(57)【要約】【課題】製造コストの低減及び信頼性の向上を図る。【解決手段】導電性を有する第１磁歪材料部１５１、圧電材料部１５３、及び導電性を有する第２磁歪材料部１５２を有し、第１磁歪材料部１５１、圧電材料部１５３、及び第２磁歪材料部１５２が第１方向に沿って積層された積層体１５０と、第１磁歪材料部１５１に電気的に接続された第１電極１１０と、第２磁歪材料部１５２に電気的に接続された第２電極１２０とを備え、第１電極１１０及び第２電極１２０は、それぞれ、積層体１５０における同じ側に設けられるとともに第１方向に沿って延在する下面１１０Ａ，１２０Ａを有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する第１磁歪材料部、圧電材料部、及び導電性を有する第２磁歪材料部を有し、前記第１磁歪材料部、前記圧電材料部、及び前記第２磁歪材料部が第１方向に沿って積層された積層体と、
前記第１磁歪材料部に電気的に接続された第１電極と、
前記第２磁歪材料部に電気的に接続された第２電極と
を備え、
前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれ、前記積層体における同じ側に設けられるとともに前記第１方向に沿って延在する接合面を有する、磁気センサ。
【請求項２】
前記積層体は、前記第１磁歪材料部からなる第１端面と、前記第１方向において前記第１端面と対向し前記第２磁歪材料部からなる第２端面と、をさらに有し、
前記第１電極は、少なくとも前記第１端面において前記第１磁歪材料部と接触し、
前記第２電極は、少なくとも前記第２端面において前記第２磁歪材料部と接触している、
請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記積層体は、前記第１端面と前記第２端面との間に設けられ前記第１磁歪材料部、前記圧電材料部、及び前記第２磁歪材料部の各表面からなる外周面をさらに有し、
前記外周面に設けられ、少なくとも前記圧電材料部の表面を覆う保護膜をさらに備えている、
請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記保護膜の剛性は、前記圧電材料部の剛性よりも小さい、
請求項３に記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記第１電極は、導電性樹脂からなり前記第１磁歪材料部に接触する導電性樹脂層を有し、
前記第２電極は、導電性樹脂からなり前記第２磁歪材料部に接触する導電性樹脂層を有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記第１磁歪材料部及び前記第２磁歪材料部は、ニッケルを含んでいる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記第１電極及び前記第２電極は、スズを含んでいる、
請求項６に記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記第１磁歪材料部及び前記第２磁歪材料部は、鉄を含んでおり、
前記第１電極及び前記第２電極は、ニッケル及びスズを含んでいる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記第２磁歪材料部と前記圧電材料部との間に設けられ導電性を有する接合材料部をさらに備えている、
請求項１から８のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項１０】
互いに対向する第１主面及び第２主面を有する圧電材料部と、
前記圧電材料部の前記第１主面側に設けられ導電性を有する第１磁歪材料部と、
前記圧電材料部の前記第２主面側に設けられた第２磁歪材料部と、
前記圧電材料部の前記第１主面側に設けられ導電性を有する第３磁歪材料部と、
を備え、
前記第１磁歪材料部及び前記第３磁歪材料部は、前記圧電材料部の前記第１主面に沿った方向において間隔を空けて並んでいる、磁気センサ。
【請求項１１】
前記第１磁歪材料部及び前記第３磁歪材料部は、それぞれ、前記圧電材料部の前記第１主面を平面視したときに前記第２磁歪材料部の一部と重なっている、
請求項１０に記載の磁気センサ。
【請求項１２】
前記第２磁歪材料部は、導電性を有する、
請求項１０又は１１に記載の磁気センサ。
【請求項１３】
前記圧電材料部は、前記第１磁歪材料部と前記第２磁歪材料部との間に設けられた第１部分と、前記第２磁歪材料部と前記第３磁歪材料部との間に設けられた第２部分とを備え、
前記圧電材料部の前記第１部分及び前記第２部分は、それぞれ分極方向が異なる、
請求項１２に記載の磁気センサ。
【請求項１４】
前記圧電材料部の前記第１部分及び前記第２部分の間の間隔は、前記圧電材料部の前記第１主面と直交する方向に沿った厚みの２倍よりも大きい、
請求項１３に記載の磁気センサ。
【請求項１５】
前記圧電材料部の前記第１部分は、窒化アルミニウムによって形成され、
前記圧電材料部の前記第２部分は、ゲルマニウムを含有する窒化アルミニウムによって形成されている、
請求項１３又は１４に記載の磁気センサ。
【請求項１６】
少なくとも前記圧電材料部を覆う保護膜をさらに備えている、
請求項１０から１５のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項１７】
前記保護膜の剛性は、前記圧電材料部の剛性よりも小さい、
請求項１６に記載の磁気センサ。
【請求項１８】
前記第１磁歪材料部に電気的に接続された第１電極と、
前記第３磁歪材料部に電気的に接続された第２電極と、
をさらに備え、
前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれ、前記圧電材料部の前記第１主面に沿った方向に延在する接合面を有する、
請求項１６又は１７に記載の磁気センサ。
【請求項１９】
前記第１電極及び前記第２電極は、前記保護膜の外側に沿って設けられている、
請求項１８に記載の磁気センサ。
【請求項２０】
前記圧電材料部の前記第２主面側に設けられ、前記圧電材料部の前記第２主面に沿った方向において前記第２磁歪材料部と間隔を空けて並び、導電性を有する第４磁歪材料部をさらに備え、
前記圧電材料部は、前記第３磁歪材料部と前記第４磁歪材料部との間に設けられた第３部分をさらに備え、
前記圧電材料部の前記第２部分及び前記第３部分は、それぞれ分極方向が異なる、
請求項１３に記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気センサは、電気磁気効果を有する材料を利用して磁場の変化を電気的な変化として検知する素子である。近年では、より電気磁気カップリングを高め、磁気センサを効果にするために、磁歪材料と圧電材料の積層体を利用した構成が検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、圧電材料層を磁歪材料層で挟んだ積層体が開示されている。磁歪材料層が磁場の変化に基づいて変形し、圧電材料層が磁歪材料層の変形に基づいて応力を電気信号に変換する。但し、どのように圧電材料層から電気信号を取り出すか、どのように外部基板に実装するか、等の磁気センサのパッケージを含めた構成は開示されていない。
【０００４】
非特許文献１及び非特許文献２には、磁歪材料層／圧電材料層／磁歪材料層からなる薄膜積層体において、圧電材料層から電気信号を取り出すための構成が開示されている。例えば、非特許文献１には、磁歪材料層をＮｉＣｏによって設けて電極としても利用する構成が開示されている。非特許文献２には、磁歪材料層と圧電材料層との境界面に電極を設け、当該電極を積層体の端面に引き出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０００／６０３６９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Zhou et al. , "NiCo-lead zirconium titanate-NiCo trilayered magnetoelectric composites prepared by electroless deposition", AIP ADVANCES 5, 047142 (2015), published online 24 April 2015.
【非特許文献２】Yan, Zhou, and Priya, "Giant self-biased magnetoelectric coupling in co-fired textured layered composites", APPLIED PHYSICS LETTERS 102, 052907 (2013), published online 8 February 2013.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、薄膜積層体において磁歪材料層を電極とした構成では、上面側の磁歪材料層からの電気信号の取り出しが難しく、磁気センサの小型化及び低廉化が妨げられる恐れがある。一方で、境界面に設けた電極を端面まで引き出す構成では、電極をはんだ付けすることで実装した場合に、磁歪材料層の応力がはんだに伝搬し、はんだが損傷する恐れがある。また、電極をショートさせないように絶縁性の磁歪材料層しか選択することができず、設計に支障を来す恐れがある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、製造コストの低減及び信頼性の向上を図ることが可能な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】
【０００９】
本発明の一態様に係る磁気センサは、導電性を有する第１磁歪材料部、圧電材料部、及び導電性を有する第２磁歪材料部を有し、第１磁歪材料部、圧電材料部、及び第２磁歪材料部が第１方向に沿って積層された積層体と、第１磁歪材料部に電気的に接続された第１電極と、第２磁歪材料部に電気的に接続された第２電極とを備え、第１電極及び第２電極は、それぞれ、積層体における同じ側に設けられるとともに第１方向に沿って延在する接合面を有する。
【００１０】
本発明の他の一態様に係る磁気センサは、互いに対向する第１主面及び第２主面を有する圧電材料部と、圧電材料部の第１主面側に設けられ導電性を有する第１磁歪材料部と、圧電材料部の第２主面側に設けられた第２磁歪材料部と、圧電材料部の第１主面側に設けられ導電性を有する第３磁歪材料部と、を備え、第１磁歪材料部及び第３磁歪材料部は、圧電材料部の第１主面に沿った方向において間隔を空けて並んでいる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造コストの低減及び信頼性の向上を図ることが可能な磁気センサを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示した磁気センサのＩＩ−ＩＩ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る磁気センサの製造工程を概略的に示すフローチャートである。
【図４】図４は、圧電材料層を設ける工程を概略的に示す図である。
【図５】図５は、積層板を設ける工程を概略的に示す図である。
【図６】図６は、積層板を個片化する工程を概略的に示す図である。
【図７】図７は、保護膜を設ける工程を概略的に示す図である。
【図８】図８は、第１電極及び第２電極を設ける工程を概略的に示す図である。
【図９】図９は、第２実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、第３実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す断面図である。
【図１１】図１１は、第４実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す平面図である。
【図１２】図１２は、第５実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す断面図である。
【図１３】図１３は、第６実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す断面図である。
【図１４】図１４は、第７実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す断面図である。
【図１５】図１５は、第８実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す断面図である。
【図１６】図１６は、第９実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。但し、第２実施形態以降において、第１実施形態と同一又は類似の構成要素は、第１実施形態と同一又は類似の符号で表し、詳細な説明を適宜省略する。また、第２実施形態以降の実施形態において得られる効果について、第１実施形態と同様のものについては説明を適宜省略する。各実施形態の図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
【００１４】
各々の図面には、各々の図面相互の関係を明確にし、各部材の位置関係を理解する助けとするために、便宜的にＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸からなる直交座標系（ＸＹＺ座標系）を付すことがある。この場合、例えば、Ｘ軸及びＹ軸によって特定される面と平行な面を「ＸＹ面」と呼ぶこととし、以下、他の軸によって特定される面と平行な面についても同様とする。以下の説明では、一例として、Ｘ軸を第１方向、Ｙ軸を第２方向として説明する。なお、第１方向は、Ｘ軸の矢印の正方向に限定されず、矢印とは反対の負方向も含む。この点は、第２方向についても同様である。
【００１５】
＜第１実施形態＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る磁気センサ１００の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示した磁気センサのＩＩ−ＩＩ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。
【００１６】
磁気センサ１００は、積層体１５０と、保護膜１３０と、第１電極１１０と、第２電極１２０とを備えている。磁気センサ１００は、外部基板１０のＺ軸正方向側に実装されている。外部基板１０は、ＸＹ面と平行な実装面を有し、当該実装面に第１電極パッド１１及び第２電極パッド１２を備えている。磁気センサ１００は、第１電極パッド１１及び第２電極パッド１２の上に設けられたはんだ２１及びはんだ２２を通して外部基板１０に電気的に接続されている。
【００１７】
積層体１５０は、第１磁歪材料部１５１、第２磁歪材料部１５２、圧電材料部１５３、及び接合材料部１５４を備えている。第１磁歪材料部１５１、第２磁歪材料部１５２、圧電材料部１５３、及び接合材料部１５４は、Ｘ軸方向に沿って積層されており、外部基板１０の主面と平行に並んでいる。積層体１５０のＸ軸方向に沿った長さは、積層体１５０のＹ軸方向に沿った長さよりも大きい。なお、積層体１５０は、Ｘ軸方向において互いに対向する第１端面１５０Ａ及び第２端面１５０Ｂを有する。また、積層体１５０は、第１端面１５０Ａ及び第２端面１５０Ｂを繋ぐ外周面１５０Ｃを有する。第１端面１５０Ａは、第１磁歪材料部１５１からなり、第２端面１５０Ｂは第２磁歪材料部１５２からなる。外周面１５０Ｃは第１磁歪材料部１５１、第２磁歪材料部１５２、圧電材料部１５３、及び接合材料部１５４からなる。
【００１８】
第１磁歪材料部１５１及び第２磁歪材料部１５２は、Ｘ軸方向に沿って間隔を空けて並んでいる。第１磁歪材料部１５１及び第２磁歪材料部１５２のそれぞれにおいて、Ｘ軸方向に沿った長さは、例えば、Ｙ軸方向に沿った長さと同等かそれ以上である。第１磁歪材料部１５１及び第２磁歪材料部１５２は導電性を有する磁歪材料であれば特に限定されるものではないが、磁束密度が０付近での磁歪変化率が大きいＮｉであることが望ましい。これによれば、磁気センサ１００の感度を向上させることができる。磁歪材料としては、Ｔｂ‐Ｄｙ‐Ｆｅ系合金、Ｆｅ‐Ｎｉ系合金、Ｆｅ‐Ｃｏ系合金、等を用いることもできる。
【００１９】
第１磁歪材料部１５１は、第２磁歪材料部１５２と対向するＸ軸正方向側に第１内面１５１Ｂを有し、第１内面１５１Ｂとは反対のＸ軸負方向側に第１外面１５１Ａを有している。第２磁歪材料部１５２は、第１磁歪材料部１５１と対向するＸ軸負方向側に第２内面１５２Ｂを有し、第２内面１５２Ｂとは反対のＸ軸正方向側に第２外面１５２Ａを有している。第１磁歪材料部１５１の第１外面１５１Ａは、積層体１５０の第１端面１５０Ａに相当し、第２磁歪材料部１５２の第２外面１５２Ａは、積層体１５０の第２端面１５０Ｂに相当する。
【００２０】
例えば、第１磁歪材料部１５１の第１外面１５１Ａの表面粗さは、第１磁歪材料部１５１の第１内面１５１Ｂの表面粗さよりも大きい。これによれば、積層体１５０の第１端面１５０Ａと第１電極１１０との密着性を向上させることができる。同様に、第２磁歪材料部１５２の第２内面１５２Ｂの表面粗さは第２磁歪材料部１５２の第２外面１５２Ａの表面粗さよりも小さい。これによれば、積層体１５０の第２端面１５０Ｂと第２電極１２０との密着性を向上させることができる。各面の表面粗さは上記に限定されるものではない。例えば、第１磁歪材料部１５１の第１外面１５１Ａ及び第１内面１５１Ｂの表面粗さは互いに等しくてもよく、第２磁歪材料部１５２の第２外面１５２Ａ及び第２内面１５２Ｂの表面粗さは互いに等しくてもよい。なお、第２磁歪材料部１５２の第２内面１５２Ｂの表面粗さは、第１磁歪材料部１５１の第１内面１５１Ｂの表面粗さよりも大きくてもよい。これによれば、圧電材料部１５３と第２磁歪材料部１５２との密着性を向上させ、第２磁歪材料部１５２と第２電極１２０との密着性を向上させることができる。
【００２１】
圧電材料部１５３は、第１磁歪材料部１５１と第２磁歪材料部１５２との間に設けられ、第１磁歪材料部１５１の第１内面１５１Ｂに接触している。圧電材料部１５３は電圧出力定数ｇ３１が大きい圧電材料によって設けられることが望ましく、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる。これによれば、磁気センサ１００の感度を向上させることができる。なお、圧電材料部１５３はＡｌＮに限定されるものではなく、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ2）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：ＰｂＺｒx
Ｔｉ(1-X)Ｏ3）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ3）、ニオブ酸カリウム（ＬｉＮｂＯ3）、
タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、タングステン酸ナトリウム（ＮａXＷＯ3）、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）等のセラミック、ポリフッ化ビニリデン等の高分子材料、水晶（ＳｉＯ2
）、等を用いることもできる。
【００２２】
例えば、圧電材料部１５３のＸ軸方向に沿った長さ（以下、単に「長さ」と呼ぶ。他の部材についても同様とする。）は、第１磁歪材料部１５１及び第２磁歪材料部１５２のそれぞれの長さよりも小さい。なお、各部材の長さの関係は上記に限定されるものではなく、例えば、第１磁歪材料部１５１、第２磁歪材料部１５２、及び圧電材料部１５３の長さが互いに等しくてもよい。他の例としては、圧電材料部１５３の長さが第１磁歪材料部１５１及び第２磁歪材料部１５２のそれぞれの長さ以上であり、且つ第１磁歪材料部１５１及び第２磁歪材料部１５２の長さの合計以下であってもよい。
【００２３】
接合材料部１５４は、圧電材料部１５３と第２磁歪材料部１５２との間に設けられ、第２磁歪材料部１５２の第２内面１５２Ｂに接触している。接合材料部１５４は導電性を有する接合材料によって設けられ、例えば導電性の熱硬化樹脂によって設けられている。これによれば、製造工程を簡略化することができる。なお、接合材料部１５４は導電性樹脂に限定されるものではなく、ろう部材やはんだ部材といった金属接合に用いられる金属又は合金であってもよい。また、接合材料部１５４は、多層構造であってもよい。このような多層構造の一例としては、セラミック製の圧電材料部１５３の表面に形成されたメタライズ層と、メタライズ層の上に設けられたろう部材と、を挙げることができる。接合材料部１５４がろう部材やはんだ部材であれば、第２磁歪材料部で生じた応力の圧電材料部への伝搬ロスを抑制することができる。
【００２４】
積層体１５０の外周面１５０Ｃには、保護膜１３０が設けられている。図２に示した構成例では、保護膜１３０は、外周面１５０Ｃの全面を覆っている。保護膜１３０の構成はこれに限定されるものではない。但し、保護膜１３０は、第１磁歪材料部１５１と第２磁歪材料部１５２とのショートを抑制する観点から、少なくとも圧電材料部１５３の表面を覆っていることが望ましい。また、第１磁歪材料部１５１と圧電材料部１５３との剥離を抑制する観点から第１磁歪材料部１５１の表面の少なくとも一部も覆っていることがさらに望ましく、第２磁歪材料部１５２と圧電材料部１５３との剥離を抑制する観点から第２磁歪材料部１５２の表面の少なくとも一部も覆っていることがさらに望ましい。一例として、保護膜１３０は、圧電材料部１５３の表面を覆うように、積層体１５０の長さの１／３以上１以下の長さに設けられることが望ましい。
【００２５】
保護膜１３０の剛性は、圧電材料部１５３の剛性よりも小さいことが望ましく、例えばヤング率にして１０ＧＰａ以下の樹脂材料によって設けられることが望ましい。これによれば、第１磁歪材料部１５１及び第２磁歪材料部１５２の磁歪の阻害を抑制することができる。また、圧電材料部１５３の変形を抑制することによる電気信号の発生の阻害を抑制することができる。このような材料として、シリコーン、ポリイミド、ソルダーレジストなどが挙げられる。
【００２６】
第１電極１１０は、少なくとも積層体１５０の第１端面１５０Ａに接触するように設けられ、第１磁歪材料部１５１と電気的に接続されている。第２電極１２０は、少なくとも積層体１５０の第２端面１５０Ｂに接触するように設けられ、第２磁歪材料部１５２と電気的に接続されている。また、第１電極１１０及び第２電極１２０のそれぞれの一部は、保護膜１３０の上にも設けられている。つまり、図２に示したＸＺ面と平行な断面において、第１電極１１０及び第２電極１２０は、それぞれ、積層体１５０及び保護膜１３０を囲むようにＵ字状に設けられている。言い換えると、保護膜１３０の一端が積層体１５０と第１電極１１０との間に位置し、保護膜１３０他端が積層体１５０と第２電極１２０との間に位置している。これによれば、積層体１５０の外周面１５０Ｃ側において、第１磁歪材料部１５１及び第２磁歪材料部１５２の磁歪によって電極１１０及び１２０へ伝搬する応力を抑制することができる。
【００２７】
第１電極１１０及び第２電極１２０は、それぞれ、外部基板１０と対向する側に下面１１０Ａ及び下面１２０Ａを有している。また、第１電極１１０は積層体１５０の第１端面１５０Ａと対向する側面１１０Ｂを有し、第２電極１２０は積層体１５０の第２端面１５０Ｂと対向する側面１２０Ｂを有している。下面１１０Ａ及び下面１２０Ａは、ＸＹ面と平行な方向に延在している。側面１１０Ｂ及び側面１２０Ｂは、ＹＺ面と平行な方向に延在している。下面１１０Ａ及び下面１２０Ａは、それぞれ、第１電極１１０及び第２電極１２０の接合面に相当する。
【００２８】
第１電極１１０は、はんだ２１と接触し、電極パッド１１に電気的に接続されている。図２に示した例では、第１電極１１０は、下面１１０Ａ及び側面１１０Ｂにおいて、フィレット状のはんだ２１によって電極パッド１１に接合されている。はんだ２１がフィレット状に形成されることにより、第１電極１１０とはんだ２１の接合強度を向上させることができる。但し、第１電極１１０は、少なくとも接合面に相当する下面１１０Ａにはんだ２１が接触していればよく、側面１１０Ｂにおいてはんだ２１から離れていてもよい。同様に、第２電極１２０は、はんだ２２と接触し、電極パッド１２に電気的に接続されている。第２電極１２０も、少なくとも下面１２０Ａにはんだ２２が接触していればよく、図２に示した例では、下面１２０Ａ及び側面１２０Ｂにフィレット状のはんだ２２が接触している。このように、圧電材料部１５３で生じた電気信号は、第１磁歪材料部１５１及び第２磁歪材料部１５２を通して第１電極１１０の下面１１０Ａ及び第２電極１２０の下面１２０Ａから取り出すことができる。
【００２９】
第１電極１１０は、第１層１１１、第２層１１２、及び第３層１１３を備えている。同様に、第２電極１２０も、第１層１２１、第２層１２２、及び第３層１２３を備えている。
【００３０】
第１層１１１及び第１層１２１は、それぞれ積層体１５０の第１端面１５０Ａ及び第２端面１５０Ｂに接触している。第１層１１１及び第１層１２１は、それぞれ、第１磁歪材料部１５１及び第２磁歪材料部１５２よりも剛性の小さい材料によって設けられることが望ましく、例えば、導電性樹脂によって設けられている。つまり、第１層１１１及び第１層１２１は、導電性樹脂層に相当する。これによれば、第１端面１５０Ａ側及び第２端面１５０Ｂ側において、第１磁歪材料部１５１及び第２磁歪材料部１５２の磁歪による第１電極１１０及び第２電極１２０の変形を抑制し、はんだ２１及びはだ２２の損傷を抑制することができる。
【００３１】
第２層１１２及び第２層１２２は、それぞれ、第１層１１１及び第１層１２１を覆っている。例えば、第２層１１２は、第１層１１１と第３層１１３との密着性を向上させる導電層である。第２層１２２も同様に、第１層１２１と第３層１２３との密着性を向上させる導電層である。第２層１１２及び第２層１２２は、例えば、Ｎｉを含む金属層によって設けられ、Ｎｉめっき層に相当する。
【００３２】
第３層１１３及び第３層１２３は、それぞれ、第２層１１２及び第２層１２２を覆っている。例えば、第３層１１３は、はんだ２１に対する第１電極１１０の濡れ性を向上させる導電層である。第３層１２３も同様に、はんだ２２に対する第２電極１２０の濡れ性を向上させる導電層である。第３層１１３及び第３層１２３は、例えば、Ｓｎを含む金属層によって設けられ、Ｓｎめっき層に相当する。以上のように、第１電極１１０を第１層１１１、第２層１１２、及び第３層１１３によって設けることで、第１電極１１０の積層体１５０に対する密着性及びはんだ２１に対する密着性を向上させることができる。第２電極１２０についても同様である。
【００３３】
簡単に磁気センサ１００の動作について説明する。例えば、積層体１５０において、第１磁歪材料部１５１及び第２磁歪材料部１５２は、Ｚ軸方向に沿った磁場の強度に基づいて、Ｘ軸方向に沿った応力を発生させる。当該応力の変化に基づいて、圧電材料部からは逆圧電効果によりそれぞれの主面に電荷が発生する。このため圧電材料部１５３において電気信号が生成される。当該電気信号は、第１端面１５０Ａから第１電極１１０へと取り出され、第２端面１５０Ｂから第２電極１２０へと取り出される。当該電気信号は、第１電極１１０の下面１１０Ａから外部基板１０へと取り出され、第２電極１２０の下面１２０Ａから外部基板１０へと取り出される。圧電材料部で生じた電気信号は、第１磁歪材料部及び第２磁歪材料部を通して第１電極の下面及び第２電極の下面から取り出すことができる。このように磁気センサ１００によれば、ワイヤボンディング等を行わなくても実装が可能である。
【００３４】
次に図３〜図８を参照しつつ、第１実施形態に係る磁気センサ１００の製造方法の一例について説明する。図３は、第１実施形態に係る磁気センサの製造工程を概略的に示すフローチャートである。図４は、圧電材料層を設ける工程を概略的に示す図である。図５は、積層板を設ける工程を概略的に示す図である。図６は、積層板を個片化する工程を概略的に示す図である。図７は、保護膜を設ける工程を概略的に示す図である。図８は、第１電極及び第２電極を設ける工程を概略的に示す図である。なお、各部材は、下記に挙げた材料に限定されず、図１及び図２を参照して説明した各種の材料を適宜選択することができる。また、各部材は、下記に挙げた形成方法に限定されず、適時形成方法を選択することができる。
【００３５】
まず、第１磁歪材料板１９１を準備する（Ｓ１１）。第１磁歪材料板１９１は、例えば、片面が鏡面加工されたＮｉ板である。鏡面加工した後のＮｉ板の厚さは、約２８０μｍ
である。
【００３６】
次に、第１磁歪材料板１９１の上に圧電材料層１９３を設ける（Ｓ１２）。圧電材料層１９３は、例えば、第１磁歪材料板１９１の鏡面加工された側の主面上に、反応性スパッタリングによって成膜されたＡｌＮ層である。ＡｌＮ層は、約３μｍの厚さとなるように
成膜される。
【００３７】
次に、圧電材料層１９３に第２磁歪材料板１９２を接合する（Ｓ１３）。このとき、図５に示すように、片面が鏡面加工されたＮｉ板からなる第２磁歪材料板１９２を準備する。次いで、例えば、圧電材料層１９３の表面と第２磁歪材料板１９２の鏡面とが対向するように、導電性接着剤からなる接合材料層１９４によって圧電材料層１９３と第２磁歪材料板１９２とを接合する。
【００３８】
次に、積層板１９０を切断して複数の積層体１５０へと個片化する（Ｓ１４）。例えば、スクライブラインＢＲに沿ってダイシングソーによって、Ｘ軸方向に沿って積層した積層板１９０をＸ軸方向に沿って切断する。このとき、積層体１５０の第１端面１５０Ａ及び第２端面１５０Ｂのそれぞれの面積が０．２８ｍｍ2となるように、積層板１９０を切
断する。
【００３９】
次に、積層体１５０の外周面１５０Ｃに保護膜１３０を設ける（Ｓ１５）。図６に示すように、積層体１５０の外周面１５０Ｃは、積層板１９０の切断面に相当する。図７に示すように、保護膜１３０は、例えば、積層体１５０の外周面１５０Ｃを全周に亘って覆うように、設けられる。例えば、保護膜１３０は、ディッピング、塗布、コンプレッションモールド等のウェットプロセスによって成膜される樹脂材料である。積層体１５０の第１端面１５０Ａ及び第２端面１５０Ｂに樹脂材料が付着した場合は、例えば、溶剤を用いた洗浄やドライエッチングによって、第１端面１５０Ａ及び第２端面１５０Ｂから樹脂材料を除去し、第１端面１５０Ａ及び第２端面１５０Ｂを露出させる。
【００４０】
次に、第１電極１１０及び第２電極１２０を設ける（Ｓ１６）。先ずは、ディッピング、刷毛塗り、スクリーン印刷等のウェットプロセスによって、導電性樹脂からなる第１層１１１及び第１層１２１を成膜する。導電性樹脂は、約１０μｍとなるように成膜する。
次に、バレルめっきによってＮｉからなる第２層１１２及び第２層１２２を成膜し、同様にＳｎからなる第３層１１３及び第３層１２３を製膜する。以上の工程を経て、Ｘ軸方向×Ｙ軸方向×Ｚ軸方向の寸法が０．３ｍｍ×０．３ｍｍ×０．６ｍｍとなる磁気センサ１
００が形成される。
【００４１】
次に、他の実施形態について説明する。以下のそれぞれの実施形態では、上記の第１実施形態と共通の事柄については記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。第１実施形態と同様の符号が付された構成は、第１実施形態における構成と同様の構成及び機能を有するものとし、詳細な説明を省略する。同様の構成による同様の作用効果については言及しない。
【００４２】
＜第２実施形態＞
図９を参照しつつ、第２実施形態に係る磁気センサ２００の構成について説明する。図９は、第２実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す断面図である。
【００４３】
第２実施形態に係る磁気センサ２００は、積層体２５０の第１端面２５０Ａ側及び第２端面２５０Ｂ側の両方において外周面２５０Ｃの一部から離れるように保護膜２３０が設けられている点で、第１実施形態に係る磁気センサ１００と相違している。
【００４４】
保護膜２３０は、外周面２５０Ｃにおいて、圧電材料部２５３及び接合材料部２５４の表面を覆い、第１磁歪材料部２５１及び第２磁歪材料部２５２のそれぞれの表面の一部を覆っている。保護膜２３０のＸ軸方向に沿った長さは、積層体２５０のＸ軸方向に沿った長さの約１／３である。保護膜２３０から露出した第１磁歪材料部２５１の表面、すなわち積層体２５０の外周面２５０Ｃの一部及び第１端面２５０Ａは、第１電極２１０によって覆われている。例えば、第１電極２１０は、Ｎｉからなる第１磁歪材料部２５１の表面にバレルめっきによって設けられたＳｎめっき層からなる。同様に、第１磁歪材料部２５１の表面にも、Ｓｎめっき層からなる第２電極２２０が設けられている。これによれば、第１電極２１０及び第２電極２２０の形成が容易となり、製造工程を簡略化することができる。
【００４５】
＜第３実施形態＞
図１０を参照しつつ、第３実施形態に係る磁気センサ３００の構成について説明する。図１０は、第３実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す断面図である。
【００４６】
第３実施形態に係る磁気センサ３００は、第１電極３１０及び第２電極３２０のそれぞれが２層構造である点で、第２実施形態に係る磁気センサ２００と相違している。
【００４７】
第１磁歪材料部３５１及び第２磁歪材料部３５２は、Ｎｉ以外の磁歪材料、例えば、Ｆｅ−Ｃｏ系合金によって設けられている。第１磁歪材料部３５１及び第２磁歪材料部３５２のそれぞれの表面に、バレルめっきによってＮｉめっき層からなる第１層３１１及び第１層３２１が設けられ、同様に第１層３１１及び第１層３２１のそれぞれの表面にＳｎめっき層からなる第２層３１２及び第２層３２２が設けられている。これによれば、Ｎｉ以外の磁歪材料からなる第１磁歪材料部３５１及び第２磁歪材料部３５２であっても、第１電極３１０及び第２電極３２０の形成が容易となり、製造工程を簡略化することができる。
【００４８】
＜第４実施形態＞
図１１を参照しつつ、第４実施形態に係る磁気センサ４００の構成について説明する。図１１は、第４実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す断面図である。
【００４９】
第４実施形態に係る磁気センサ４００は、第１電極３１０及び第２電極３２０のそれぞれがＬ字型である点で、第１実施形態に係る磁気センサ１００と相違している。
【００５０】
第１電極４１０は、はんだ４１１及びＬ字金具４１２を備えている。Ｌ字金具４１２は、はんだ４１１によって積層体４５０の第１端面４５０Ａに接続されている。同様に第２電極４２０は、はんだ４２１及びＬ字金具４２２を備えている。つまり、第１電極４１０及び第２電極４２０は、それぞれ、接合面４１０Ａ及び接合面４２０Ａが設けられている側において、第１磁歪材料部４５１及び第２磁歪材料部４５２との間にエアギャップを有している。言い換えると、第１電極４１０及び第２電極４２０は、それぞれ、接合面４１０Ａ及び接合面４２０Ａが設けられている側において、保護膜４３０から離れている。これによれば、第１電極４１０及び第２電極４２０による第１磁歪材料部４５１及び第２磁歪材料部４５２の磁歪の阻害を抑制し、第１電極４１０及び第２電極４２０の変形を抑制することができる。
【００５１】
＜第５実施形態＞
次に、図１２を参照しつつ、第５実施形態に係る磁気センサ５００の構成について説明する。図１２は、第５実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す断面図である。
【００５２】
第５実施形態に係る磁気センサ５００は、圧電材料部５７０、第１磁歪材料部５６１、第２磁歪材料部５６２、第３磁歪材料部５６３、保護膜５３０、第１電極５１０、及び第２電極５２０を備えている。磁気センサ５００は、外部基板のＺ軸正方向側に実装されている。
【００５３】
圧電材料部５７０は、ＸＹ面と平行な方向に延在する第１主面５７０Ａ及び第２主面５７０Ｂを有している。圧電材料部５７０は、Ｚ軸方向に沿って厚みＴを有する。第１主面５７０Ａ及び第２主面５７０Ｂは、Ｚ軸方向において互いに対向している。圧電材料部５７０は、例えば、第１実施形態において挙げられた圧電材料によって形成することができる。圧電材料部５７０は、第１部分５７１及び第２部分５７２を有している。第１部分５７１は、第１磁歪材料部５６１と第２磁歪材料部５６２との間に設けられた部分である。第１部分５７１は、第２磁歪材料部５６２と第３磁歪材料部５６３との間に設けられた部分である。第１部分５７１及び第２部分５７２は、第１主面５７０Ａに沿った方向において、間隔Ｇを空けて並んでいる。
【００５４】
第１部分５７１の分極方向は、第２部分５７２の分極方向と異なっている。このような構成例としては、第１部分５７１が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）によって形成され、第２部分５７２がゲルマニウム（Ｇｅ）を含む窒化アルミニウム（ＡｌＮ）によって形成された圧電材料部５７０を挙げることができる。これによれば、第１部分５７１及び第２部分５７２にスパッタリング法等の堆積法によってＡｌＮを形成し、第２部分５７２にＧｅをドープすることで、圧電材料部５７０を形成することができる。すなわち、第１部分５７１及び第２部分５７２を別個独立に形成する方法に比べて、磁気センサ５００の製造方法を簡略化することができる。
【００５５】
第１部分５７１をＡｌＮによって形成し第２部分５７２をＧｅがドープされたＡｌＮによって形成したとする。このとき、第１部分５７１の分極方向は、薄膜成長方向であるアルミニウム極性（Ａｌ  Ｐｏｌａｒｉｔｙ）の極性方向であり、第２部分５７２の分極方向は、薄膜成長方向とは逆方向である窒素極性（Ｎ  Ｐｏｌａｒｉｔｙ）の分極方向となる。このため、一例として、第１部分５７１がＺ軸正方向に沿って分極し、第２部分５７２がＺ軸負方向に沿って分極する。
【００５６】
なお、第２部分５７２では、ＧｅとＡｌの濃度の合計を１００原子％としたとき、Ｇｅ濃度が３％以上２８％以下であることが望ましい。これによれば、第２部分５７２の分極方向をより効果的に窒素極性とすることができる。第２部分５７２におけるＧｅ濃度は、４％以上２１％以下であることがさらに望ましく、５％以上１６％以下であることがさらに望ましい。これによれば、第２部分５７２の圧電特性をさらに効果的に高めることができる。
【００５７】
圧電材料部５７０の第１部分５７１及び第２部分５７２は連続している。つまり、第１部分５７１及び第２部分５７２は、圧電材料によって繋がっている。これによれば、磁気センサ５００は機械的強度を向上させることができる。このとき、圧電材料部５７０において、間隔Ｇは厚みＴの２倍よりも大きいことが望ましい。これによれば、第１部分５７１及び第２部分５７２それぞれにおける分極の互いへの干渉を低減することができる。したがって、磁気センサ５００は、第１部分５７１及び第２部分５７２それぞれの分極方向を安定化させることができる。また、第１部分５７１及び第２部分５７２での磁歪の捩れによる圧電材料部５７０への負荷を低減し、圧電材料部５７０の損傷を低減することができる。
【００５８】
第１磁歪材料部５６１及び第３磁歪材料部５６３は、圧電材料部５７０の第１主面５７０Ａ側に設けられている。第２磁歪材料部５６２は、圧電材料部５７０の第２主面５７０Ｂ側に設けられている。圧電材料部５７０の第１主面５７０Ａを平面視したとき、第１磁歪材料部５６１は、圧電材料部５７０の第１部分５７１及び第２磁歪材料部５６２の一端部と重なっている。同様に、第３磁歪材料部５６３は、圧電材料部５７０の第２部分５７２及び第２磁歪材料部５６２の他端部と重なっている。これによれば、第１主面５７０Ａを平面視したときに第１磁歪材料部５６１及び第３磁歪材料部５６３の少なくとも一部が第２磁歪材料部５６２の外側に位置する構成に比べて、磁気センサ５００を小型化することができる。
【００５９】
第１磁歪材料部５６１及び第３磁歪材料部５６３は、それぞれ導電性を有している。これによれば、磁気センサ５００は、圧電材料部５７０において磁場の変化に基づいて発生した電圧を、第１磁歪材料部５６１及び第３磁歪材料部５６３から出力することができる。つまり、第１磁歪材料部５６１及び第３磁歪材料部５６３を外部と電気的に接続するための電極又はその一部とすることができるため、磁気センサ５００の製造工程を簡略化することができる。さらに、電極に相当する第１磁歪材料部５６１及び第３磁歪材料部５６３が圧電材料部５７０の第１主面５７０Ａ側に並んで設けられているため、磁気センサ５００の実装性を向上させることができる。
【００６０】
第２磁歪材料部５６２は、導電性を有している。これによれば、第２磁歪材料部５６２は、第１部分５７１において発生した電圧と、第２部分５７２において発生した電圧とを直列に接続することができる。したがって、磁気センサ５００は、磁場の変化に基づいて出力される電圧を上昇させることができる。すなわち、磁気センサ５００は、感度を向上させることができる。なお、第１磁歪材料部５６１、第２磁歪材料部５６２、及び第３磁歪材料部５６３は、第１実施形態において挙げられた磁歪材料によって形成することができ、特に磁束密度が０付近での磁歪変化率が大きいＮｉであることが望ましい。
【００６１】
保護膜５３０は、圧電材料部５７０、第２磁歪材料部５６２を覆っている。また、保護膜５３０は、第１磁歪材料部５６１及び第３磁歪材料部５６３の一部を覆っている。第１磁歪材料部５６１及び第３磁歪材料部５６３は、外部基板側、すなわちＺ軸負方向側の一部を、保護膜５３０から露出させている。保護膜５３０が圧電材料部５７０を覆うことによって、磁気センサ５００は、第１磁歪材料部５６１と第２磁歪材料部５６２との間でのショートを抑制することができる。同様に、磁気センサ５００は、第２磁歪材料部５６２と第３磁歪材料部５６３との間でのショートや、第１磁歪材料部５６１と第３磁歪材料部５６３との間でのショートを抑制することができる。
【００６２】
保護膜５３０が第２磁歪材料部５６２を覆うことによって、磁気センサ５００は、外部からの衝撃から第２磁歪材料部５６２を保護すると共に、酸化や付着物等に起因した劣化から第２磁歪材料部５６２を保護することができる。同様に、保護膜５３０が第１磁歪材料部５６１及び第３磁歪材料部５６３の一部を覆うことによって、磁気センサ５００は、酸化や付着物等に起因した劣化から第１磁歪材料部５６１及び第３磁歪材料部５６３を保護することができる。また、保護膜５３０が、第１磁歪材料部５６１、第２磁歪材料部５６２、及び第３磁歪材料部５６３それぞれの少なくとも一部を覆うことによって、磁気センサ５００は、圧電材料部５７０からの第１磁歪材料部５６１、第２磁歪材料部５６２、及び第３磁歪材料部５６３の剥離を抑制することができる。
【００６３】
なお、保護膜５３０としては、第１実施形態に挙げられた材料及び物性の絶縁材料によって設けることができる。例えば、保護膜５３０の剛性は、圧電材料部５７０の剛性よりも小さいことが望ましい。保護膜５３０の剛性は、第１磁歪材料部５６１、第２磁歪材料部５６２、及び第３磁歪材料部５６３の剛性よりも小さいことが望ましい。保護膜５３０の剛性は、ヤング率にして１０ＧＰａ以下の樹脂材料によって設けられることが望ましい。これによれば、磁気センサ５００は、第１磁歪材料部５６１、第２磁歪材料部５６２、及び第３磁歪材料部５６３の磁歪が保護膜５３０によって阻害されることを抑制することができる。また、圧電材料部５７０の分極を抑制することによる電圧の発生の阻害を抑制することができる。
【００６４】
第１電極５１０は、第１磁歪材料部５６１の前記保護膜５３０から露出した部分を覆っている。第１電極５１０は、圧電材料部５７０の第１主面５７０Ａに沿った方向に延在する下面５１０Ａを外部基板側に有する。第２電極５２０Ａは、第３磁歪材料部５６３の前記保護膜５３０から露出した部分を覆っている。第２電極５２０は、圧電材料部５７０の第１主面５７０Ａに沿った方向に延在する下面５２０Ａを外部基板側に有する。第１電極５１０及び第２電極５２０は、圧電材料部５７０の第１主面５７０Ａに沿った方向において、互いに間隔を空けて並んでいる。下面５１０Ａ及び下面５２０Ａは、それぞれ、第１電極５１０及び第２電極５２０のはんだに対する接合面に相当する。これによれば、磁気センサ５００は、外部基板に対する接合強度を向上させ、実装姿勢を安定化させることができる。
【００６５】
上記したように、圧電材料部５７０の分極方向は、第１部分５７１及び第２部分５７２において、それぞれＺ軸方向に沿った方向であり、且つ互いに逆方向である。しかしながら、圧電材料部５７０の分極方向は上記に限定されるものではなく、ＸＹ面と平行な方向に沿った方向であってもよい。このとき、圧電材料部５７０は、第１磁歪材料部５６１と第３磁歪材料部５６３との間に電圧を発生させればよい。したがって、第２磁歪材料部５６２は、絶縁性の磁歪材料であってもよい。
【００６６】
＜第６実施形態＞
次に、図１３を参照しつつ、第６実施形態に係る磁気センサ６００の構成について説明する。図１３は、第６実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す断面図である。
【００６７】
第６実施形態に係る磁気センサ６００は、第５実施形態に係る磁気センサ５００と同様に、圧電材料部６７０、第１磁歪材料部６６１、第２磁歪材料部６６２、第３磁歪材料部６６３、保護膜６３０、第１電極６１０、及び第２電極６２０を備えている。
【００６８】
第６実施形態に係る磁気センサ６００は、圧電材料部６７０にスリットＳＬが形成されている点で、第５実施形態に係る磁気センサ５００と相違している。スリットＳＬは、第１部分６７１と第２部分６７２との間に形成されている。スリットＳＬは、Ｚ軸方向に圧電材料部６７０を貫通している。保護膜６３０は、第１部分６７１と第２部分６７２との間の部分、すなわちスリットＳＬの内部にも設けられている。言い換えると、第１部分６７１及び第２部分６７２は、保護膜６３０によって互いに隔てられている。
【００６９】
磁気センサ６００は、第１部分６７１及び第２部分６７２それぞれが互いの分極を阻害することを抑制することができる。また、磁気センサ６００は、第１部分６７１及び第２部分６７２それぞれが互いに発生した電圧を相殺することを抑制することができる。したがって、磁気センサ６００は、感度を向上させることができる。また、第２磁歪材料部６６２として柔軟性を有する磁歪材料を用いれば、磁気センサ６００に屈曲性や伸縮性を付与することができる。このような磁気センサ６００は、曲面や屈折面への実装が可能であり、屈曲性や伸縮性を有する電子機器へ利用することができる。
【００７０】
なお、スリットＳＬは、圧電材料部６７０を貫通していなくてもよい。すなわち、圧電材料部６７０に凹状のスリットＳＬが形成されてもよい。つまり、第１部分６７１及び第２部分６７２の一部が圧電材料によって繋がっていてもよい。このような構成においても、上記したのと同様の効果を得ることができる。
【００７１】
＜第７実施形態＞
次に、図１４を参照しつつ、第７実施形態に係る磁気センサ７００の構成について説明する。図１４は、第７実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す断面図である。
【００７２】
第７実施形態に係る磁気センサ７００は、第５実施形態に係る磁気センサ５００と同様に、圧電材料部７７０、第１磁歪材料部７６１、第２磁歪材料部７６２、第３磁歪材料部７６３、保護膜７３０、第１電極７１０、及び第２電極７２０を備えている。
【００７３】
第７実施形態に係る磁気センサ７００は、第１電極７１０及び第２電極７２０が保護膜７３０の外側に沿って設けられている点で、第５実施形態に係る磁気センサ５００と相違している。保護膜７３０は、第１磁歪材料部７６１及び第３磁歪材料部７６３を覆っている。保護膜７３０には、第１磁歪材料部７６１及び第３磁歪材料部７６３の一部を露出させる貫通孔がＺ軸方向に沿って形成されている。第１電極７１０は、第１層７１１、第２層７１２、及び第３層７１３を備えている。第１層７１１は、貫通孔を通して第１磁歪材料部７６１に接触しており、保護膜７３０の外側に延在している。第２層７１２は第１層７１１を覆っており、第３層７１３は第２層７１２を覆っている。同様に、第２電極７２０は、第１層７２１、第２層７２２、及び第３層７２３を備えている。
【００７４】
磁気センサ７００は、第５実施形態に係る磁気センサ５００に比べて、第１電極７１０と第１磁歪材料部７６１との接触面積を低減することができる。このため、磁気センサ７００は、第１磁歪材料部７６１の磁歪によって第１電極７１０に生じる応力を低減することができる。同様に、第３磁歪材料部７６３の磁歪によって第２電極７２０に生じる応力を低減することができる。したがって、磁気センサ７００は、はんだの損傷や、はんだからの剥離を抑制することができる。
【００７５】
なお、第１層７１１，７２１、第２層７１２，７２２、及び第３層７１３，７２３は、それぞれ、第１実施形態において説明した第１層１１１，１２１、第２層１１２，１２２、及び第３層１１３，１２３と同様の構成とすることができる。なお、第１層７１１，７２１は、例えば、銅（Ｃｕ）を含む金属層であってもよく、Ｃｕペーストを用いた印刷法によって設けられてもよい。
【００７６】
＜第８実施形態＞
次に、図１５を参照しつつ、第８実施形態に係る磁気センサ８００の構成について説明する。図１５は、第８実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す断面図である。
【００７７】
第８実施形態に係る磁気センサ８００は、第７実施形態に係る磁気センサ７００と同様に、圧電材料部８７０、第１磁歪材料部８６１、第２磁歪材料部８６２、第３磁歪材料部８６３、保護膜８３０、第１電極８１０、及び第２電極８２０を備えている。
【００７８】
第８実施形態に係る磁気センサ８００は、第１電極８１０が側面８１０Ｂを有し第２電極８２０が側面８２０Ｂを有する点で、第７実施形態に係る磁気センサ７００と相違している。第１電極８１０は保護膜８３０の一端部を覆い、第２電極８２０は保護膜８３０の他端部を覆っている。側面８１０Ｂ及び側面８２０Ｂは、それぞれ、ＹＺ面と平行な方向に延在し、Ｘ軸方向において圧電材料部８７０及び保護膜８３０を挟んで対向している。側面８１０Ｂ及び側面８２０Ｂも、はんだとの接合面に相当し、フィレットを形成したはんだと接触している。これによれば、磁気センサ８００は、外部基板に対する接合強度を向上させ、実装性を向上させることができる。
【００７９】
＜第９実施形態＞
次に、図１６を参照しつつ、第９実施形態に係る磁気センサ９００の構成について説明する。図１６は、第９実施形態に係る磁気センサの構成を概略的に示す断面図である。
【００８０】
第９実施形態に係る磁気センサ９００は、第８実施形態に係る磁気センサ８００と同様に、圧電材料部９７０、第１磁歪材料部９６１、第２磁歪材料部９６２、第３磁歪材料部９６３、保護膜９３０、第１電極９１０、及び第２電極９２０を備えている。
【００８１】
第９実施形態に係る磁気センサ９００は、導電性を有する第４磁歪材料部９６４及び第５磁歪材料部９６５を備えている点で、第８実施形態に係る磁気センサ８００と相違している。第４磁歪材料部９６４は、圧電材料部９７０の第２主面９７０Ｂ側に設けられている。また、第４磁歪材料部９６４は、第２主面９７０Ｂに沿った方向において第２磁歪材料部９６２と間隔を空けて並んでいる。第５磁歪材料部９６５は、圧電材料部９７０の第１主面９７０Ａ側に設けられている。また、第５磁歪材料部９６５は、第１主面９７０Ａに沿った方向において第３磁歪材料部９６３と間隔を空けて並んでいる。圧電材料部９７０の第１主面９７０Ａを平面視したとき、第４磁歪材料部９６４の一端部は、第３磁歪材料部９６３と重なっている。同様に、第４磁歪材料部９６４の他端部は、第５磁歪材料部９６５と重なっている。第３磁歪材料部９６３及び第４磁歪材料部９６４は、保護膜９３０に覆われている。第５磁歪材料部９６５は、保護膜９３０に覆われつつ、貫通孔を通して第２電極９２０と接触している。
【００８２】
圧電材料部９７０は、第３部分９７３及び第４部分９７４をさらに有している。第３部分９７３は、第３磁歪材料部９６３と第４磁歪材料部９６４との間に設けられた部分である。第４部分９７４は、第４磁歪材料部９６４と第５磁歪材料部９６５との間に設けられた部分である。第３部分９７３の分極方向は第２部分９７２の分極方向と異なっており、第４部分９７４の分極方向は第３部分９７３の分極方向と異なっている。一例として、第１部分９７１及び第３部分９７３がＺ軸正方向に分極し、第２部分９７２及び第４部分９７４がＺ軸負方向に分極する。第３磁歪材料部９６３は、第２部分９７２で発生する電圧と、第３部分９７３で発生する電圧とを直列に接続する。第４磁歪材料部９６４は、第３部分９７３で発生する電圧と、第４部分９７４で発生する電圧と、を直列に接続する。これによれば、磁気センサ９００は、磁場の変化に基づいて出力される電圧をさらに上昇させることができる。すなわち、磁気センサ９００は、感度を向上させることができる。なお、磁歪材料部の数を増やし、互いに異なる方向に分極する部分を増やすことによって、磁気センサの感度をさらに向上させることが可能である。
【００８３】
以上のように、本発明の一態様によれば、導電性を有する第１磁歪材料部１５１、圧電材料部１５３、及び導電性を有する第２磁歪材料部１５２を有し、第１磁歪材料部１５１、圧電材料部１５３、第２磁歪材料部１５２が第１方向に沿って積層された積層体１５０と、第１磁歪材料部１５１に電気的に接続された第１電極１１０と、第２磁歪材料部１５２に電気的に接続された第２電極１２０とを備え、第１電極１１０及び第２電極１２０は、それぞれ、積層体１５０における同じ側に設けられるとともに第１方向に沿って延在する下面１１０Ａ，１２０Ａを有する磁気センサ１００、が提供される。
【００８４】
上記態様によれば、圧電材料部で生じた電気信号は、第１磁歪材料部及び第２磁歪材料部を通して第１電極の下面及び第２電極の下面から取り出すことができ、ワイヤボンディング等を行わなくても実装が可能である。したがって、磁気センサ１００を小型化することができ、製造コストを低減することができる。また、電極が直接磁歪材料部及びはんだに接触するため、磁気センサの外部基板に対する機械的強度、電気的安定性を向上させることができ、信頼性を向上させることができる。
【００８５】
積層体１５０は、第１磁歪材料部１５１からなる第１端面１５０Ａと、第１方向において第１端面１５０Ａと対向し第２磁歪材料部１５２からなる第２端面１５０Ｂと、をさらに有し、第１電極１１０は、少なくとも第１端面１５０Ａにおいて第１磁歪材料部１５１と接触し、第２電極１２０は、少なくとも第２端面１５０Ｂにおいて第２磁歪材料部１５２と接触していてもよい。これによれば、磁歪材料部と電極との接触面が圧電材料部から離れているため、電極による磁歪材料部の磁歪の阻害を抑制することができる。また、電極が下面及び側面を有することとなり、下面及び側面に接触するフィレット形状となるようにはんだを設けることができるため、磁気センサの外部基板に対する接合強度を向上させることができ、落下等の衝撃による磁気センサの動作不良を抑制することできる。つまり、信頼性を向上させることができる。
【００８６】
積層体１５０は、第１端面１５０Ａと第２端面１５０Ｂとの間に設けられ第１磁歪材料部１５１、圧電材料部１５３、及び第２磁歪材料部１５２の各表面からなる外周面１５０Ｃをさらに有し、外周面１５０Ｃに設けられ、少なくとも圧電材料部１５３の表面を覆う保護膜１３０をさらに備えていてもよい。これによれば、第１磁歪材料部と第２磁歪材料部との間でのショートを抑制することができる。
【００８７】
保護膜２３０は、外周面２５０Ｃのうち、第１磁歪材料部２５１及び第２磁歪材料部２５２のそれぞれの表面の少なくとも一部を覆っていてもよい。これによれば、第１磁歪材料部と第２磁歪材料部との間でのショートを、より抑制することができる。また、磁歪材料部と圧電材料部との間での剥離を抑制することができる。つまり、積層体の機械的強度を向上させることができる。
【００８８】
保護膜１３０は、外周面１５０Ｃのうち、第１磁歪材料部１５１及び第２磁歪材料部１５２のそれぞれの全面を覆っていてもよい。これによれば、第１磁歪材料部と第２磁歪材料部との間の絶縁性を向上させることができ、磁気センサの機械的強度を向上させることができる。
【００８９】
保護膜１３０の剛性は、圧電材料部１５３の剛性よりも小さくてもよい。これによれば、磁歪に基づく圧電材料部の変形の、保護膜による阻害を抑制することができる。つまり、磁気センサの感度低下を抑制することができる。
【００９０】
保護膜１３０の一端が、第１磁歪材料部１５１と第１電極１１０との間に位置し、保護膜１３０の他端が、第２磁歪材料部１５２と第２電極１２０との間に位置してもよい。これによれば、積層体の外周面側における磁歪材料部から電極への応力の伝搬を抑制することができる。このため、はんだの損傷による磁気センサの動作不良を抑制し、信頼性を向上させることができる。
【００９１】
第１電極２１０は、外周面２５０Ｃにおいて第１磁歪材料部２５１に接触し、第２電極２２０は、外周面２５０Ｃにおいて第２磁歪材料部２５２に接触していてもよい。これによれば、例えばめっき処理等によって電極を磁歪材料部の表面に形成することができる。したがって、磁気センサの製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。
【００９２】
第１電極１１０は、導電性樹脂からなり第１磁歪材料部１５１に接触する導電性樹脂層１１１を有し、第２電極１２０は、導電性樹脂からなり第２磁歪材料部１５２に接触する導電性樹脂層１２１を有してもよい。これによれば、電極は、磁歪材料部よりも剛性の小さい樹脂層を介して磁歪材料部に接触するため、電極による磁歪材料部の磁歪の阻害を抑制することができる。また、電極を保護膜の上にも設けることができるため、電極のはんだに対する接合面を広げることができ、磁気センサの外部基板に対する機械的、電気的な安定性を向上させることができる。つまり、磁気センサの感度を向上させることができる。
【００９３】
第１電極４１０は、接合面４１０Ａが設けられる側において第１磁歪材料部４５１との間にエアギャップを有しており、第２電極４２０は、接合面４２０Ａが設けられる側において第２磁歪材料部４５２との間にエアギャップを有していてもよい。これによれば、電極による磁歪材料部の磁歪の阻害を抑制することができる。つまり、磁気センサの感度を向上させることができる。
【００９４】
第１磁歪材料部１５１及び第２磁歪材料部１５２は、ニッケルを含んでいてもよい。これによれば、磁束密度０付近において、磁歪材料部の磁歪変化率が大きいため、磁気センサの感度を向上させることができる。
【００９５】
第１電極１１０及び第２電極１２０は、スズを含んでいてもよい。これによれば、はんだとの密着性が良好なＳｎからなる層をめっきによって容易に設けることができる。したがって、磁気センサの製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。
【００９６】
第１磁歪材料部３５１及び第２磁歪材料部３５２は、鉄を含んでおり、第１電極３１０及び第２電極３２０は、ニッケル及びスズを含んでいてもよい。これによれば、電極の表面にＮｉ層をめっきによって容易に設けることができ、Ｎｉ層の上にＳｎ層をめっきによって容易に設けることができる。したがって、磁歪材料部がＦｅ系の合金であったとしても、磁気センサの製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。
【００９７】
一例として、磁気センサ１００は、接合面１１０Ａ，１２０Ａの法線方向に沿った磁場の変化に基づいて電圧を出力する。このように、本実施形態に係る磁気センサは、外部基板の実装面に垂直な方向に沿った磁気を検知することができる。
【００９８】
積層体１５０は、第１方向の長さが第１方向と交差する第２方向の長さよりも大きくてもよい。これによれば、磁歪材料部の端面に沿った面積を、外周面に沿った磁歪材料部の表面の面積よりも小さくすることができる。つまり、磁歪材料部に対する電極の接触面積を小さくできる。また、電極を圧電材料部から離すことができる。したがって、電極による磁歪材料部の磁歪の阻害を抑制することができる。
【００９９】
第１磁歪材料部１５１は、圧電材料部１５３と接触する内面１５１Ｂと、第１方向において内面１５１Ｂと対向し第１電極１１０と接触する外面１５１Ａとを有し、外面１５１Ａの表面粗さは、内面１５１Ｂの表面粗さよりも大きくてもよい。これによれば、磁歪材料部と電極との密着性を向上させることができる。したがって、磁気センサの外部基板に対する機械的、電気的安定性を向上させることができる。
【０１００】
第２磁歪材料部１５２と圧電材料部１５３との間に設けられ導電性を有する接合材料部１５４をさらに備えていてもよい。これによれば磁歪材料部と圧電材料部との接合を容易に実施することができるため、製造工程を簡略化することができる。
【０１０１】
本発明の他の一態様によれば、導電性を有する第１磁歪材料板１９１及び第２磁歪材料板１９２を準備する工程と、第１磁歪材料板１９１の主面の上に圧電材料層１９３を設ける工程と、導電性を有する接合材料層１９４を挟んで圧電材料層１９３に第２磁歪材料板１９２の主面を接合することによって積層板１９０を形成する工程と、積層板１９０を個片化し、第１方向に積層した第１磁歪材料部１５１、圧電材料部１５３、接合材料部１５４、及び第２磁歪材料部１５２を有する複数の積層体１５０を得る工程と、少なくとも圧電材料部１５３を覆うように積層体１５０の外周面１５０Ｃに保護膜１３０を設ける工程と、積層体１５０において、第１磁歪材料部１５１に接触するように第１電極１１０を設け、第２磁歪材料部１５２に接触するように第２電極１２０を設ける工程と、を含み、第１電極１１０及び第２電極１２０は、それぞれ、積層体１５０における同じ側に設けられるとともに第１方向に沿って延在する接合面１１０Ａ，１２０Ａを有する磁気センサ１００の製造方法、が提供される。
【０１０２】
上記態様においても、上記したのと同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
本発明の他の一態様によれば、互いに対向する第１主面５７０Ａ及び第２主面５７０Ｂを有する圧電材料部５７０と、圧電材料部５７０の第１主面５７０Ａ側に設けられ導電性を有する第１磁歪材料部５６１と、圧電材料部５７０の第２主面５７０Ｂ側に設けられた第２磁歪材料部５６２と、圧電材料部５７０の第１主面５７０Ａ側に設けられ導電性を有する第３磁歪材料部５６３と、を備え、第１磁歪材料部５６１及び第３磁歪材料部５６３は、圧電材料部５７０の第１主面５７０Ａに沿った方向において間隔を空けて並んでいる。
【０１０４】
上記態様によれば、磁気センサは、圧電材料部において磁場の変化に基づいて発生した電圧を、第１磁歪材料部及び第３磁歪材料部から出力することができる。つまり、第１磁歪材料部及び第３磁歪材料部を外部と電気的に接続するための電極又はその一部とすることができるため、磁気センサの製造工程を簡略化することができる。さらに、電極に相当する第１磁歪材料部及び第３磁歪材料部が圧電材料部の第１主面側に並んで設けられているため、磁気センサの実装性を向上させることができる。
【０１０５】
第１磁歪材料部５６１及び第３磁歪材料部５６３は、それぞれ、圧電材料部５７０の第１主面５７０Ａを平面視したときに第２磁歪材料部５６２の一部と重なっていてもよい。これによれば、第１主面を平面視したときに第１磁歪材料部及び第３磁歪材料部の少なくとも一部が第２磁歪材料部の外側に位置する構成に比べて、磁気センサを小型化することができる。
【０１０６】
第２磁歪材料部５６２は、導電性を有してもよい。これによれば、第２磁歪材料部は、第１部分において発生した電圧と、第２部分において発生した電圧とを直列に接続することができる。したがって、磁気センサは、磁場の変化に基づいて出力される電圧を上昇させることができる。すなわち、磁気センサは、感度を向上させることができる。
【０１０７】
圧電材料部は、第１磁歪材料部と第２磁歪材料部との間に設けられた第１部分と、第２磁歪材料部と第３磁歪材料部との間に設けられた第２部分とを備え、圧電材料部の第１部分及び第２部分は、それぞれ分極方向が異なってもよい。これによれば、第２磁歪材料部は、第１部分において発生した電圧と、第２部分において発生した電圧とを直列に接続することができる。したがって、磁気センサは、磁場の変化に基づいて出力される電圧を上昇させることができる。すなわち、磁気センサは、感度を向上させることができる。
【０１０８】
圧電材料部５７０の第１部分５７１及び第２部分５７２の間の間隔Ｇは、圧電材料部５７０の第１主面５７０Ａと直交する方向に沿った厚みＴの２倍よりも大きくてもよい。これによれば、第１部分及び第２部分それぞれにおける分極の互いへの干渉を低減することができる。したがって、磁気センサは、第１部分及び第２部分それぞれの分極方向を安定化させることができる。また、第１部分及び第２部分での磁歪の捩れによる圧電材料部への負荷を低減し、圧電材料部の損傷を低減することができる。
【０１０９】
圧電材料部６７０には、第１部分６７１と第２部分６７２との間にスリットＳＬが形成されていてもよい。これによれば、磁気センサは、第１部分及び第２部分それぞれが互いの分極を阻害することを抑制することができる。また、磁気センサは、第１部分及び第２部分それぞれが互いに発生した電圧を相殺することを抑制することができる。したがって、磁気センサは、感度を向上させることができる。また、第２磁歪材料部として柔軟性を有する磁歪材料を用いれば、磁気センサに屈曲性や伸縮性を付与することができる。このような磁気センサは、曲面や屈折面への実装が可能であり、屈曲性や伸縮性を有する電子機器へ利用することができる。
【０１１０】
圧電材料部５７０の第１部分５７１及び第２部分５７２は、圧電材料によって繋がっている。これによれば、磁気センサは機械的強度を向上させることができる。
【０１１１】
圧電材料部５７０の第１部分５７１は、窒化アルミニウムによって形成され、圧電材料部５７０の第２部分５７２は、ゲルマニウムを含有する窒化アルミニウムによって形成されていてもよい。これによれば、第１部分及び第２部分にスパッタリング法等の堆積法によってＡｌＮを形成し、第２部分にＧｅをドープすることで、圧電材料部を形成することができる。すなわち、第１部分及び第２部分を別個独立に形成する方法に比べて、磁気センサの製造方法を簡略化することができる。
【０１１２】
少なくとも圧電材料部５７０を覆う保護膜５３０をさらに備えていてもよい。これによれば、磁気センサは、第１磁歪材料部と第２磁歪材料部との間でのショートを抑制することができる。同様に、磁気センサは、第２磁歪材料部と第３磁歪材料部との間でのショートや、第１磁歪材料部と第３磁歪材料部との間でのショートを抑制することができる
【０１１３】
保護膜５３０は、第２磁歪材料部５６２を覆っていてもよい。これによれば、磁気センサは、外部からの衝撃から第２磁歪材料部を保護すると共に、酸化や付着物等に起因した劣化から第２磁歪材料部を保護することができる。また、磁気センサは、圧電材料部からの第２磁歪材料部の剥離を抑制することができる。
【０１１４】
保護膜は、第１磁歪材料部及び第３磁歪材料部それぞれの少なくとも一部を覆っていてもよい。これによれば、磁気センサは、酸化や付着物等に起因した劣化から第１磁歪材料部及び第３磁歪材料部を保護することができる。また、磁気センサは、圧電材料部からの第１磁歪材料部及び第３磁歪材料部の剥離を抑制することができる。
【０１１５】
保護膜５３０の剛性は、圧電材料部５７０の剛性よりも小さくてもよい。これによれば、磁気センサは、第１磁歪材料部、第２磁歪材料部、及び第３磁歪材料部の磁歪が保護膜によって阻害されることを抑制することができる。また、圧電材料部の分極を抑制することによる電圧の発生の阻害を抑制することができる。
【０１１６】
第１磁歪材料部５６１に電気的に接続された第１電極５１０と、第３磁歪材料部５６３に電気的に接続された第２電極５２０と、をさらに備え、第１電極５１０及び第２電極５２０は、それぞれ、圧電材料部５７０の第１主面５７０Ａに沿った方向に延在する接合面５１０Ａ，５２０Ａを有してもよい。これによれば、磁気センサは、外部基板に対する接合強度を向上させ、実装姿勢を安定化させることができる。
【０１１７】
第１電極７１０及び第２電極７２０は、保護膜７３０の外側に沿って設けられていてもよい。これによれば、磁気センサは、第１電極と第１磁歪材料部との接触面積を低減することができる。このため、磁気センサは、第１磁歪材料部の磁歪によって第１電極に生じる応力を低減することができる。同様に、第３磁歪材料部の磁歪によって第２電極に生じる応力を低減することができる。したがって、磁気センサは、はんだの損傷や、はんだからの剥離を抑制することができる。
【０１１８】
第１電極７１０は、第１磁歪材料部７６１に接触する導電性樹脂層７１１を有し、第２電極７２０は、第３磁歪材料部７６３に接触する導電性樹脂層７２１を有してもよい。これによれば、電極は、磁歪材料部よりも剛性の小さい樹脂層を介して磁歪材料部に接触するため、電極による磁歪材料部の磁歪の阻害を抑制することができる。また、磁歪材料部の磁歪に起因した電極の接合面側での変形を抑制し、はんだの損傷を抑制することができる。
【０１１９】
第１磁歪材料部５６１及び第３磁歪材料部５６３は、ニッケルを含んでいてもよい。これによれば、磁束密度０付近において、磁歪材料部の磁歪変化率が大きいため、磁気センサの感度を向上させることができる。
【０１２０】
第１磁歪材料部５６１及び第３磁歪材料部５６３の表面の少なくとも一部に接触するように、スズを含む層が設けられていてもよい。これによれば、はんだとの密着性が良好なＳｎからなる層をめっきによって容易に設けることができる。したがって、磁気センサの製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。
【０１２１】
圧電材料部５７０は、第２主面５７０Ｂに沿った方向に分極してもよい。このとき、圧電材料部は、第１磁歪材料部と第３磁歪材料部との間に電圧を発生させればよい。したがって、第２磁歪材料部は、絶縁性の磁歪材料であってもよい。
【０１２２】
圧電材料部９７０の第２主面９７０Ｂ側に設けられ、圧電材料部９７０の第２主面９７０Ｂに沿った方向において第２磁歪材料部９６２と間隔を空けて並び、導電性を有する第４磁歪材料部９６４をさらに備え、圧電材料部は、第３磁歪材料部９６３と第４磁歪材料部９６４との間に設けられた第３部分９７３をさらに備え、圧電材料部９７０の第２部分９７２及び第３部分９７３は、それぞれ分極方向が異なってもよい。これによれば、磁気センサは、磁場の変化に基づいて出力される電圧をさらに上昇させることができる。すなわち、磁気センサは、感度を向上させることができる。
【０１２３】
以上説明したように、本発明の一態様によれば、製造コストの低減及び信頼性の向上を図ることが可能な磁気センサを提供することが可能となる。
【０１２４】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１２５】
１０…外部基板
１１，１２…電極パッド
２１，２２…はんだ
１００…磁気センサ
１１０，１２０…電極
１１１，１２１…第１層
１１２，１２２…第２層
１１３，１２３…第３層
１３０…保護膜
１５０…積層体
１５０Ａ，１５０Ｂ…端面
１５０Ｃ…外周面
１５１，１５２…磁歪材料部
１５３…圧電材料部
１５４…接合材料部
１５１Ａ，１５２Ａ…外面
１５１Ｂ，１５２Ｂ…内面
１９０…積層板
１９１，１９２…磁歪材料板
１９３…圧電材料層
１９４…接合材料層
【図１】
2019028052.tif 000003
【図２】
2019028052.tif 000004
【図３】
2019028052.tif 000005
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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