいずれか１つに記載のセンサ。

【請求項10】

支持部と、
前記支持部に支持され変形可能な膜部と、
前記膜部に設けられ磁性層を含む第１素子と、
を含む検知素子部と、
前記検知素子部から離れた第１磁性部と、
を備え、
前記第１磁性部は、前記膜部から前記第１素子への第１方向と交差する第１面及び第２面を含み、前記第１面は前記第２面と前記検知素子部との間にあり、
前記第１磁性部は、複数の第１孔を含み、
前記複数の第１孔の１つの前記第１面における第１幅は、前記複数の第１孔の前記１つの前記第２面における第２幅とは異なる、センサ。

【請求項11】

支持部と、
前記支持部に支持され変形可能な膜部と、
前記膜部に設けられ磁性層を含む第１素子と、
を含む検知素子部と、
前記検知素子部から離れた第１磁性部と、
を備え、
前記第１磁性部は、前記膜部から前記第１素子への第１方向と交差する第１面及び第２面を含み、前記第１面は前記第２面と前記検知素子部との間にあり、
前記第１磁性部は、複数の第１孔を含み、
前記複数の第１孔の１つは、
前記第１面における第１幅と、
前記第２面における第２幅と、
前記第１面と前記第２面との間の位置における第３幅と、
を有し、
前記第３幅は、前記第１幅よりも小さく、前記第２幅よりも小さい、センサ。

【請求項12】

複数の第２孔を含む第２磁性部をさらに備え、
前記第１磁性部は、前記第１方向において前記第２磁性部と前記検知素子部との間に設けられ、
前記第１磁性部は、前記第２磁性部から離れた、請求項１～１１のいずれか１つに記載のセンサ。

【請求項13】

支持部と、
前記支持部に支持され変形可能な膜部と、
前記膜部に設けられ磁性層を含む第１素子と、
を含む検知素子部と、
前記検知素子部から離れた第１磁性部と、
第２磁性部であって、前記第１磁性部は、前記膜部から前記第１素子への第１方向において前記第２磁性部と前記検知素子部との間に設けられ、前記第２磁性部から離れた前記第２磁性部と、
を備え、
前記第１磁性部は、１つまたは複数の第１孔を含み、
前記第２磁性部は、１つまたは複数の第２孔を含む、センサ。

【請求項14】

前記第１孔は、前記第１方向において、前記第２孔と重ならない、請求項１３に記載のセンサ。

【請求項15】

前記第１磁性部の前記第１方向に沿う厚さは、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である、請求項１～１４のいずれか１つに記載のセンサ。

【請求項16】

第３磁性部をさらに備え、
前記検知素子部から前記第３磁性部への方向は、前記第１方向と交差する方向に沿う、請求項１～１３のいずれか１つに記載のセンサ。

【請求項17】

前記交差する前記方向において、前記検知素子部は、前記第３磁性部の複数の領域の間に設けられた、請求項１６記載のセンサ。

【請求項18】

前記第１方向に沿う前記第１磁性部の厚さは、前記交差する方向に沿う前記第３磁性部の長さよりも薄い、請求項１６または１７に記載のセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、センサに関する。

【背景技術】

【0002】

磁性層を用いたセンサが提案されている。センサにおいて、安定した特性が望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－７０８４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態は、安定した特性が得られるセンサを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態によれば、センサは、検知素子部及び第１磁性部を含む。前記検知素子部は、支持部と、前記支持部に支持され変形可能な膜部と、前記膜部に設けられ磁性層を含む第１素子と、を含む。前記第１磁性部は、前記検知素子部から離れる。前記第１磁性部は、複数の第１孔を含む。前記膜部から前記第１素子への第１方向と交差する第２方向に沿う前記複数の第１孔の１つの幅は、前記第２方向に沿う前記検知素子部の長さよりも狭く、前記第２方向に沿う前記第１素子の長さよりも広い。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１（ａ）～図１（ｃ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。

【図3】図３（ａ）～図３（ｃ）は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図6】図６は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図7】図７は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図8】図８は、第２実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図9】図９は、第２実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図10】図１０は、第２実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図11】図１１は、第３実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図12】図１２は、第４実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図13】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第４実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図14】図１４は、第５実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【図15】図１５は、第５実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0008】

（第１実施形態）
図１（ａ）～図１（ｃ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図１（ａ）は、斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１－Ａ２線断面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）の矢印ＡＲ１から平面図である。図１（ｃ）においては、図の見やすさのために、一部の要素が図示されていない。

【0009】

図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係るセンサ１１０は、検知素子部５１ｓ及び第１磁性部２１を含む。この例では、第３磁性部２３、第４磁性部２４、基体２６及び制御素子部６８がさらに設けられている。後述するように、第２磁性部が設けられても良い。センサ１１０は、例えば、磁性装置である。センサ１１０は、例えば、素子パッケージである。

【0010】

基体２６は、例えば、プリント基板などである。例えば、基体２６と第１磁性部２１との間に、第４磁性部２４が設けられる。第４磁性部２４と第１磁性部２１との間に、第３磁性部２３、検知素子部５１ｓ及び制御素子部６８が設けられる。例えば、第４磁性部２４と第１磁性部２１との間において、検知素子部５１ｓ及び制御素子部６８の周りに、第３磁性部２３が設けられる。これらの磁性部は、例えば、磁気シールドとして機能する。

【0011】

図１（ｂ）に示すように、検知素子部５１ｓが、第４磁性部２４の一部に、固定用部材５１Ｂにより固定される。固定用部材５１Ｂは、例えばシリコーンなどである。制御素子部６８が、第４磁性部２４の別の一部に固定される。この例では、制御素子部６８の周りに絶縁樹脂６８ｉが設けられている。

【0012】

図１（ｃ）に示すように、検知素子部５１ｓと制御素子部６８とが、配線５１ｗにより電気的に接続される。制御素子部６８に配線６８ｗが接続され、外部と電気的に接続される。

【0013】

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、検知素子部５１ｓは、支持部７０ｓ、膜部７０ｄ及び第１素子５１を含む。この例では、第２素子５２がさらに設けられている。

【0014】

膜部７０ｄは、支持部７０ｓに支持される。膜部７０ｄは、変形可能である。第１素子５１及び第２素子５２は、膜部に設けられる。後述するように、これらの素子は、複数の磁性層を含む。

【0015】

例えば、検知素子部５１ｓの抵抗（第１素子５１及び第２素子５２の少なくともいずれかの電気抵抗）は、膜部７０ｄの変形に応じて変化する。例えば、膜部７０ｄに外力が加わると、複数の磁性層の少なくとも一方の磁化の向きが変化する。これは、例えば、磁歪に基づく。その結果、複数の磁性層のそれぞれの磁化の間の角度が、変化する。角度の変化により電気抵抗が変化する。これは、例えば、磁気抵抗効果に基づく。検知素子部５１ｓの電気抵抗の変化を検知することで、加わる外力（例えば、音（超音波を含む）など）を検知できる。

【0016】

制御素子部６８は、例えば、検知素子部５１ｓの電気抵抗の変化に関する特性（電気抵抗、電圧及び電流の少なくともいずれか）を検知可能である。例えば、制御素子部６８は、検知素子部５１ｓに電圧を印加する。制御素子部６８は、例えば、検知素子部５１ｓから得られる信号を処理する。制御素子部６８は、例えば、電子回路を含む。制御素子部６８は、例えば、ＡＳＩＣを含む。

【0017】

図１（ｂ）に示すように、膜部７０ｄから第１素子５１への方向を第１方向とする。後述するように、第１方向は、例えば、複数の磁性層の一方から他方への方向に沿う。第１方向は、図１（ａ）などに例示されるＺ軸方向に対応する。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

【0018】

実施形態においては、第１磁性部２１が設けられる。第１磁性部２１は、例えば、Ｘ－Ｙ平面に沿っている。図１（ｂ）に示すように、第１磁性部２１は、検知素子部５１ｓから離れる。Ｚ軸方向において、第１磁性部２１と検知素子部５１ｓとの間に空間が設けられる。第１磁性部２１が検知素子部５１ｓから離れることにより、検知素子部５１ｓに含まれる膜部７０ｄが変形できる。

【0019】

第１磁性部２１は、複数の第１孔ｈ１を含む。複数の第１孔ｈ１を通って、外力（例えば、音（超音波を含む）など）が膜部７０ｄに伝わる。複数の第１孔ｈ１の少なくとも一部は、Ｚ軸方向において、検知素子部５１ｓと重なる。例えば、第１磁性部２１は、複数の第１孔ｈ１の間の領域を含む。この領域は、Ｚ軸方向において検知素子部５１ｓと重なる。この領域は、Ｚ軸方向において膜部７０ｄと重なる。

【0020】

図２は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図２は、図１（ａ）の矢印ＡＲ１からみた平面図である。図２は、第１磁性部２１、検知素子部５１ｓ及び第１素子５１を例示する透視平面図である。

【0021】

図２に示すように、複数の孔ｈ１のサイズ（例えば径）は、検知素子部５１ｓよりも小さく、第１素子５１よりも大きい。

【0022】

例えば、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する１つの方向を第２方向とする。第２方向は、例えば、Ｘ軸方向である。第２方向（Ｘ軸方向）に沿う複数の第１孔ｈ１の１つの幅ｄ１は、第２方向に沿う検知素子部５１ｓの長さＬ１よりも狭い（小さい）。幅ｄ１は、第２方向に沿う第１素子５１の長さＬ５１よりも広い（大きい）。例えば、幅ｄ１は、第２方向に沿う膜部７０ｄの長さ（Ｌ７０）よりも狭い（小さい）。

【0023】

このような複数の第１孔ｈ１により、外部磁場（地磁気など）を減衰させつつ、外力（例えば超音波を含む音など）を検知素子部５１ｓに効率的に伝えることができる。これにより、高い検知感度を維持しつつ、外部磁場の影響を抑制できる。例えば、ノイズが抑制できる。実施形態によれば、安定した特性が得られるセンサを提供できる。

【0024】

例えば、検知素子部５１ｓのサイズ（長さＬ１）は、膜部７０ｄのサイズ（長さＬ７０）に依存する。膜部７０ｄのサイズは、目的とする外力（例えば超音波を含む音など）の特性（例えば周波数）に応じて定められる。例えば、実施形態において、長さＬ７０は、約１００μｍ以上約１５００μｍ以下程度である。例えば、実施形態において、長さＬ１は、約４００μｍ以上約３０００μｍ以下程度である。一方、複数の孔ｈ１のサイズ（幅ｄ１）は、小さいことが好ましい。例えば、幅ｄ１を小さくし、開口率を高くすることで、第１磁性部２１の複数の孔ｈ１以外の領域の、音響特性への影響が抑制できる。例えば、共振周波数を上昇できる。例えば、検知できる周波数の範囲を拡大することができる。

【0025】

膜部７０ｄにおいて、外力により大きな歪が得られる領域は限られている。例えば、膜部７０ｄのうちの支持部７０ｓに近い領域において、大きな歪が生じる。例えば、第１素子５１を小さくすることで、大きな歪が得られる領域に、第１素子５１を設けることができる。もし、第１素子５１が過度に大きいと、第１素子５１には大きな歪が生じる部分と、小さな歪が生じる部分と、が生じる。このため、外力の電気抵抗への変換においてロスが生じる。第１素子５１を小さくすることで、第１素子５１は、大きな歪が得られる領域に設けられる。これにより、ロスを抑制して、安定した変換が実施できる。

【0026】

さらに、第１素子５１を小さくすることで、大きな歪が生じる領域に、複数の第１素子５１を設けることが容易になる。例えば、複数の第１素子５１を設け、複数の第１素子５１を直列に接続することで、ノイズが抑制できる。

【0027】

このような特性は、磁性層を含む第１素子５１においては、第１素子５１を小さくしても、検知感度が維持できるためである。

【0028】

実施形態においては、第１素子５１のサイズは小さくされる。第１素子５１のサイズ（例えば長さＬ５１)は、５μｍ以上１００μｍ以下である。

【0029】

実施形態においては、複数の孔ｈ１のサイズ（幅ｄ１）は、このように小さい第１素子５１よりも大きくされる。そして、幅ｄ１は、検知素子部５１ｓのサイズ（長さＬ１）（または膜部７０ｄのサイズ（長さＬ７０））よりも小さくされる。

【0030】

これにより、高い検知感度を維持しつつ、外部磁場の影響を抑制できる。

【0031】

複数の孔ｈ１が過度に小さいと、例えば、温度の変化などに起因した結露などにより、孔ｈ１の経路が過度に狭くなる場合がある。または、孔ｈ１が塞がれる場合もある。このため、孔ｈ１のサイズはある程度の値（例えば第１素子５１のサイズ）よりも大きいことが好ましい。例えば、孔ｈ１のサイズ（幅ｄ１）は、５０μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。例えば、孔ｈ１のサイズ（幅ｄ１）は、３００μｍ以下とすることができる。

【0032】

実施形態においては、検知素子部５１ｓが磁性層を含む。このため、磁性層への外部磁場の影響を抑制すること（磁気シールド特性）と、外力（例えば超音波を含む音など）を効率良く伝えること（音響特性）と、の要求がある。このような特別な事情が存在する。

【0033】

例えば、音響特性の観点では、第１磁性部２１における複数の第１孔ｈ１の開口率は高いことが好ましい。例えば、音響特性の観点では、例えば、開口率は、３０％以上が好ましい。一方、磁気シールド特性の観点では、開口率は低いことが好ましい。磁気シールド特性の観点では、開口率は、８０％以下が好ましい。実施形態において、開口率は、３０％以上８０％以下が好ましい。

【0034】

例えば、音響特性の観点では、第１磁性部２１の厚さｔ２１（図１（ｂ）参照、Ｚ軸方向に沿う長さ）は、薄いことが好ましい。音響特性の観点では、第１磁性部２１の厚さｔ２１は、例えば、０．３ｍｍ以下が好ましい。一方、磁気シールド特性の観点では、厚さｔ２１は厚いことが好ましい。磁気シールド特性の観点では、厚さｔ２１は、０．０５ｍｍ以上が好ましい。実施形態において、厚さｔ２１は、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下が好ましい。厚さｔ２１は、０．２５ｍｍ以下でも良い。

【0035】

音響特性の観点、及び、磁気シールド特性の観点では、同じ開口率の場合は、孔ｈ１のサイズ（幅ｄ１）は、小さいことが好ましい。ただし、既に説明したように、孔ｈ１のサイズは、第１素子５１のサイズ（長さＬ５１）よりも大きいことが好ましい。

【0036】

既に説明したように、第３磁性部２３が設けられる。図１（ｂ）に示すように、音響特性の観点では、第１磁性部２１の厚さｔ２１は薄いことが好ましい。一方、孔が設けられない第３磁性部２３においては、音響特性の観点が存在しない。このため、第３磁性部２３の厚さは、厚くして良い。これにより、高い磁性シールド効果が得られる。

【0037】

既に説明したように、検知素子部５１ｓから第３磁性部２３への方向は、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する方向に沿う。図１（ｂ）に示すように、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う第１磁性部２１の厚さｔ２１は、上記の交差する方向に沿う第３磁性部２３の長さｔ２３よりも薄い。これにより、第１磁性部２１において、良好な音響特性が得られる。第３磁性部２３において、良好な磁気シールド特性が得られる。上記の交差する方向は、Ｘ－Ｙ平面に沿う任意の１つの方向で良い。上記の交差する方向は、例えば、Ｘ軸方向でも良く、Ｙ軸方向でも良い。

【0038】

図１（ｃ）に、示すように、上記の交差する方向において、検知素子部５１ｓは、第３磁性部２３の複数の領域の間に設けられる。例えば、Ｘ－Ｙ平面に沿う任意の方向において、検知素子部５１ｓは、第３磁性部２３の複数の領域の間に設けられる。例えば、Ｘ－Ｙ平面において、検知素子部５１ｓの周りに第３磁性部２３が設けられる。

【0039】

以下、検知素子部５１ｓの例について説明する。

【0040】

図３（ａ）～図３（ｃ）は、第１実施形態に係るセンサの一部を例示する模式図である。
図３（ａ）は、斜視図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ３－Ａ４線断面図である。図３（ｃ）は、第２素子５２の断面図である。

【0041】

膜部７０ｄは、支持部７０ｓに支持される。膜部７０ｄは、変形可能である。例えば、膜部７０ｄに加わる外力により、膜部７０ｄは変形可能である。この外力は、例えば、複数の孔ｈ１を介して膜部７０ｄに伝わる音（超音波も含む）である。膜部７０ｄは、例えば、ダイアフラムである。この例では、膜部７０ｄは、「両持ち梁」である。膜部７０ｄは、「片持ち梁」でも良い。

【0042】

第１素子５１は、膜部７０ｄに設けられる。この例では、複数の第１素子５１が設けられている。複数の第１素子５１の少なくとも２つは、互いに直列に接続されても良い。第２素子５２も、膜部７０ｄに設けられる。この例では、複数の第２素子５２が設けられる。複数の第２素子５２の少なくとも２つは、互いに直列に接続されても良い。

【0043】

図３（ｂ）に示すように、第１素子５１は、第１磁性層１１、第２磁性層１２及び第１中間層１１ｎを含む。この例では、第２磁性層１２は、第１磁性層１１と膜部７０ｄとの間に設けられる。第１中間層１１ｎは、第１磁性層１１と第２磁性層１２との間に設けられ、非磁性である。

【0044】

第２磁性層１２から第１磁性層１１への方向は第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。第１方向Ｄ１は、膜部７０ｄの膜面７０ｆ（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）と交差する。

【0045】

図３（ｃ）に示すように、第２素子５２は、第３磁性層１３、第４磁性層１４及び第２中間層１２ｎを含む。この例では、第４磁性層１４は、第３磁性層１３と膜部７０ｄとの間に設けられる。第２中間層１２ｎは、第３磁性層１３と第４磁性層１４との間に設けられ、非磁性である。第１～第４磁性層１１～１４は、例えば、強磁性である。

【0046】

この例では、第１～第４導電層５８ａ～５８ｄが設けられる。第１導電層５８ａ及び第２導電層５８ｂの間に、第１磁性層１１、第２磁性層１２及び第１中間層１１ｎが設けられる。第３導電層５８ｃ及び第４導電層５８ｄの間に、第３磁性層１３、第４磁性層１４及び第２中間層１２ｎが設けられる。これらの導電層は、例えば、配線５１ｗにそれぞれ電気的に接続され、制御素子部６８に電気的に接続される。図３（ｂ）に示すように、この例では、第１導電層５８ａと膜部７０ｄとの間に絶縁層５８ｉが設けられている。

【0047】

図３（ｂ）に示すように、例えば、支持部７０ｓ及び膜部７０ｄとなる部材の一部が除去され、除去されて薄くなった部分が、膜部７０ｄとなっても良い。例えば、厚い部分が支持部７０ｓとなっても良い。

【0048】

例えば、検知素子部５１ｓの抵抗（第１素子５１及び第２素子５２の少なくともいずれかの電気抵抗）は、膜部７０ｄの変形に応じて変化する。例えば、膜部７０ｄに外力が加わると、第１磁性層１１の磁化の向き及び第２磁性層１２の磁化の向き少なくともいずれかが変化する。これらの磁化の間の角度が、変化する。これは、例えば、磁歪に基づく。角度の変化により電気抵抗が変化する。これは、例えば、磁気抵抗効果に基づく。検知素子部５１ｓの抵抗の変化を検知することで、加わる外力（例えば、音など）を検知できる。

【0049】

１つの例において、例えば、第１磁性層１１の磁化の向きは、第２磁性層１２の磁化よりも変化し易い。この場合、例えば、第１磁性層１１は、磁化自由層である。例えば、第２磁性層１２は、参照層である。別の例において、第１磁性層１１が参照層で、第２磁性層１２が磁化自由層でも良い。膜部７０ｄの変形に応じて、２つの磁化の向きの両方が変化しても良い。

【0050】

実施形態においては、例えば、センサ１１０が受ける外力（例えば、超音波を含む音）により膜部７０ｄが変形し、膜部７０ｄの変形が、磁性層により電気抵抗に変換される。

【0051】

長さＬ５１（図２参照）は、例えば、第１磁性層１１の第２方向に沿う長さである。長さＬ５１（図２参照）は、例えば、第２磁性層１２の第２方向に沿う長さでも良い。

【0052】

図４は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図４は、第１磁性部２１における複数の孔ｈ１の配置の例を示している。図４に示すように、複数の第１孔ｈ１は、六角形状（例えば、正六角形状）に配置されても良い。複数の第１孔ｈ１は、例えば、稠密に設けられる。例えば、複数の第１孔ｈ１の密度を高くできる。例えば、開口率を高くできる。良好な音響特性が得られる。

【0053】

図５及び図６は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
これらの図は、図１（ｂ）に対応する断面図である。図５に例示するセンサ１１０ａのように、第１磁性部２１及び第３磁性部２３は、一体でも良い。第１磁性部２１及び第３磁性部２３は、互いに連続している。第１磁性部２１及び第３磁性部２３は、シームレスである。図６に例示するセンサ１１０ｂのように、第４磁性部２４及び第３磁性部２３は、一体でも良い。第４磁性部２４及び第３磁性部２３は、互いに連続している。第４磁性部２４及び第３磁性部２３は、シームレスである。センサ１１０ａ及び１１０ｂにおいては、例えば、部品の数が少ない。例えば、製造コストを低減できる。

【0054】

図７は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図７は、図１（ｂ）に対応する断面図である。図７に示すように、実施形態に係るセンサ１１１においては、第１磁性部２１の断面形状が、センサ１１０における第１磁性部２１の断面形状とは異なる。センサ１１１におけるこれ以外の構成は、センサ１１０における構成と同様である。

【0055】

図７に示すように、第１磁性部２１は、第１部分領域２１ａ及び第２部分領域２１ｂを含む。第２部分領域２１ｂは、例えば、第１部分領域２１ａの外側に設けられる。第１部分領域２１ａの少なくとも一部は、第１方向（Ｚ軸方向）において、検知素子部５１ｓと重なる。第１部分領域２１ａは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第３磁性部２３と重ならない。第２部分領域２１ｂは、第１方向（Ｚ軸方向）において、検知素子部５１ｓと重ならない。第２部分領域２１ｂは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第３磁性部２３と重なる。

【0056】

第１部分領域２１ａの第１方向に沿う厚さ２１ａｔは、第２部分領域２１ｂの第１方向に沿う厚さ２１ｂｔよりも薄い。

【0057】

このような厚さの差は、例えば、第１磁性部２１となる磁性部材の一部を選択的にエッチングすることで、形成できる。このエッチングと同時に、複数の孔ｈ１が形成されても良い。

【0058】

このような第１磁性部２１を用いることで、例えば、第１磁性部２１と第４磁性部２４との間に、所望の空間を形成し易くできる。第１磁性部２１及び第３磁性部２３が形成し易くなる。

【0059】

この例では、第１部材２８ａが設けられている。第１磁性部２１は、第３磁性部２３とは別に設けられている。第１部材２８ａは、第１磁性部２１と第３磁性部２３との間に設けられる。第１部材２８ａは、第１磁性部２１と第３磁性部２３とを接合する。

【0060】

第１部材２８ａを用いることで、例えば、第１磁性部２１を第３磁性部２３とは別に設けることができる。これにより、例えば、第１磁性部２１が第３磁性部２３と連続している場合に比べて、第１磁性部２１（及び第３磁性部２３）の形成が容易になる。

【0061】

（第２実施形態）
第２実施形態に係るセンサも、検知素子部５１ｓ及び第１磁性部２１を含む。以下、第２実施形態について、第１磁性部２１の複数の孔ｈ１の例について説明する。複数の孔ｈ１を除く構成については、第１実施形態の構成と同様で良い。

【0062】

図８は、第２実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図８は、図１（ｂ）に対応する断面図である。図８に示すように、本実施形態に係るセンサ１２０においては、第１磁性部２１は、第１面２１ｆ及び第２面２１ｇを含む。第１方向（Ｚ軸方向）において、第１面２１ｆは第２面２１ｇと検知素子部５１ｓとの間にある。第１面２１ｆは、検知素子部５１ｓの側の面である。

【0063】

第１磁性部２１は、複数の第１孔ｈ１を含む。複数の第１孔ｈ１の１つの第１面２１ｆにおける幅を第１幅ｗ１とする。複数の第１孔ｈ１のその１つの第２面２１ｇにおける幅を第２幅ｗ２とする。第１幅ｗ１は、第２幅ｗ２とは異なる。

【0064】

この例では、第１幅ｗ１は、第２幅ｗ２よりも狭い（小さい）。これにより、例えば、良好な音響特性を保ちつつ、外部磁場の影響を効果的に抑制することができる。

【0065】

このような複数の第１孔ｈ１は、例えば、第１磁性部２１となる磁性部材を第２面２１ｇの側からエッチングし、そのエッチング条件を適切に制御することで得られる。

【0066】

図９は、第２実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図９は、図１（ｂ）に対応する断面図である。図９に示すように、本実施形態に係るセンサ１２１においては、第１幅ｗ１は、第２幅ｗ２よりも狭い（小さい）。これにより、例えば、良好な音響特性を保ちつつ、外部磁場の影響を効果的に抑制することができる。

【0067】

このような複数の第１孔ｈ１は、例えば、第１磁性部２１となる磁性部材を第１面２１ｆの側からエッチングし、そのエッチング条件を適切に制御することで得られる。

【0068】

図１０は、第２実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図１０は、図１（ｂ）に対応する断面図である。図１０に示すように、本実施形態に係るセンサ１２２においては、複数の孔ｈ１の幅がＺ軸方向において増減する。

【0069】

例えば、第１磁性部２１は、第１面２１ｆ及び第２面２１ｇを含む。複数の第１孔ｈ１の１つは、第１～第３幅ｗ１～ｗ３を有する。第１幅ｗ１は、第１面２１ｆにおける幅である。第２幅ｗ２は、第２面２１ｇにおける幅である。第３幅ｗ３は、第１面２１ｆと第２面２１ｇとの間の位置における幅である。第３幅ｗ３は、第１幅ｗ１よりも小さく、第２幅ｗ２よりも小さい。

【0070】

これにより、例えば、良好な音響特性を保ちつつ、外部磁場の影響を効果的に抑制することができる。

【0071】

このような複数の第１孔ｈ１は、例えば、第１磁性部２１となる磁性部材を、第１面２１ｆ及び第２面２１ｇの側からエッチングし、そのエッチング条件を適切に制御することで得られる。

【0072】

（第３実施形態）
第３実施形態に係るセンサも、検知素子部５１ｓ及び第１磁性部２１を含む。以下、第３実施形態について、第１磁性部２１の複数の孔ｈ１の例について説明する。複数の孔ｈ１を除く構成については、第１実施形態の構成と同様で良い。

【0073】

図１１は、第３実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図１１は、図１（ｂ）に対応する断面図である。図１１に示すように、本実施形態に係るセンサ１３０においても、第１磁性部２１は、複数の第１孔ｈ１を含む。センサ１３０においては、複数の第１孔ｈ１の１つの伸びる方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に対して傾斜している。複数の第１孔ｈ１の１つの側面ｈｓ１は、第１方向に対して傾斜している。側面ｈｓ１は、Ｘ－Ｙ平面と交差する面である。

【0074】

これにより、例えば、良好な音響特性を保ちつつ、外部磁場の影響を効果的に抑制することができる。

【0075】

例えば、第１磁性部２１は、第１面２１ｆ及び第２面２１ｇを含む。第１方向（Ｚ軸方向）において、第１面２１ｆは、第２面２１ｇと検知素子部５１ｓとの間にある。例えば、複数の第１孔ｈ１の１つの第１面２１ｆにおける第１開口部ＯＰ１は、第１方向（Ｚ軸方向）において、複数の第１孔ｈ１のその１つの第２面２１ｇにおける第２開口部ＯＰ２と重ならない。これにより、例えば、Ｚ軸方向に沿う外部磁場の影響を効果的に抑制できる。

【0076】

（第４実施形態）
図１２は、第４実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図１２に示すように、本実施形態に係るセンサ１４０は、検知素子部５１ｓ及び第１磁性部２１に加えて第２磁性部２２を含む。センサ１４０におけるこれ以外の構成は、センサ１１０と同様でも良い。以下、第１磁性部２１及び第２磁性部２２の例について説明する。

【0077】

第１磁性部２１は、検知素子部５１ｓから離れている。第１磁性部２１は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第２磁性部２２と検知素子部５１ｓとの間に設けられる。第１磁性部２１は、第１方向において、第２磁性部２２から離れている。

【0078】

例えば、第１磁性部２１の外縁と、第２磁性部２２の外縁との間に、スペーサ２７が設けられても良い。スペーサ２７は、例えば、磁性体でも良い。スペーサ２７は例えば、非磁性体でも良い。第１磁性部２１と第２磁性部２２との間に空間が形成される。

【0079】

第１磁性部２１は、１つまたは複数の第１孔ｈ１を含む。第２磁性部２２は、１つまたは複数の第２孔ｈ２を含む。この例では、１つの第１孔ｈ１が設けられ、１つの第２孔ｈ２が設けられる。

【0080】

このような構成により、外力８１は、これらの孔を通過して、検知素子部５１ｓに伝わる。一方、外部磁場は、第２孔ｈ２を通過しても、第１磁性部２１により減衰される。これにより、より高い磁性シールド特性が得られる。例えば、第１孔ｈ１は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第２孔ｈ２と重ならない。これにより、Ｚ軸方向に沿って入射する外部磁場が効果的に抑制される。

【0081】

図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第４実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の一部ＰＡを拡大して示している。図１３（ａ）に示すように、本実施形態に係るセンサ１４１も、検知素子部５１ｓ、第１磁性部２１及び第２磁性部２２を含む。センサ１４１におけるこれ以外の構成は、センサ１１０と同様でも良い。センサ１４１においては、第１磁性部２１は、複数の第１孔ｈ１を含む。第２磁性部２２は、複数の第２孔ｈ２を含む。

【0082】

図１３（ｂ）に示すように、複数の第２孔ｈ２の１つは、第１方向（Ｚ軸方向）において、複数の第１孔ｈ１の１つと重ならない。これにより、Ｚ軸方向に沿って入射する外部磁場が効果的に抑制される。

【0083】

第２孔ｈ２を含む第２磁性部２２は、第１～第３実施形態に係る任意のセンサに設けられても良い。

【0084】

実施形態において、第１～第４磁性部２１～２４の少なくともいずれかは、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１～第４磁性部２１～２４の少なくともいずれかは、例えば、Ｎｉ及びＦｅを含む合金を含んでも良い。第１～第４磁性部２１～２４の少なくともいずれかは、例えば、パーマロイ（Ｎｉ－Ｆｅ）、フェライト、及び珪素鋼よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１～第４磁性部２１～２４の少なくともいずれかは、例えば、３０原子パーセント以上９０原子パーセント以下のＮｉを含むＮｉ－Ｆｅ合金を含んでも良い。第１～第４磁性部２１～２４の少なくともいずれかは、例えば、モリブデン、銅及びクロムからなる群より選択される少なくとも１種の元素をさらに含むＮｉ－Ｆｅ合金を含んでも良い。例えば、第１～第４磁性部２１～２４に含まれる磁性材料の透磁率は、５００以上であることが望ましい。第１～第４磁性部２１～２４に含まれる磁性材料の比透磁率は、５０００以上であることがさらに望ましい。

【0085】

第１～第４磁性層１１～１４の少なくともいずれか、例えば、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

【0086】

第１及び第２非磁性層１１ｎ及び１２ｎの少なくともいずれかは、例えば、ＭｇＯを含む。

【0087】

膜部７０ｄの少なくとも一部は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン及び酸化アルミニウムよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

【0088】

（第５実施形態）
第５実施形態に係るセンサも、検知素子部５１ｓ及び第１磁性部２１を含む。以下、第５実施形態について、第１磁性部２１の複数の第１孔ｈ１の例について説明する。複数の第１孔ｈ１を除く構成については、第１実施形態の構成と同様で良い。第１孔ｈ１の形状を除く構成については、第２実施形態の構成と同様で良い。

【0089】

図１４は、第５実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図１４は、図１（ｂ）に対応する断面図である。図１４に示すように、本実施形態に係るセンサ１２２ａにおいては、複数の第１孔ｈ１の幅がＺ軸方向において増減する。

【0090】

例えば、第１磁性部２１は、第１面２１ｆ及び第２面２１ｇを含む。複数の第１第１孔ｈ１の１つは、第１～第３幅ｗ１～ｗ３を有する。第１幅ｗ１は、第１面２１ｆにおける幅である。第２幅ｗ２は、第２面２１ｇにおける幅である。第３幅ｗ３は、第１面２１ｆと第２面２１ｇとの間の位置における幅である。第３幅ｗ３は、第１幅ｗ１よりも大きく、第２幅ｗ２よりも大きい。

【0091】

例えば、良好な音響特性を保ちつつ、外部磁場の影響を効果的に抑制することができる。

【0092】

このような複数の第１孔ｈ１は、例えば、第１磁性部２１となる磁性部材の加工条件を適切に制御することで得られる。複数の第１孔ｈ１の幅のＺ軸方向における増減は、直線的でも良く、曲線的でも良い。

【0093】

図１５は、第５実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図１５は、図１（ｂ）に対応する断面図である。図１５に示すように、本実施形態に係るセンサ１２２ｂにおいても、複数の第１孔ｈ１の幅がＺ軸方向において増減する。

【0094】

例えば、複数の第１孔ｈ１の１つは、第１～第５幅ｗ１～ｗ５を有する。第１幅ｗ１は、第１面２１ｆにおける幅である。第２幅ｗ２は、第２面２１ｇにおける幅である。第３幅ｗ３は、第１面２１ｆと第２面２１ｇとの間の位置における幅である。第４幅ｗ４は、第３幅ｗ３に対応する位置と、第２面２１ｇと、の間の位置における幅である。第５幅ｗ５は、第４幅ｗ４に対応する位置と、第１面２１ｆと、の間の位置における幅である。

【0095】

例えば、第３幅ｗ３は、第１幅ｗ１よりも大きく、第２幅ｗ２よりも大きく、第５幅ｗ５よりも大きい。第４幅ｗ４は、第１幅ｗ１よりも大きく、第２幅ｗ２よりも大きく、第５幅ｗ５よりも大きい。

【0096】

複数の第１孔ｈ１の幅のＺ軸方向における増減の数は、１でも良く、２以上でも良い。複数の第１孔ｈ１の幅のＺ軸方向における増減は、直線的でも良く、曲線的でも良い。

【0097】

実施形態によれば、安定した特性が得られるセンサが提供される。

【0098】

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

【0099】

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、センサに含まれる検知素子、支持部、膜部、素子、磁性層、中間層、電極、磁性部、制御素子部及び基体などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

【0100】

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

【0101】

その他、本発明の実施の形態として上述したセンサを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

【0102】

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

【0103】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0104】

１１～１４…第１～第４磁性層、 １１ｎ、１２ｎ…第１、第２中間層、 ２１～２４…第１～第４磁性部、 ２１ａ、２１ｂ…第１、第２部分領域、 ２１ａｔ、２１ｂｔ…厚さ、 ２１ｆ、２１ｇ…第１、第２面、 ２６…基体、 ２７…スペーサ、 ２８ａ…第１部材、 ５１…第１素子、 ５１Ｂ…固定部材、 ５１ｓ…検知素子部、 ５１ｗ…配線、 ５２…第２素子、 ５８ａ～５８ｄ…第１～第４導電層、 ５８ｉ…絶縁層、 ６８…制御素子部、 ６８ｉ…絶縁樹脂、 ６８ｗ…配線、 ７０ｄ…膜部、 ７０ｆ…膜面、 ７０ｓ…支持部、 ８１…外力、 １１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１１、１２０～１２２、１２２ａ、１２２ｂ、１３０、１４０、１４１…センサ、 ＡＲ１…矢印、 Ｌ１…長さ、 Ｌ５１…長さ、 Ｌ７０…長さ、 ＯＰ１、ＯＰ２…第１、第２開口部、 ＰＡ…一部、 ｄ１…幅、 ｈ１、ｈ２…第１、第２孔、 ｈｓ１…側面、 ｔ２１…厚さ、 ｔ２３…長さ、 ｗ１～ｗ５…第１～第５幅

【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】