(57)【要約】【課題】  高感度の圧力センサを提供する。【解決手段】  一実施形態に係る圧力センサは、基板、支持部、膜部及び磁気抵抗素子を備える。支持部は、ヤング率の異なる第１の接着部材及び第２の接着部材を用いて前記基板に接着される。膜部は、前記支持部によって支持され、可撓性を有する。磁気抵抗素子は、前記膜部に設けられ、第１の磁性層、第２の磁性層、及び前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に配置されたスペーサ層を含む。【選択図】図５
2015224903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
ヤング率の異なる第１の接着部材及び第２の接着部材を用いて前記基板に接着された支持部と、
前記支持部によって支持された可撓性のある膜部と、
前記膜部に設けられ、第１の磁性層、第２の磁性層、及び前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に配置されたスペーサ層を含む磁気抵抗素子と、
を具備することを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記膜部は、長方形状に形成され、前記磁気抵抗素子は、前記膜部の長辺側の端部に設けられ、前記第１の接着部材は、前記支持部の接着面における第１領域であって前記膜部の２つの短辺に対応する第１領域に適用され、前記第２の接着部材は、前記接着面における前記第１領域の間に位置する第２領域に適用され、前記第２の接着部材のヤング率は、前記第１の接着部材のヤング率より低い、ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記支持部は、前記膜部に異方性歪みを付与するように、前記第１の接着部材及び前記第２の接着部材を用いて前記基板に接着されることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項４】
基板と、
熱膨張係数の異なる第１の接着部材及び第２の接着部材を用いて前記基板に接着された支持部と、
前記支持部によって支持された可撓性のあるダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに設けられ、第１の磁性層、第２の磁性層、及び前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に配置されたスペーサ層を含む磁気抵抗素子と、
を具備することを特徴とする圧力センサ。
【請求項５】
前記膜部は、長方形状に形成され、前記磁気抵抗素子は、前記膜部の長辺側の端部に設けられ、前記第１の接着部材は、前記支持部の接着面における第１領域であって前記膜部の２つの短辺に対応する第１領域に適用され、前記第２の接着部材は、前記接着面における前記第１領域の間に位置する第２領域に適用され、前記第２の接着部材の熱膨張係数は、前記第１の接着部材の熱膨張係数より低く、且つ、前記支持部の熱膨張係数と実質的に同等である、ことを特徴とする請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記支持部は、前記膜部に異方性歪みを付与するように、前記第１の接着部材及び前記第２の接着部材を用いて前記基板に接着されることを特徴とする請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の圧力センサを具備するマイクロフォン、超音波センサ、血圧センサ又はタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、圧力センサ、マイクロフォン、超音波センサ、血圧センサ及びタッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いた圧力センサには、例えば、圧電型、ピエゾ抵抗型、静電容量型などがある。一方、これらの型の圧力センサとは検出原理が異なる、スピン技術を用いた圧力センサが提案されている。スピン技術を用いた圧力センサにおいては、スピンバルブ歪み素子（磁気抵抗素子、ＭＲ素子などとも呼ばれる）により、外部圧力によって生じる異方性の歪みに応じた抵抗変化が検出される。スピン技術を用いた圧力センサにおいて、感度の向上が望まれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Alfons Dehe, “Silicon microphone development and application”, Sensors and Actuators A133(2007), p.283-287
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、高感度の圧力センサ、マイクロフォン、超音波センサ、血圧センサ及びタッチパネルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態に係る圧力センサは、基板、支持部、膜部及び磁気抵抗素子を備える。支持部は、ヤング率の異なる第１の接着部材及び第２の接着部材を用いて前記基板に接着される。膜部は、前記支持部によって支持され、可撓性を有する。磁気抵抗素子は、前記膜部に設けられ、第１の磁性層、第２の磁性層、及び前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に配置されたスペーサ層を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る圧力センサを示す斜視図。
【図２】第１の実施形態に係る圧力センサを示す上面図。
【図３】図２に示したIII-III'に沿う圧力センサの断面図。
【図４】磁気抵抗素子における異方性歪みεと抵抗Ｒの関係を示す図。
【図５】第１の実施形態に係る圧力センサを示す分解斜視図。
【図６】図５に示したVI-VI'に沿う圧力センサの断面図。
【図７】図５に示したVII-VII'に沿う圧力センサの断面図。
【図８】図１に示した磁気抵抗素子を示す斜視図。
【図９】第２の実施形態に係る圧力センサを示す分解斜視図。
【図１０】図９に示したX-X'に沿う圧力センサの断面図。
【図１１】図９に示したXI-XI'に沿う圧力センサの断面図。
【図１２】第３の実施形態に係るマイクロフォンを示す断面図。
【図１３】図１２に示したマイクロフォンが組み込まれた携帯情報端末を示す正面図。
【図１４】第４の実施形態に係る血圧センサを示す断面図。
【図１５】第５の実施形態に係るタッチパネルを示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。実施形態は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いた圧力センサ、並びに、その圧力センサを用いたマイクロフォン、超音波センサ、血圧センサ及びタッチパネルに関する。なお、図面は模式的又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。また、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。以下の実施形態では、同一の構成要素に同一の参照符号を付して、重ねての説明を適宜省略する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１及び図２は、第１の実施形態に係る圧力センサを概略的に示す斜視図及び上面図である。図３は、図２に示したIII-III'線に沿って得られる圧力センサの断面を概略的に示している。図１、２及び３において、図を見やすくするために、絶縁部分及び導電部分などを省略している。図１に示される圧力センサは、樹脂基板１１と、樹脂基板１１上に取り付けられたＭＥＭＳチップ２０と、を備える。ＭＥＭＳチップ２０は、熱硬化樹脂などの接着部材（ダイボンド材）を使用して樹脂基板１１に接着固定される。
【０００９】
ＭＥＭＳチップ２０は、樹脂基板１１上に設けられた支持部２１と、支持部２１によって支持された、可撓性のある膜部としてのダイヤフラム２２と、ダイヤフラム２２上に設けられた磁気抵抗素子２３と、を含む。ダイヤフラム２２は、外部圧力が印加されたときに撓み（歪み）、その上に設けられた磁気抵抗素子２３に歪みを生じさせる。外部圧力は、例えば、押圧、音波、超音波などによる圧力であり得る。磁気抵抗素子２３の電気抵抗は、磁気抵抗素子２３に生じた歪みの大きさに応じて変化する。本実施形態に係る圧力センサは、電気抵抗の変化を検出することで外部圧力をセンシングすることができる。
【００１０】
なお、図１には６つの磁気抵抗素子２３が設けられている例が示されているが、磁気抵抗素子２３の数は、６に限らず、１であってもよく、２〜５又は７以上であってもよい。
【００１１】
支持部２１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板である。支持部２１は、例えば、図３に示される空洞部２６を有する四角筒形状に形成されている。空洞部２６は、互いに対向する２つの面において開口されている。これら２つの面のうちの一方の面は樹脂基板１１との接着面であり、他方の面側の端部にダイヤフラム２２が固定されている。空洞部２６は、樹脂基板１１及びダイヤフラム２２によって密閉されている。空洞部２６には、空気又は不活性ガスなどの気体が充填されていてもよく、逆に減圧されて真空になっていてもよく、液体が充填されていてもよい。なお、支持部２１の形状は、上述した形状に限らず、ダイヤフラム２２が外部圧力によって撓むことができるようにダイヤフラム２２を支持することができれば、任意の他の形状であってもよい。
【００１２】
ダイヤフラム２２は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）膜、アルミニウム酸化物（ＡｌＯｘ）膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜などの薄膜によって形成される。ダイヤフラム２２を形成する薄膜は、外部圧力によって撓む部分よりも外側に連続して形成されている場合もある。ここでは、薄膜における外部圧力によって撓む部分をダイヤフラム（膜部）と呼ぶ。膜部は、薄く加工された薄膜領域である。
【００１３】
本実施形態では、図２に示されるように、ダイヤフラム２２は、長方形状に形成され、磁気抵抗素子２３は、長辺側の両端部に３つずつ配置されている。ダイヤフラム２２の短辺に平行な方向を短手方向と呼び、ダイヤフラム２２の長辺に平行な方向を長手方向と呼ぶ。ダイヤフラム２２は、その周縁（２つの長辺及び２つの短辺）において支持部２１に固定されている。磁気抵抗素子２３の電気抵抗の変化は、磁気抵抗素子２３に生じる歪み（より詳細には、最大主歪みと最小主歪みとの差分である異方性歪み）が大きいほど大きくなる。このため、圧力センサの感度を高めるには、外部圧力に対してより大きな歪みが発生するように磁気抵抗素子２３をダイヤフラム２２に配置すればよい。長方形のダイヤフラム２２では、長辺側の端部には、短辺側の端部や中央部よりも大きい異方性歪みが生じる。このことから、ダイヤフラム２２の長辺側の端部に磁気抵抗素子２３を配置する方が好ましい。
【００１４】
ＭＥＭＳチップ２０を樹脂基板１１に実装する工程は、ダイヤフラム２２に生じる歪みに大きな影響をもたらす。本実施形態では、ダイヤフラム２２に最適な異方性歪みを付与するように、ＭＥＭＳチップ２０が樹脂基板１１に実装される。これにより、次に説明するように、小さい圧力に対しても高感度なセンシングが可能となる。
【００１５】
図４は、磁気抵抗素子に関して異方性歪みεと電気抵抗Ｒの関係の一例を示している。図４では、異方性歪みεを横軸にとり、抵抗Ｒを縦軸にとっている。磁気抵抗素子の感度は、異方性歪みに対する抵抗変化率の比を示すゲージファクターＧＦが大きいほど、高くなる。ゲージファクターＧＦは、下記式（１）で表され、図４のグラフの傾きに対応する。
【００１６】
【数１】
2015224903.tif 000003
【００１７】
ここで、ΔＲ／Ｒは抵抗変化率を表し、Δεは異方性歪みの変化を表す。図４の破線は、ゲージファクターＧＦが高い範囲を示す。この範囲内では、より微弱な圧力変動に対しても高感度なセンシングが可能である。
【００１８】
横軸上の点Ｏは、外部圧力が印加されていない初期状態において、比較例に係る磁気抵抗素子に生じている異方性歪みを示す。比較例に係る磁気抵抗素子では、小さい外部圧力が印加された場合には、電気抵抗の変化が小さい。すなわち、小さい外部圧力に対しては感度が低い。横軸上の点Ｏ′は、外部圧力が印加されていない初期状態において、本実施形態に係る磁気抵抗素子２３に生じている異方性歪みを示す。本実施形態では、ＭＥＭＳチップ２０の実装において異方性歪みが予め付加されているので、磁気抵抗素子２３の初期状態での異方性歪みは、比較例に係る磁気抵抗素子よりも大きい。それ故に、磁気抵抗素子２３では、小さい外部圧力が印加された場合にも、大きい電気抵抗変化が得られる。このため、小さい外部圧力に対しても高感度なセンシングが可能である。
【００１９】
次に、図５から図７を参照して、本実施形態に係る、ＭＥＭＳチップ２０の樹脂基板１１への実装方法の一例を説明する。  
図５は、本実施形態に係る圧力センサを分解した状態で示している。図６は、図５に示されるVI-VI'線に沿って得られる圧力センサの断面を示し、図７は、図５に示されるVII-VII'線に沿って得られる圧力センサの断面を示している。図５に示されるように、ＭＥＭＳチップ２０は、ヤング率の異なる第１の接着部材３１及び第２の接着部材３２を使用して樹脂基板１１に接着される。第２の接着部材３２は、第１の接着部材３１のヤング率より低いヤング率を有する。第１の接着部材３１及び第２の接着部材３２は、実装によってダイヤフラム２２に付加される歪みの短手方向成分がその長手方向成分より大きくなるように配置される。具体的には、第１の接着部材３１は、支持部２１の接着面における、ダイヤフラム２２の２つの短辺に対応する２つの領域（第１領域）に適用される。第１領域は、ダイヤフラム２２の短手方向に平行な２つの辺２４に沿って延びた領域である。第２の接着部材３２は、接着面における、第１領域間に位置する領域（第２領域）に適用される。第２領域は、ダイヤフラム２２の長手方向に平行な２つの辺２５に沿う領域である。
【００２０】
第１の接着部材３１は硬化する過程で収縮し、図６に示されるように、ダイヤフラム２２の短手方向に引張の残留応力が生じる。それにより、ダイヤフラム２２には、ダイヤフラム２２の短手方向に引張の膜応力が生じる。一方、図７に示されるように、ダイヤフラム２２の長手方向には、引張の残留応力はあまり生じず、従って、ダイヤフラム２２には、ダイヤフラム２２の長手方向の引張の膜応力はあまり生じない。このようにして、ダイヤフラム２２に異方性歪みが付加される。
【００２１】
本実施形態では、適切なヤング率の接着部材（第１の接着部材３１及び第２の接着部材３２）を用いることで、最適な異方性歪みをダイヤフラム２２に予め付与することが可能である。その結果、小さい圧力に対しても高感度にセンシングすることができる。
【００２２】
図８は、図１に示される６つの磁気抵抗素子２３のうちの１つを概略的に示している。図１に示される磁気抵抗素子２３のうちの残り５つは、図８に示される磁気抵抗素子２３と同様の構造を有し得る。図８では、磁気抵抗素子２３の一部が示されている。磁気抵抗素子２３は、図８に示されるように、第１磁性層５１、第２磁性層５３、及び第１磁性層５１と第２磁性層５３との間に配置された中間層（スペーサ層とも称する）５２を含む。第１磁性層５１及び第２磁性層５３の少なくとも一方は、磁化方向が可変である磁化自由層である。本実施形態では、第１磁性層５１は、磁化自由層であり、第２磁性層５３は、磁化方向が固定された磁化固定層である。中間層５２は、非磁性層である。
【００２３】
磁気抵抗素子２３が歪みセンサとして機能する動作は、「逆磁歪効果」と「磁気抵抗（ＭＲ；ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果」との応用に基づいている。逆磁歪効果は、磁化自由層に用いられる強磁性層において得られる。ＭＲ効果は、磁化自由層と中間層と参照層（例えば磁化固定層）とが積層された積層膜において発現する。
【００２４】
逆磁歪効果は、強磁性体の磁化方向が強磁性体に生じた歪みによって変化する現象である。すなわち、磁気抵抗素子２３の積層膜に外部歪みが印加されると、磁化自由層の磁化方向が変化する。その結果、磁化自由層の磁化方向と参照層の磁化方向との間の相対角度が変化する。この際にＭＲ効果により、電気抵抗の変化が引き起こされる。ＭＲ効果は、例えば、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果又はＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果などを含む。ＭＲ効果は、積層膜に電流を流すことで発現する。積層膜に電流を流すことで、磁化方向の相対角度の変化を電気抵抗変化として読み取ることができる。例えば、積層膜（磁気抵抗素子２３）に歪みが生じ、この歪みによって磁化自由層の磁化方向が変化し、磁化自由層の磁化方向と参照層の磁化方向との間の相対角度が変化する。すなわち、逆磁歪効果によりＭＲ効果が発現する。
【００２５】
磁化固定層に用いられる磁性層は、ＭＲ効果に直接的に寄与する。磁化固定層である第２磁性層５３には、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金が用いられる。具体的には、第２磁性層５３には、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ合金（ｘは、０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下であり、ｙは０ａｔ．％以上３０ａｔ．％以下である。）を用いることができる。第２磁性層５３には、例えば、Ｆｅ−Ｃｏ合金などの他の材料を用いてもよい。
【００２６】
中間層５２は、例えば、第１磁性層５１と第２磁性層５３との磁気的な結合を分断する。中間層５２には、例えば、金属又は絶縁体又は半導体が用いられる。金属としては、例えば、Ｃｕ、Ａｕ又はＡｇなどを用いることができる。絶縁体又は半導体としては、例えば、マグネシウム酸化物（ＭｇＯなど）、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３など）、チタン酸化物（ＴｉＯなど）、亜鉛酸化物（ＺｎＯなど）、又はガリウム酸化物（Ｇａ−Ｏ）などを用いることができる。中間層５２として、例えば、ＣＣＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ｃｏｎｆｉｎｅｄ−Ｐａｔｈ）スペーサ層を用いてもよい。中間層５２としてＣＣＰスペーサ層を用いる場合には、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の絶縁層中に銅（Ｃｕ）メタルパスが形成された構造が用いられる。
【００２７】
磁化自由層である第１磁性層５１には、強磁性体材料が用いられる。具体的には、第１磁性層５１の材料として、例えば、ＦｅＣｏ合金、ＮｉＦｅ合金など、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を含む合金を用いることができる。或いは、第１磁性層５１には、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、磁歪定数λｓが大きいＦｅ−Ｇａ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｇａ合金、Ｔｂ−Ｍ−Ｆｅ合金、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ−Ｂ合金、Ｎｉ、Ｆｅ−Ａｌ、又はフェライトなどを用いてもよい。
【００２８】
なお、ダイヤフラム２２の形状は、図２に示されるような長方形に限らず、例えば、正方形、円形、楕円形などの他の形状であってもよい。ダイヤフラム２２が他の形状に形成される場合にも、磁気抵抗素子２３の配置位置を考慮して、適切なヤング率の接着部材を使用することで、最適な異方性歪みをダイヤフラム２２に予め付加することができる。
【００２９】
以上のように、第１の実施形態に係る圧力センサでは、ＭＥＭＳチップは、異方性歪みをダイヤフラムに付与するように、ヤング率の異なる２つの接着部材を使用して樹脂基板に実装される。それにより、小さい外部圧力に対しても高感度にセンシングを行うことが可能となり、高感度化を実現することができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、ＭＥＭＳチップは、熱膨張係数（ＣＴＥ；ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）の異なる接着部材を使用して基板に接着される。第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる部分について説明し、第１の実施形態と同様の部分についての説明は適宜省略する。
【００３１】
図９は、第２の実施形態に係る圧力センサを、一部分解した状態で、概略的に示している。図１０は、図９に示されるX-X'線に沿って得られる圧力センサの断面を示し、図１１は、図９に示されるXI-XI'線に沿って得られる圧力センサの断面を示している。図９、１０及び１１において、図を見やすくするために、絶縁部分及び導電部分などを省略している。
【００３２】
図９に示される圧力センサは、樹脂基板１１と、樹脂基板１１上に取り付けられたＭＥＭＳチップ２０と、を備える。ＭＥＭＳチップ２０は、樹脂基板１１上に設けられた支持部２１、支持部２１によって支持された可撓性のあるダイヤフラム２２、及びダイヤフラム２２上に設けられた少なくとも１つの（この例では６つの）磁気抵抗素子２３を備える。本実施形態では、ダイヤフラム２２は、円形状に形成され、磁気抵抗素子２３は、ダイヤフラム２２の周縁に沿って配置されている。具体的には、ダイヤフラム２２の中心を介して対向する２つの端部に３つずつ配置されている。
【００３３】
ＭＥＭＳチップ２０は、熱膨張係数の異なる第１の接着部材４１及び第２の接着部材４２を使用して樹脂基板１１に接着される。第２の接着部材４２の熱膨張係数は、第１の接着部材４１の熱膨張係数より低く、支持部２１の熱膨張係数と実質的に同等である。第１の接着部材４１及び第２の接着部材４２は、実装によってダイヤフラム２２に付加される歪みの第１方向成分がその第２方向成分より大きくなるように配置される。第１方向は第２方向と直交する。具体的には、第１の接着部材４１は、支持部２１の接着面における２つの領域であって第１方向に平行な２つの辺２４に沿って延びる２つの領域（第１領域）に適用される。第１領域の第１方向の寸法は、第１領域の第２方向の寸法より長い。第２の接着部材４２は、接着面における、第１領域間に位置する領域（第２領域）に適用される。第２領域は、第２方向に平行な２つの辺２５に沿う領域である。磁気抵抗素子２３は、ダイヤフラム２２の中心から見て第１方向側に位置している。
【００３４】
第１の接着部材４１は硬化する過程で収縮し、図１０に示されるように、第１方向に引張の残留応力が生じる。それにより、ダイヤフラム２２には、第１方向に引張の膜応力が生じる。一方、図１１に示されるように、第２方向には、引張の残留応力はあまり生じず、従って、ダイヤフラム２２には、第２方向に引張の膜応力があまり生じない。このようにして、ダイヤフラム２２に異方性歪みが付加される。
【００３５】
本実施形態では、適切な熱膨張係数の接着部材（第１の接着部材４１及び第２の接着部材４２）を用いることで、最適な異方性歪みをダイヤフラム２２に予め付与することが可能である。その結果、小さい圧力に対しても高感度にセンシングすることができる。
【００３６】
なお、ダイヤフラム２２の形状は、図９に示されるような円形に限らず、例えば、長方形、正方形、楕円形などの他の形状であってもよい。ダイヤフラム２２が他の形状に形成される場合にも、磁気抵抗素子２３の配置位置を考慮して、適切な熱膨張係数の接着部材を使用することで、最適な異方性歪みをダイヤフラム２２に予め付加することができる。
【００３７】
以上のように、第２の実施形態に係る圧力センサでは、ＭＥＭＳチップは、異方性歪みをダイヤフラムに付与するように、熱膨張係数の異なる２つの接着部材を使用して樹脂基板に実装される。それにより、小さい外部圧力に対しても高感度にセンシングを行うことが可能となり、高感度化を実現することができる。
【００３８】
（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態に係るマイクロフォン１２０を概略的に示している。マイクロフォン１２０は、圧力センサ１２１を備える。圧力センサ１２１は、第１及び第２の実施形態において説明した圧力センサのいずれか又はその変形であり得る。本実施形態の圧力センサ１２１は、第１の実施形態に係る圧力センサである。
【００３９】
圧力センサ１２１は、樹脂基板１１及びこの樹脂基板１１に実装されたＭＥＭＳチップ２０を含む。樹脂基板１１は、例えば、アンプなどの回路を含む。樹脂基板１１には、ＭＥＭＳチップ２０を覆うように、カバー１２３が設けられている。カバー１２３には、開口１２２が形成されている。音波１２４は、開口１２２を通ってカバー１２３の内部に進入する。
【００４０】
マイクロフォン１２０は、音波１２４の音圧に対して感応する。高感度の圧力センサを用いることにより、広域の周波数に対して感度の高いマイクロフォン１２０が得られる。ダイヤフラムに生じる圧縮応力を緩和させる方法として、ダイヤフラムにスリット又は貫通孔を設ける手法が考えられる。しかしながら、圧力センサをマイクロフォンに利用する場合、スリット又は貫通孔は、低周波領域において音波の周り込みによる感度低下（Ｒｏｌｌ−ｏｆｆ）を招く。本実施形態の圧力センサ１２１では、音波の周り込みによる感度低下（Ｒｏｌｌ−ｏｆｆ）が生じることがなく、低周波領域においても感度が高い。
【００４１】
なお、音波１２４は、可聴域の信号に限らず、超音波であってもよい。ダイヤフラム２２の共振周波数が超音波の周波数帯になるようにダイヤフラム２２を設計することで、マイクロフォン１２０は超音波センサとして機能することができる。さらに好ましくは、超音波では音波１２４の直進性が増すため、開口１２２の位置を圧力センサ１２１のダイヤフラム（図１２には示されていない）の直上に配置する、或いはダイヤフラム直下の樹脂基板１１に開口１２２を設ける。さらに、開口１２２には、防塵用のメッシュを設けることが望ましい。
【００４２】
図１３は、マイクロフォン１２０を携帯情報端末１３０に適用した例を概略的に示している。図１３に示されるように、マイクロフォン１２０は、携帯情報端末１３０の端部に組み込まれている。例えば、マイクロフォン１２０は、圧力センサ１２１に含まれるダイヤフラム２２が携帯情報端末１３０の表示部１３１が設けられた面に対して実質的に平行になるように配置される。なお、ダイヤフラム２２の配置は、図１２に示される配置例に限らず、適宜変更することができる。
【００４３】
なお、マイクロフォン１２０は、図１３に示されるような携帯情報端末１３０に適用される例に限らず、ＩＣレコーダやピンマイクロフォンなどに適用されてもよい。
【００４４】
（第４の実施形態）
図１４は、第４の実施形態に係る血圧センサ１４０を概略的に示している。図１４に示される血圧センサ１４０は、人間の血圧を測定するものであって、圧力センサ１４１を備える。圧力センサ１４１は、第１及び第２の実施形態において説明した圧力センサのいずれか又はその変形であり得る。本実施形態の圧力センサ１４１は、第１の実施形態に係る圧力センサであり、小型で高感度な圧力センシングが可能である。  
血圧センサ１４０は、圧力センサ１４１を動脈血管１４２の上の皮膚１４３に押し当てることで、連続的に血圧測定を行うことができる。本実施形態によれば、高感度の血圧センサ１４０が提供される。
【００４５】
（第５の実施形態）
図１５は、第１０の実施形態に係るタッチパネル１５０を概略的に示している。タッチパネル１５０は、図１５に示されるように、複数の第１配線１５４、複数の第２配線１５５、複数の圧力センサ１５１、及び制御部１５６を備える。圧力センサ１５１の各々は、第１及び第５の実施形態に係る圧力センサのいずれか又はその変形であり得る。圧力センサ１５１は、ディスプレイの内部及びディスプレイの外部の少なくともいずれかに搭載される。
【００４６】
複数の第１配線１５４は、第１方向に沿って並ぶ。複数の第１配線１５４のそれぞれは、第１方向と交差する第２方向に沿って延びる。複数の第２配線１５５は、第１方向に沿って並ぶ。複数の第２配線１５５のそれぞれは、第２方向に沿って延びる。
【００４７】
複数の圧力センサ１５１のそれぞれは、複数の第１配線１５４と複数の第２配線１５５とのそれぞれの交差部に設けられる。圧力センサ１５１の各々は、検出のための検出要素１５１ｅの１つとなる。ここで、交差部は、第１配線１５４と第２配線１５５とが交差する位置及びその周辺の領域を含む。
【００４８】
複数の圧力センサ１５１のそれぞれの一端１５２は、複数の第１配線１５４のそれぞれと接続される。複数の圧力センサ１５１のそれぞれの他端１５３は、複数の第２配線１５５のそれぞれと接続される。
【００４９】
制御部１５６は、複数の第１配線１５４と複数の第２配線１５５とに接続される。制御部１５６は、複数の第１配線１５４に接続された第１配線用回路１５６ａと、複数の第２配線１５５に接続された第２配線用回路１５６ｂと、第１配線用回路１５６ａと第２配線用回路１５６ｂとに接続された制御回路１５７と、を含む。
【００５０】
圧力センサ１５１は、小型で高感度な圧力センシングが可能である。そのため、高精細なタッチパネルを実現することが可能である。
【００５１】
第１及び第２の実施形態に係る圧力センサについては、上記の応用の他に、気圧センサやタイヤの空気圧センサなど、様々な圧力センサデバイスに用いることができる。
【００５２】
実施形態によれば、高感度の圧力センサ、マイクロフォン、超音波センサ、血圧センサ及びタッチパネルを提供することができる。
【００５３】
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】
【００５４】
１１…樹脂基板、２０…ＭＥＭＳチップ、２１…支持部、２２…ダイヤフラム、２３…磁気抵抗素子、２６…空洞部、３１，３２，４１，４２…接着部材、５１…第１磁性層、５２…中間層、５３…第２磁性層、１２０…マイクロフォン、１２１…圧力センサ、１２２…開口、１２３…カバー、１３０…携帯情報端末、１３１…表示部、１４０…血圧センサ、１４１…圧力センサ、１５０…タッチパネル、１５１…圧力センサ、１５１ｅ…検出要素、１５４，１５５…配線、１５６…制御部、１５６ａ…配線用回路、１５６ｂ…配線用回路、１５７…制御回路。
【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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【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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