(57)【要約】【課題】低周波数の交流磁界についても検出感度が高く、かつ、ＤＣ磁界も検出可能な磁気センサ素子を提供することである。【解決手段】本発明の磁気センサ素子１００は、磁歪材１と、磁歪材１の磁歪振動によって歪みを生じ得る圧電材２と、圧電材２の歪みによって生じた電圧を検出する電極部３と、電流が流れることにより磁歪材１に磁界を印加し得る電流線４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁歪材と、
前記磁歪材の磁歪振動によって歪みを生じ得る圧電材と、
前記圧電材の歪みによって生じた電圧を検出する電極部と、
電流が流れることにより前記磁歪材に磁場を印加し得る電流線と、を備える、磁気センサ素子。
【請求項２】
前記電流線と前記電極部と少なくとも一方と、前記磁歪材との間に絶縁層を備える、請求項１に記載の磁気センサ素子。
【請求項３】
前記磁歪材及び前記圧電材の積層方向に平行な方向からの平面視において、前記電流線が存在する部分が前記磁歪材の主面の６０％以上を占めている、請求項１又は２のいずれかに記載の磁気センサ素子。
【請求項４】
磁歪材及び圧電材の積層方向に平行な方向からの平面視において、
前記電流線が存在する部分と前記電極部が存在する部分とが重なり合っている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気センサ素子。
【請求項５】
前記電流線が、前記圧電材の主面に形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気センサ素子。
【請求項６】
前記圧電材と前記磁歪材との間に膜質改善基材を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の磁気センサ素子。
【請求項７】
前記圧電材のヤング率が前記磁歪材のヤング率より小さい、請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁気センサ素子。
【請求項８】
前記電流線に流される交流電流の周波数で、前記磁気センサ素子の寸法による機械的共振が発生するように、前記磁気センサ素子の寸法が規定されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の磁気センサ素子。
【請求項９】
前記電流線がミアンダ形状である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の磁気センサ素子。
【請求項１０】
前記電極部が櫛歯電極である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の磁気センサ素子。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載された磁気センサ素子と、
前記電流線に電流を供給する電源と、
前記電極部に生じた電圧を検出し信号の変調を検出する回路部と、
を備える磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサ素子及び磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁歪膜と圧電膜とが積層されてなる構造を有する磁気センサが研究されている（例えば、特許文献１、非特許文献１）。
かかる磁気センサでは、磁界が印加されると磁歪膜に磁歪による歪みが生じ、その歪みにより圧電膜に圧電効果を誘発することで圧電膜に生じた電圧をとって磁界を検出する。
【０００３】
特許文献１及び非特許文献１に開示された磁気センサはいずれも、カンチレバー上に磁歪膜と圧電膜とが積層されてなる構造を備える構成である。
かかる磁気センサでは、例えば交流磁界は以下のように検出される。
外部から交流磁界が入ってくると磁歪膜が磁界を受けて伸縮を繰り返す（磁歪振動）。この振動の周波数がカンチレバーの寸法と合ったときに機械的な共振でカンチレバーが大きく振動して屈曲する。屈曲すると、圧電膜に圧電効果によって電圧が発生するので、この電圧を圧電膜に形成された電極からとって磁界を検出する。
例えば、非特許文献１に開示された磁気センサでは、カンチレバーの寸法に対応した機械的な共振周波数は６８０Ｈｚ程度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７３４５４７５号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】R. Jahns et al., “Magnetoelectric Sensors for Biomagnetic Measurements”, 2011 IEEE International Symposium on Medical Measurements and Applications
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
カンチレバーを用いた磁気センサでは、低周波磁界の検出に際しては１／ｆノイズや単なる振動のような低周波ノイズが出力信号に載ってしまうため、微小磁界の検出が困難で、また、ＤＣ磁界は磁歪振動が生じないので検出できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、低周波数の交流磁界についても検出感度が高く、かつ、ＤＣ磁界も検出可能な磁気センサ素子及び磁気センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【０００９】
（１）本発明の一態様に係る磁気センサ素子は、磁歪材と、前記磁歪材の磁歪振動によって歪みを生じ得る圧電材と、前記圧電材の歪みによって生じた電圧を検出する電極部と、
電流が流れることにより前記磁歪材に磁場を印加し得る電流線と、を備える。
【００１０】
（２）上記（１）に記載の磁気センサ素子において、前記電流線と前記電極部と少なくとも一方と、前記磁歪材との間に絶縁層を備えてもよい。
【００１１】
（３）上記（１）又は（２）のいずれかに記載の磁気センサ素子において、前記磁歪材及び前記圧電材の積層方向に平行な方向からの平面視において、前記電流線が存在する部分が前記磁歪材の主面の６０％以上を占めていてもよい。
【００１２】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の磁気センサ素子において、前記磁歪材に直交する方向からの平面視において、  前記電流線が存在する部分と前記電極部が存在する部分とが重なり合っていてもよい。
【００１３】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の磁気センサ素子において、前記電流線が、前記圧電材の主面に形成されていてもよい。
【００１４】
（６）上記（１）〜（５）のいずれか一つに記載の磁気センサ素子において、前記圧電材と前記磁歪材との間に膜質改善基材を備えてもよい。
【００１５】
（７）上記（１）〜（６）のいずれか一つに記載の磁気センサ素子において、前記圧電材のヤング率が前記磁歪材のヤング率より小さくてもよい。
【００１６】
（８）上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載の磁気センサ素子において、前記電流線に流される交流電流の周波数で、前記磁気センサ素子の寸法による機械的共振が発生するように、前記磁気センサ素子の寸法が規定されていてもよい。
【００１７】
（９）上記（１）〜（８）のいずれか一つに記載の磁気センサ素子において、前記電流線がミアンダ形状であってもよい。
【００１８】
（１０）上記（１）〜（９）のいずれか一つに記載の磁気センサ素子において、前記電極部が櫛歯電極であってもよい。
【００１９】
（１１）本発明の一態様に係る磁気センサは、上記（１）〜（１０）のいずれか一つに記載された磁気センサ素子と、前記電流線に電流を供給する電源と、前記電極部に生じた電圧を検出し信号の変調を検出する回路部と、を備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の磁気センサ素子によれば、低周波数の交流磁界についても検出感度が高く、かつ、ＤＣ磁界も検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る磁気センサ素子の断面模式図である。
【図２】（ａ）は、磁気センサ素子が備える電極部の平面模式図であり、（ｂ）は、磁気センサ素子が備える電流線の平面模式図である。
【図３】（ａ）は、第２実施形態に係る磁気センサ素子の一例の断面模式図であり、（ｂ）は、第２実施形態に係る磁気センサ素子の一例の断面模式図である。
【図４】第３実施形態に係る磁気センサ素子の一例の断面模式図である。
【図５】電流線が図２（ｂ）に示したミアンダ形状の場合を例にとって電流線が存在する部分を説明するものである。
【図６】第３実施形態に係る磁気センサ素子の他の例の断面模式図である。
【図７】第４実施形態に係る磁気センサ素子の一例の断面模式図である。
【図８】第４実施形態に係る磁気センサ素子の他の例の断面模式図である。
【図９】第４実施形態に係る磁気センサ素子のさらに他の例の断面模式図である。
【図１０】第５実施形態に係る磁気センサ素子の一例の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法や比率などは実際とは異なっていても同じであっても良い。以下の説明において例示される材料、寸法、数、位置等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではない。その要旨を変更しない範囲で、省略、追加、変更など、適宜変更して実施することが可能である。
【００２３】
〔磁気センサ素子〕
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る磁気センサ素子の断面模式図であり、図２（ａ）は、磁気センサ素子が備える電極部の平面模式図であり、図２（ｂ）は、磁気センサ素子が備える電流線の平面模式図である。
図１に示す磁気センサ素子１００は、磁歪材１と、磁歪材１の磁歪振動によって歪みを生じ得る圧電材２と、圧電材２の歪みによって生じた電圧を検出する電極部３と、電流が流れることにより磁歪材１に磁界を印加し得る電流線４と、を備える。
図中で、各構成要素の積層方向をｚ方向、図１の断面はｚ方向とそれと直交するｘ方向とに広がる面であり、ｘ方向及びｚ方向のいずれにも直交する方向をｙ方向とする。
【００２４】
「磁歪材」
磁歪材は、磁界が印加される表面と伸縮する効果（磁歪効果）を示す磁歪材料からなる。
磁歪材料は公知のものを用いることができる。磁歪定数が大きい磁歪材料が好ましく、具体例を挙げれば、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｏＮｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＦｅＡｌ、ＣｏＰｔ、ＮｉＣｏＣｒ、ＦｅＢ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＳｉＢ、ＦｅＢＳｉＰ、ＦｅＢＳｉＣ、Ｎｉ２ＭｎＧａ、ＦｅＣｏＮｉＢＳｉ、ＴｂＦｅＣｏ、Ｃｏフェライト、Ｎｉフェライト、Ｃｕフェライト、Ｌｉフェライト、Ｍｎフェライト、ＮｉＣｏフェライト、ＮｉＣｕＣｏフェライト、Ｆｅ３О４、ＴｂＦｅ２、ＤｙＦｅ２、ＥｒＦｅ２、ＴｍＦｅ２、ＳｍＦｅ２、ＧａＦｅ、Ｔｂ（０．２７〜０．３原子組成比率）、Ｄｙ（０．７〜０．７３原子組成比率）、Ｆｅ（１．９〜２．０原子組成比率）などを挙げることができる。
【００２５】
磁歪材の形態としては、薄膜、板材のような形態のものを用いることができる。
磁歪材が薄膜（磁歪膜）である場合、磁歪材の厚さは１ｎｍ〜１ｍｍである。磁歪材としての磁歪膜の形成方法には制限はないが、例えばマグネトロンスパッタリングなどのスパッタリングによって成膜することができる。
【００２６】
磁歪材が薄膜である場合、その厚さは例えば、１ｎｍ〜１０μｍとすることができる。
磁歪材が板材である場合、その厚さは例えば、１μｍ〜１ｍｍとすることができる。
【００２７】
磁歪材に生じる磁歪は、磁界が周期的に変化する交流磁界中ではその交流磁界と同じ周波数で周期的に振動する。
【００２８】
「圧電材」
圧電材２は、磁歪材１の磁歪振動（伸縮振動）によって、歪みの振動が発生し、その歪みの振動が弾性波となって伝搬する媒体となるものである。
圧電材２を伝搬する弾性波としては、圧電材の内部を伝搬する弾性波と、圧電材の表面に沿って伝搬する表面弾性波（Ｓｕｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ：ＳＡＷ）がある。
【００２９】
圧電材は、歪みが加えられることにより電圧を生じる効果（圧電効果）、および、電圧が加えられることにより歪みを生じる効果（逆圧電効果）を示す圧電材料からなる。
圧電材料は公知のものを用いることができる。圧電定数が大きい圧電材料が好ましく、具体例を挙げれば、ＳｉＯ２、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）Ｏ３（チタン酸ジルコン酸鉛）、Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＺｎＯおよびダイヤモンドなどを挙げることができる。
【００３０】
圧電材の形態としては、板材、薄膜のような形態のものを用いることができる。
圧電材の、磁歪膜（磁歪材）が形成される面や電極部が形成される面の表面は、鏡面研磨処理が施されていることが好ましい。
【００３１】
圧電材が板材である場合、その厚さは例えば、１μｍ〜１ｍｍとすることができる。
圧電材が薄膜である場合、その厚さは例えば、１ｎｍ〜１０μｍとすることができる。
【００３２】
圧電材のヤング率を磁歪材のヤング率より小さくすることできる。
この構成では、磁歪材料のヤング率変化をより確実に圧電材料に伝えることができる。
【００３３】
「電極部」
電極部３は、圧電材２の表面や内部を伝搬してきた弾性波を受波し、電気信号として検出するためのものである。
【００３４】
電極部の材料は、公知の電極材料を用いることができる。抵抗、耐久性、コストなどの観点から選択でき、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、あるいはこれらの合金などなどを挙げることができる。
【００３５】
電極部の形態としては、圧電材に生じた電圧を検出する構成であれば特に制限がないが、例えば、圧電材の表面の一部を挟むように離間して配置する一対の電極とすることができる。一対の電極間に発生した電圧（電位差）を検出することができる。
【００３６】
図２（ａ）に、電極部の形態の例の平面模式図を示す。
図２（ａ）に示す電極部３Ａは、互いの歯が交互に並ぶように対向して配置された一対の櫛歯電極（Ｉｎｔｅｒｄｉｄｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：ＩＤＴ）３ａ，３ｂで構成されている。この電極部３Ａは、弾性波あるいは表面弾性波（ＳＡＷ）を受信して、該弾性波に対応する出力信号を不図示の検出回路部に出力する出力電極に相当する。電極部３Ａを構成する一対の櫛歯電極３ａ，３ｂの歯のピッチも、任意に設定可能であるが、例えばλ／４（λは弾性波あるいは表面弾性波の波長）で一定である。
【００３７】
電極部を一対の櫛歯電極とする構成では、櫛歯電極の設計で決まる周波数成分を主に検出することができる。
【００３８】
「電流線」
電流線４は、磁歪材１に印加する交流磁界を発生させるものである。交流磁界は電流線４に交流電流を通電することにより発生させることができる。
磁界は距離が離れていても届くので、電流線は磁歪材から離間して配置することができる。図１に示すように、電流線４は、流れる電流によって生成される磁界が磁歪材１に磁歪振動を生じさせる範囲内の距離で磁歪材１と離間していることが好ましい。
【００３９】
電流線の一端及び他端を交流電源に接続することにより、電流線に交流電流を通電することができる。
【００４０】
電流線の材料は、導電性を有する材料であれば特に制限はなく、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、あるいはこれらの合金などを用いることができる。
【００４１】
電流線は、一本の線路に限られず、複数本の線路からなるものであってもよい。
電流線の形態は、磁歪材に印加される交流磁界が発生する形態であれば、特に制限はない。
【００４２】
図２（ｂ）に、電流線の形態の例の平面模式図を示す。
図２（ｂ）に示す電流線４は、複数のストライプが折り返してなるミアンダ形状である。電流線４をミアンダ形状とすることにより、効果的に磁界を発生させることができる。
ミアンダ形状とすることで、一本の直線状の電流線と比較して、限られた面積の中に電流線を有効的に長距離形成することができ、磁界強度が強い場所を広域に形成することができる。
【００４３】
〔磁気センサ素子の動作〕
「外部の交流磁界を検出する場合」
本発明の磁気センサ素子を動作する際は例えば、電流線に例えば、連続してあるいは間欠的に高周波電流（例えば、〜１ＭＨｚ程度（この周波数を周波数ｆ０とする））を通電ことによって交流磁界を発生させて、磁歪材に高周波（周波数ｆ０）の磁歪振動を励起する。このとき、圧電材を伝搬する弾性波の周波数もｆ０に局在する周波数であり、電極部で検出される電圧の周波数もｆ０に局在する周波数である。この状態で、外部の交流磁界（周波数ｆ１）が磁気センサ素子に印加されることで、磁歪材のヤング率変化による磁歪材の弾性波速度の変化と、周波数ｆ０への周波数ｆ１の重畳が起きるため、高周波（周波数ｆ０）で磁歪振動をしていた磁歪材の磁歪振動の周波数は、外部の交流磁界（周波数ｆ１）を受けて変化する。この磁歪材の磁歪振動の周波数の変化（Δｆ）を受けて、圧電材を伝搬する弾性波の周波数も変化（Δｆ）する。この弾性波の周波数の変化（Δｆ）は、電極部において電圧の周波数の変化（Δｆ）として検出され、外部の交流磁界の存在を検知できる。また、周波数の変化（Δｆ）に基づき、外部の交流磁界の周波数ｆ１を得ることができる。
【００４４】
図１に示すように、電流線が存在する部分が、磁歪材及び圧電材の積層方向に平行な方向（ｚ方向）から平面視して、磁歪材の主面の一部である場合（例えば、目安を言えば、磁歪材の主面の４０％以下）、磁歪材の磁歪振動はまず磁歪材の一部で始まり、それが磁歪材全体に伝搬していくもの（本明細書では、この場合の電流線が存在する部分の面積と磁歪材の主面の面積との大きさの関係を「伝搬型配置」ということがある）と考えられる。
一方、後述する図４に示すように、電流線が存在する部分が、磁歪材及び圧電材の積層方向に平行な方向（ｚ方向）から平面視して、磁歪材の主面の６０％以上の場合は、磁歪振動は始めから磁歪材全体にほぼ一様に生じているもの（本明細書では、この場合の電流線が存在する部分の面積と磁歪材の主面の面積との大きさの関係を「一様振動型配置」ということがある）と考えられる。
【００４５】
後述する、磁気センサ素子の寸法による機械的共振を併用し、磁界検出の高感度化を実現する場合には、一様振動型配置の場合の方が好ましい場合が多いと考えられる。
他方、磁気センサ素子の寸法をより小型化する場合には、磁気センサ素子の寸法による機械的共振を利用せずに素子全体を小さくした、伝搬型配置の方が好ましい場合が多いと考えられる。
【００４６】
「外部のＤＣ磁界を検出する場合」
本発明の磁気センサ素子を動作する際は例えば、電流線に例えば、連続してあるいは間欠的に高周波電流（例えば、〜１ＭＨｚ程度（この周波数を周波数ｆ０とする））を通電ことによって交流磁界を発生させて、磁歪材に高周波（周波数ｆ０）の磁歪振動を励起する。このとき、圧電材を伝搬する弾性波の周波数もｆ０に局在する周波数であり、電極部で検出される電圧の周波数もｆ０に局在する周波数である。この状態で、外部からＤＣ磁界が磁気センサ素子に印加されると、磁歪材のヤング率が変化し、このヤング率の変化によって磁歪振動の周波数が変化する。この磁歪材の磁歪振動の周波数の変化（Δｆ）を受けて、圧電材を伝搬する弾性波の周波数も変化（Δｆ）する。この弾性波の周波数の変化（Δｆ）は、電極部において電圧の周波数の変化（Δｆ）として検出され、外部のＤＣ磁界の存在を検知できる。また、周波数の変化（Δｆ）に基づき、外部のＤＣ磁界の大きさを得ることができる。
【００４７】
本発明の磁気センサ素子では、電流線に流す交流電流の周波数を低周波ノイズに影響されない程度の高周波数に設定して高周波数での信号変化を検出することで、低周波ノイズの影響を回避して高精度で外部磁界を検出できる。
【００４８】
電流線に流される交流電流の周波数で、磁気センサ素子の寸法による機械的共振が発生するように、磁気センサ素子の寸法を設定することができる。
機械的な共振も併用することで、より感度が高い磁気センサ素子を構成できる。
【００４９】
（第２実施形態）
図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第２実施形態に係る磁気センサ素子の例の断面模式図である。第１実施形態と同様な構成については図示するのみで、その説明を省略する場合がある。
【００５０】
第２実施形態に係る磁気センサ素子は、電流線と電極部の少なくとも一方と、磁歪材との間に絶縁層を備える点が第１実施形態に係る磁気センサ素子と異なる。かかる構成とすることによって素子内の短絡を確実に防ぎ、より確実に電流線への電流の印加または電極部における電圧の検出を行うことができる。
絶縁層が配置する位置は図３（ａ）や図３（ｂ）に限らない。
【００５１】
図３（ａ）に示す磁気センサ素子２００Ａは、磁歪材１と、磁歪材１の磁歪振動によって歪みを生じ得る圧電材２と、圧電材２の歪みによって生じた電圧を検出する電極部３と、電流が流れることにより磁歪材１に磁界を印加し得る電流線４と、を備え、電流線４と磁歪材１との間に絶縁層５Ａを備える。
【００５２】
図３（ｂ）に示す磁気センサ素子２００Ｂは、磁歪材１と、磁歪材１の磁歪振動によって歪みを生じ得る圧電材２と、圧電材２の歪みによって生じた電圧を検出する電極部３と、電流が流れることにより磁歪材１に磁界を印加し得る電流線４Ｂと、を備え、電流線４Ｂと磁歪材１との間に絶縁層５Ｂの一部が介在する。
【００５３】
本実施形態において、「電流線と電極部の少なくとも一方と、磁歪材との間に絶縁層を備える」との構成には、図３（ｂ）のように、電流線あるいは電極部を絶縁層内に配置する場合も含まれる。
【００５４】
絶縁層５Ａ，５Ｂの材料は、公知の絶縁材料を用いることができる。具体例を挙げれば例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３を用いることができる。
絶縁層５Ａ，５Ｂの厚さは例えば、１ｎｍ〜５μｍとすることができる。
【００５５】
（第３実施形態）
図４は、第３実施形態に係る磁気センサ素子の一例の断面模式図である。上記実施形態と同様な構成については図示するのみで、その説明を省略する場合がある。
【００５６】
第３実施形態に係る磁気センサ素子は、磁歪材及び圧電材の積層方向に平行な方向（ｚ方向）からの平面視において、電流線が存在する部分が磁歪材の主面の６０％以上を占めており、かつ、磁歪材及び圧電材の積層方向に平行な方向（ｚ方向）からの平面視において、電流線が存在する部分と電極部が存在する部分とが重なり合っている点が、第１実施形態の図１に示した例の磁気センサ素子と異なる。
【００５７】
ここで、電流線が存在する部分とは、電流線が図２（ｂ）に示したミアンダ形状の場合を例にとって図５を用いて説明すると、電流線４Ａのすべてを矩形（四辺形）内に囲む最も面積が小さい矩形（四辺形）４０とする。電極部が存在する部分とは電流線が存在する部分と同様に、電極部を構成する部分のすべてを矩形（四辺形）内に囲む最も面積が小さい矩形（四辺形）とする。
【００５８】
電流線が存在する部分の面積を磁歪材の主面の６０％以上と大きくする構成によって、電流線に通電した電流によって生じる磁界をより効果的に磁歪材に印加することができる。
磁歪材及び圧電材の積層方向に平行な方向（ｚ方向）からの平面視において、電流線が存在する部分と電極部が存在する部分とが重なり合っている構成によって、磁歪材の広域で発生した磁歪振動により、圧電材も同様に振動して圧電効果を発現することで、電極部によって電圧を検出することができる。
【００５９】
図４に示す磁気センサ素子３００Ａは、磁歪材１と、磁歪材１の磁歪振動によって歪みを生じ得る圧電材２と、圧電材２の歪みによって生じた電圧を検出する電極部１３と、電流が流れることにより磁歪材１に磁界を印加し得る電流線１４と、を備え、磁歪材１及び圧電材２の積層方向に平行な方向（ｚ方向）からの平面視において、電流線１４が存在する部分４０（図５参照）が磁歪材１の主面１Ａの６０％以上を占めており、かつ、磁歪材１及び圧電材２の積層方向に平行な方向（ｚ方向）からの平面視において、電流線１４が存在する部分と電極部１３が存在する部分とが重なり合っている。
【００６０】
図６は、第３実施形態に係る磁気センサ素子の他の例の断面模式図である。上記実施形態と同様な構成については図示するのみで、その説明を省略する場合がある。
第３実施形態の他の例にかかる磁気センサ素子３００Ｂは、磁歪材１と、磁歪材１の磁歪振動によって歪みを生じ得る圧電材２と、圧電材２の歪みによって生じた電圧を検出する電極部１３Ａと、電流が流れることにより磁歪材１に磁界を印加し得る電流線１４と、を備え、磁歪材１と圧電材２との間に絶縁層５Ｂを備え、さらに絶縁層５Ｂ内に圧電材２の主面２Ａに接するように電極部１３Ａを備える点が、第３実施形態の図４に示した例の磁気センサ素子３００Ａとは異なる。
【００６１】
（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係る磁気センサ素子の一例の断面模式図である。上記実施形態と同様な構成については図示するのみで、その説明を省略する場合がある。
【００６２】
第４実施形態に係る磁気センサ素子は、電流線が、圧電材の主面に形成されている点が、上記の実施形態に係る磁気センサ素子と異なる。
平坦性が担保され金属である電流線を成膜しやすい圧電材上に形成することで、より寸法精度を向上させたパターンを形成できる。
【００６３】
図７に示す磁気センサ素子４００Ａは、磁歪材１と、磁歪材１の磁歪振動によって歪みを生じ得る圧電材２と、圧電材２の歪みによって生じた電圧を検出する電極部３Ｃと、電流が流れることにより磁歪材１に磁界を印加し得る電流線４Ｃと、を備え、磁歪材１と圧電材２との間に絶縁層５Ｂを備え、絶縁層５Ｂ内で圧電材２の主面２Ａ上に電流線４Ｃ及び電極部３Ｃが形成されている。
【００６４】
図８は、第４実施形態に係る磁気センサ素子の他の例の断面模式図である。上記実施形態と同様な構成については図示するのみで、その説明を省略する場合がある。
【００６５】
図８に示す磁気センサ素子４００Ｂは、磁歪材１と、磁歪材１の磁歪振動によって歪みを生じ得る圧電材２と、圧電材２の歪みによって生じた電圧を検出する電極部１３と、電流が流れることにより磁歪材１に磁界を印加し得る電流線１４Ａと、を備え、さらに磁歪材１と圧電材２との間に絶縁層５Ｂを備え、絶縁層５Ｂ内で圧電材２の主面２Ａ上に電流線１４Ａが形成され、圧電材２の他の主面２Ｂ上に電極部１３が形成されている。また、磁歪材に直交する方向（ｚ方向）からの平面視において、電流線１４が存在する部分が磁歪材１の主面の６０％以上を占めており、かつ、磁歪材に直交する方向（ｚ方向）からの平面視において、電流線１４が存在する部分と電極部１３が存在する部分とが重なり合っている。
【００６６】
図９は、第４実施形態に係る磁気センサ素子のさらに他の例の断面模式図である。上記実施形態と同様な構成については図示するのみで、その説明を省略する場合がある。
【００６７】
図９に示す磁気センサ素子４００Ｃは、磁歪材１と、磁歪材１の磁歪振動によって歪みを生じ得る圧電材２と、圧電材２の歪みによって生じた電圧を検出する電極部３と、電流が流れることにより磁歪材１に磁界を印加し得る電流線２４と、を備え、圧電材２の主面２Ｂ上に電流線２４及び電極部３が形成されている。
【００６８】
（第５実施形態）
図１０は、第５実施形態に係る磁気センサ素子の一例の断面模式図である。上記実施形態と同様な構成については図示するのみで、その説明を省略する場合がある。
【００６９】
第５実施形態に係る磁気センサ素子は、圧電材と磁歪材との間に膜質改善基材を備える点が、上記実施形態と異なる。
圧電材に直接、磁歪材が形成される場合に比較して、Ｓｉ基板などの膜質改善基材の両面それぞれに圧電材と磁歪材と形成することで膜質を改善し、より感度を高めることができる。
【００７０】
図１０に示す磁気センサ素子５００は、磁歪材１と、磁歪材１の磁歪振動によって歪みを生じ得る圧電材２と、圧電材２の歪みによって生じた電圧を検出する電極部１３と、電流が流れることにより磁歪材１に磁界を印加し得る電流線１４と、を備え、さらに磁歪材１と電流線１４との間に絶縁層５Ａと、磁歪材１と圧電材２との間に膜質改善基材１０との間に備えている。
【００７１】
（膜質改善基材）
膜質改善基材は、例えば、磁歪材及び圧電材がいずれも膜である場合（磁歪膜、圧電膜）、磁歪膜及び圧電膜を作製しやすい材料からなるものである。具体的に例示すると、Ｓｉ、ＭｇＯ, ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＳｒＴｉＯ３、Ａｌ２Ｏ３、等を挙げることできる。
【００７２】
上記実施形態の説明において、磁歪材を一層とした構成を示したが、磁歪材は一層に限らず、例えば、図６及び図７において、圧電材２に対して上下対称の構成（図において、圧電材２の下側にも上側と同様な構造を有する構成）として、磁歪材を複数としてもよい。
【００７３】
膜質改善基材１０の厚さは例えば、１μｍ〜１ｍｍとすることができる。
【００７４】
〔磁気センサ素子の製造方法〕
磁気センサ素子は、公知の薄膜作製（パターン形成を含む）方法を用いて製造することができる。
以下に、図７に示した第４実施形態に係る磁気センサの製造方法の一例を示す。
圧電材上に、蒸着装置を用いてＡｌを３００ｎｍ成膜する。フォトリソグラフィーによりＡｌ電極部とＡｌ電流線とを形成する。その上に、蒸着装置によりＳｉＯ２の絶縁層を１００ｎｍ成膜する。最後に蒸着装置によりＦｅＣｏＢを３００ｎｍ成膜する。
【００７５】
〔磁気センサ〕
本発明の磁気センサは、本発明の磁気センサ素子と、電流線に電流を供給する電源と、
電極部に生じた電圧を検出し信号の変調を検出する回路部と、を備える。
【符号の説明】
【００７６】
１  磁歪材
２  圧電材
３、１３  電極部
４、１４、２４  電流線
５Ａ、５Ｂ、絶縁層
１０  膜質改善基材
１００、２００Ａ、２００Ｂ、３００Ａ、３００Ｂ、４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、５００  磁気センサ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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