(57)【要約】【課題】充填部内に含まれる気泡を効果的に除去することができ、圧力検出特性の低下を抑制することのできる圧力センサーモジュール、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】圧力センサーモジュールは、一方の主面に開放する凹部を有し、前記凹部と重なる部分に受圧により撓み変形するダイアフラムを有する基板を備える圧力センサーと、内部空間と、前記内部空間に連通する開口と、を有し、前記内部空間に前記圧力センサーを収納しているパッケージと、前記内部空間内に配置され、前記圧力センサーを覆っている充填部と、を有し、前記開口の開口方向および前記凹部の深さ方向が交差している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主面に開放する凹部を有し、前記凹部と重なる部分に受圧により撓み変形するダイアフラムを有する基板を備える圧力センサーと、
内部空間と、前記内部空間に連通する開口と、を有し、前記内部空間に前記圧力センサーを収納しているパッケージと、
前記内部空間内に配置され、前記圧力センサーを覆っている充填部と、を有し、
前記開口の開口方向および前記凹部の深さ方向が交差していることを特徴とする圧力センサーモジュール。
【請求項２】
前記開口の開口方向および前記凹部の深さ方向が直交している請求項１に記載の圧力センサーモジュール。
【請求項３】
前記パッケージは、前記開口の開口方向の長さが前記凹部の深さ方向の長さよりも長い請求項１または２に記載の圧力センサーモジュール。
【請求項４】
前記内部空間内に配置されている基部と、前記基部から延出し、前記パッケージの外側に配置されている延出部と、を有する支持基板と、
前記基部および前記圧力センサーを接続するボンディングワイヤーと、を有し、
前記圧力センサーは、前記支持基板に対して浮遊した状態で前記支持基板に支持されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の圧力センサーモジュール。
【請求項５】
前記延出部は、前記開口を介して前記パッケージの外側に延出している請求項４に記載の圧力センサーモジュール。
【請求項６】
前記内部空間内に配置され、前記圧力センサーと電気的に接続されている回路素子を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の圧力センサーモジュール。
【請求項７】
前記圧力センサーおよび前記回路素子は、前記凹部の深さ方向に直交する方向に並んで配置されている請求項６に記載の圧力センサーモジュール。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の圧力センサーモジュールを有することを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の圧力センサーモジュールを有することを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧力を検出するための圧力センサーモジュールとして、特許文献１に記載の構成が知られている。特許文献１の圧力センサーモジュールは、圧力センサーと、この圧力センサーを収納するパッケージと、パッケージ内に充填され、圧力センサーを覆うゲル状の充填部と、を有している。また、圧力センサーは、凹部を有する基板を備え、この凹部の底部が受圧により撓み変形するダイアフラムとなっている。また、パッケージは、圧力センサーを収納する内部空間と、内部空間に連通する開口と、を有しており、圧力が開口を介してダイアフラムに伝わるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１３３３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような構成の圧力センサーモジュールでは、圧力検出特性の低下を防止するために、ゲル内の気泡を除去する必要がある。しかしながら、特許文献１の圧力センサーモジュールでは、圧力センサーの凹部がパッケージの開口に対して反対側を向いているため、凹部内の気泡を除去することが困難である。そのため、圧力検出特性が低下してしまうおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、充填部内に含まれる気泡を効果的に除去することができ、圧力検出特性の低下を抑制することのできる圧力センサーモジュール、電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
【０００７】
本発明の圧力センサーモジュールは、一方の主面に開放する凹部を有し、前記凹部と重なる部分に受圧により撓み変形するダイアフラムを有する基板を備える圧力センサーと、
内部空間と、前記内部空間に連通する開口と、を有し、前記内部空間に前記圧力センサーを収納しているパッケージと、
前記内部空間内に配置され、前記圧力センサーを覆っている充填部と、を有し、
前記開口の開口方向および前記凹部の深さ方向が交差していることを特徴とする。
これにより、充填部内に含まれる気泡を効果的に除去することができ、圧力検出特性の低下を抑制することのできる圧力センサーモジュールが得られる。
【０００８】
本発明の圧力センサーモジュールでは、前記開口の開口方向および前記凹部の深さ方向が直交していることが好ましい。
これにより、充填部内に含まれる気泡をより効果的に除去することができる。
【０００９】
本発明の圧力センサーモジュールでは、前記パッケージは、前記開口の開口方向の長さが前記凹部の深さ方向の長さよりも長いことが好ましい。
これにより、パッケージの小型化を図ることができる。
【００１０】
本発明の圧力センサーモジュールでは、前記内部空間内に配置されている基部と、前記基部から延出し、前記パッケージの外側に配置されている延出部と、を有する支持基板と、
前記基部および前記圧力センサーを接続するボンディングワイヤーと、を有し、
前記圧力センサーは、前記支持基板に対して浮遊した状態で前記支持基板に支持されていることが好ましい。
これにより、圧力センサーに応力が伝わり難くなる。
【００１１】
本発明の圧力センサーモジュールでは、前記延出部は、前記開口を介して前記パッケージの外側に延出していることが好ましい。
これにより、開口の位置が分かり易くなり、その分、圧力センサーモジュールを実装し易くなる。
【００１２】
本発明の圧力センサーモジュールでは、前記内部空間内に配置され、前記圧力センサーと電気的に接続されている回路素子を有することが好ましい。
これにより、圧力センサーデバイスの駆動をより容易に行うことができる。
【００１３】
本発明の圧力センサーモジュールでは、前記圧力センサーおよび前記回路素子は、前記凹部の深さ方向に直交する方向に並んで配置されていることが好ましい。
これにより、パッケージの薄型化を図ることができる。
【００１４】
本発明の電子機器は、本発明の圧力センサーモジュールを有することを特徴とする。
これにより、本発明の圧力センサーモジュールの効果を享受でき、高い信頼性を有する電子機器が得られる。
【００１５】
本発明の移動体は、本発明の圧力センサーモジュールを有することを特徴とする。
これにより、本発明の圧力センサーモジュールの効果を享受でき、高い信頼性を有する移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力センサーモジュールの断面図である。
【図２】図１に示す圧力センサーモジュールが有する支持基板の平面図である。
【図３】図１に示す圧力センサーモジュールが有する圧力センサーの断面図である。
【図４】図３に示す圧力センサーが有するセンサー部の平面図である。
【図５】図４に示すセンサー部を含むブリッジ回路を示す図である。
【図６】図１に示す圧力センサーモジュールの変形例を示す断面図である。
【図７】図１に示す圧力センサーモジュールの変形例を示す断面図である。
【図８】図１に示す圧力センサーモジュールの変形例を示す断面図である。
【図９】図１に示す圧力センサーモジュールの変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る圧力センサーモジュールの断面図である。
【図１１】図１０に示す圧力センサーモジュールが有する支持基板の平面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る圧力センサーモジュールの断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る電子機器としての高度計を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第５実施形態に係る電子機器としてのナビゲーションシステムを示す正面図である。
【図１５】本発明の第６実施形態に係る移動体としての自動車を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の圧力センサーモジュール、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る圧力センサーモジュールについて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサーモジュールの断面図である。図２は、図１に示す圧力センサーモジュールが有する支持基板の平面図である。図３は、図１に示す圧力センサーモジュールが有する圧力センサーの断面図である。図４は、図３に示す圧力センサーが有するセンサー部の平面図である。図５は、図４に示すセンサー部を含むブリッジ回路を示す図である。図６ないし図９は、それぞれ、図１に示す圧力センサーモジュールの変形例を示す断面図である。なお、以下の説明では、図１、図６ないし図９中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。
【００２０】
図１に示す圧力センサーモジュール１００は、内部空間Ｓ１を有するパッケージ１１０と、パッケージ１１０に固定された支持基板１２０と、内部空間Ｓ１内に配置され、支持基板１２０に支持された圧力センサー１と、内部空間Ｓ１内に配置され、圧力センサー１を覆っている充填部１４０と、を有している。
【００２１】
（パッケージ）
図１に示すように、パッケージ１１０は、筒状をなし、その上端部に形成された開口１１０ａと、開口１１０ａに連通する内部空間Ｓ１と、を有している。そして、この内部空間Ｓ１に圧力センサー１が収納されている。このように、パッケージ１１０内に圧力センサー１を収納することで、圧力センサー１を保護することができる。
【００２２】
また、パッケージ１１０は、下端側に位置し、外径および内径が下端から上端に向かってほぼ一定の第１部位１１０Ａと、上端側に位置し、外径および内径が下端から上端に向かってほぼ一定であり、外径および内径が第１部位１１０Ａよりも小さい第２部位１１０Ｂと、第１部位１１０Ａおよび第２部位１１０Ｂの間に位置し、外径および内径が下端から上端に向かって漸減する第３部位１１０Ｃと、を有している。
【００２３】
また、パッケージ１１０は、対称的に分割された２つのパッケージ片１１１を有している。そして、これら２つのパッケージ片１１１が支持基板１２０を挟んで互いに接着層１１３を介して接合されることでパッケージ１１０が形成されている。
【００２４】
各パッケージ片１１１の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミックス、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化チタン等の窒化物セラミックスのような各種セラミックス、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂のような各種樹脂材料等の絶縁性材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、各種セラミックスを用いることが特に好ましい。これにより、機械的強度の高いパッケージ１１０が得られる。
【００２５】
以上、パッケージ１１０について説明したが、パッケージ１１０の構成としては、その機能を発揮することができれば、特に限定されない。
【００２６】
（支持基板）
図１に示すように、支持基板１２０は、２つのパッケージ片１１１に挟まれており、内部空間Ｓ１内から開口１１０ａを経てパッケージ１１０の外側に引き出されて配置されている。また、支持基板１２０は、圧力センサー１を支持すると共に、圧力センサー１と電気的に接続されている。図２に示すように、支持基板１２０は、可撓性を有する基材１２１と、基材１２１に配置された複数の配線１２９と、を有している。
【００２７】
基材１２１は、開口１２２ａを有する枠状の基部１２２と、基部１２２から延出する帯状の帯体１２３（延出部）と、を有している。そして、基部１２２の外縁部が２つのパッケージ片１１１に挟まれ、帯体１２３がパッケージ１１０の外側まで延出している。特に、本実施形態では、帯体１２３は、パッケージ１１０の開口１１０ａを経てパッケージ１１０の外側へ延出している。また、配線１２９は、基材１２１および帯体１２３に亘って配置されている。
【００２８】
このような支持基板１２０としては、例えば、一般的に用いられているフレキシブルプリント基板を用いることができる。なお、本実施形態では基材１２１が可撓性を有しているが、基材１２１の全部または一部は、硬質であってもよい。すなわち、支持基板１２０として、リジッドフレキシブルプリント基板やリジッドプリント基板を用いてもよい。
【００２９】
また、圧力センサー１は、ボンディングワイヤーＢＷを介して基材１２１に吊られ、支持基板１２０から浮遊した状態で支持されている。このように、圧力センサー１を支持基板１２０に対して吊り下げ支持することで、支持基板１２０から圧力センサー１に応力が伝わり難くなり、圧力センサー１の圧力検知精度が向上する。
【００３０】
また、圧力センサー１は、ボンディングワイヤーＢＷを介して配線１２９と電気的に接続されている。これにより、配線１２９を介して、パッケージ１１０の外部から圧力センサー１との電気的な接続が可能となるため、圧力センサー１と外部装置との電気的な接続が容易となる。
【００３１】
（圧力センサー）
次に、図３に基づいて圧力センサー１の構成を説明する。なお、図３中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。図３に示すように、圧力センサー１は、受圧により撓み変形するダイアフラム２５を有する基板２（半導体基板）と、ダイアフラム２５の上面側に配置された圧力基準室Ｓと、基板２と共に圧力基準室Ｓを形成する周囲構造体４と、ダイアフラム２５の上面側に配置されたセンサー部５と、を有している。
【００３２】
基板２は、第１シリコン層２１と、第１シリコン層２１の上側に配置された第２シリコン層２３と、第１、第２シリコン層２１、２３の間に配置された酸化シリコン層２２と、を有するＳＯＩ基板で構成されている。これにより、製造上取り扱い易く、優れた加工寸法精度を有する基板２となる。ただし、基板２としては、ＳＯＩ基板に限定されず、例えば、単層のシリコン基板を用いることもできる。また、基板２は、シリコン以外の半導体材料、例えば、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム、炭化珪素等で構成された基板であってもよい。
【００３３】
また、基板２には、周囲の部分よりも薄肉であり、受圧によって撓み変形するダイアフラム２５が設けられている。基板２には、下面（一方の主面）に開放する有底の凹部２４が形成されており、この凹部２４と重なっている部分（凹部２４によって基板２が薄くなっている部分）がダイアフラム２５となっている。そして、ダイアフラム２５の下面が、圧力を受ける受圧面２５１となっている。なお、本実施形態では、ダイアフラム２５の平面視形状は、略正方形であるが、ダイアフラム２５の平面視形状としては、特に限定されず、例えば、円形であってもよい。
【００３４】
ここで、本実施形態では、凹部２４は、シリコンディープエッチング装置を用いたドライエッチングで形成されている。具体的には、基板２の下面側から等方性エッチング、保護膜成膜および異方向性エッチングという工程を繰り返して、第１シリコン層２１を掘ることで凹部２４を形成する。この工程を繰り返し、エッチングが酸化シリコン層２２まで達すると酸化シリコン層２２がエッチングストッパーとなってエッチングが終了し、凹部２４が得られる。このような形成方法によれば、凹部２４の内壁側面が基板２の主面に対して略垂直となるため、凹部２４の開口面積を小さくすることができる。そのため、基板２の機械的強度の低下を抑制することができ、また、圧力センサー１の大型化を抑制することもできる。なお、図示しないが、前述した工程の繰り返しによって、凹部２４の内壁側面には掘り方向に周期的な凹凸が形成される。
【００３５】
ただし、凹部２４の形成方法としては、上記の方法に限定されず、例えば、ウェットエッチングによって形成してもよい。また、本実施形態では、ダイアフラム２５の下面側に酸化シリコン層２２が残っているが、この酸化シリコン層２２を除去してもよい。すなわち、ダイアフラム２５を第２シリコン層２３の単層で構成してもよい。これにより、ダイアフラム２５をより薄くすることができ、より撓み変形し易いダイアフラム２５が得られる。また、凹部２４は、第１シリコン層２１を貫通していなくてもよい。
【００３６】
このようなダイアフラム２５の厚さとしては、特に限定されず、ダイアフラム２５の大きさ等によっても異なるが、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。これにより、機械的な強度を保ちつつ、十分に薄く、受圧により撓み変形し易いダイアフラム２５となる。
【００３７】
このようなダイアフラム２５には、ダイアフラム２５に作用する圧力を検出するセンサー部５が設けられている。図４に示すように、センサー部５は、ダイアフラム２５に設けられた４つのピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４を有している。そして、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４は、配線５５を介して互いに電気的に接続され、図５に示すブリッジ回路５０（ホイートストンブリッジ回路）を構成している。ブリッジ回路５０には駆動電圧ＡＶＤＣを供給（印加）する駆動回路が接続されている。そして、ブリッジ回路５０は、ダイアフラム２５の撓みに基づくピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４の抵抗値変化に応じた検出信号（電圧）を出力する。そのため、この出力された検出信号に基づいてダイアフラム２５が受けた圧力を検出することができる。
【００３８】
特に、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４は、ダイアフラム２５の外縁部に配置されている。受圧によりダイアフラム２５が撓み変形すると、ダイアフラム２５の中でも特にその外縁部に大きな応力が加わる。そのため、ダイアフラム２５の外縁部にピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４を配置することで、前述した検出信号を大きくすることができ、圧力検知の感度が向上する。なお、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４の配置は、特に限定されず、例えば、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４がダイアフラム２５の外縁を跨いで配置されていてもよい。
【００３９】
ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４は、それぞれ、例えば、基板２の第２シリコン層２３にリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されている。また、配線５５は、例えば、基板２の第２シリコン層２３に、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４よりも高濃度でリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されている。
【００４０】
なお、センサー部５の構成としては、ダイアフラム２５が受けた圧力を検出することができれば、特に限定されない。例えば、ブリッジ回路５０を構成していない少なくとも１つのピエゾ抵抗素子がダイアフラム２５に配置されている構成であってもよい。また、センサー部５としては、本実施形態のようなピエゾ抵抗型の他にも、静電容量の変化に基づいて圧力を検出する静電容量型を用いてもよい。
【００４１】
また、図３に示すように、基板２の上面には、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）からなる第１絶縁膜３１と、窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）からなる第２絶縁膜３２とが成膜されている。第１絶縁膜３１によって、ピエゾ抵抗素子５１、５２、５３、５４の界面準位を低減してノイズの発生を抑制することができる。また、第２絶縁膜３２によって、センサー部５を水分、ガス等から保護することができる。
【００４２】
また、図３に示すように、ダイアフラム２５の上側には、圧力基準室Ｓが設けられている。この圧力基準室Ｓは、基板２と周囲構造体４とに囲まれることで形成されている。圧力基準室Ｓは、密閉された空間であり、圧力基準室Ｓ内の圧力が、圧力センサー１が検出する圧力の基準値となる。特に、圧力基準室Ｓは、真空状態（例えば、１０Ｐａ以下）であることが好ましい。これにより、圧力センサー１を、真空を基準として圧力を検出する「絶対圧センサー」として用いることができ、利便性の高い圧力センサー１となる。ただし、圧力基準室Ｓは、一定の圧力に保たれていれば、真空状態でなくてもよい。
【００４３】
周囲構造体４は、基板２との間に圧力基準室Ｓを形成している。このような周囲構造体４は、基板２上に配置された層間絶縁膜４１と、層間絶縁膜４１上に配置された配線層４２と、配線層４２および層間絶縁膜４１上に配置された層間絶縁膜４３と、層間絶縁膜４３上に配置された配線層４４と、配線層４４および層間絶縁膜４３上に配置された表面保護膜４５と、配線層４４および表面保護膜４５上に配置された封止層４６と、表面保護膜４５上に配置された端子４７とを有している。
【００４４】
配線層４２は、圧力基準室Ｓを囲んで配置された枠状のガードリング４２１と、センサー部５の配線５５と接続された配線部４２９とを有している。また、配線層４４は、圧力基準室Ｓを囲んで配置された枠状のガードリング４４１と、配線５５と接続された配線部４４９とを有している。
【００４５】
また、配線層４４は、圧力基準室Ｓの天井に位置し、ガードリング４４１と一体形成された被覆層４４４を有している。また、この被覆層４４４には圧力基準室Ｓの内外を連通する複数の貫通孔４４５が形成されている。複数の貫通孔４４５は、製造途中まで圧力基準室Ｓを埋めている犠牲層を除去する際のリリースエッチング用の孔である。また、ガードリング４２１、４４１は、前記リリースエッチング時のエッチングストッパーとして機能する。
【００４６】
そして、被覆層４４４上には封止層４６が配置されており、この封止層４６によって貫通孔４４５が封止され、気密的な圧力基準室Ｓが形成されている。表面保護膜４５は、周囲構造体４を水分、ガス、ゴミ、傷などから保護する機能を有している。表面保護膜４５は、被覆層４４４の貫通孔４４５を塞がないように、層間絶縁膜４３および配線層４４上に配置されている。また、表面保護膜４５上には配線部４２９、４４９を介してセンサー部５と電気的に接続されている複数の端子４７が設けられている。そして、各端子４７にボンディングワイヤーＢＷが接続されている。これにより、ボンディングワイヤーＢＷを介して圧力センサー１が支持基板１２０に吊り下げ支持されると共に、センサー部５と配線１２９とが電気的に接続される。
【００４７】
このような周囲構造体４のうち、層間絶縁膜４１、４３としては、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）等の絶縁膜を用いることができる。また、配線層４２、４４および端子４７としては、例えば、アルミニウム膜等の金属膜を用いることができる。また、封止層４６としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の金属膜、シリコン酸化膜等を用いることができる。また、表面保護膜４５としては、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリイミド膜、エポキシ樹脂膜などを用いることができる。
【００４８】
（充填部）
充填部１４０は、圧力センサー１を覆うように内部空間Ｓ１内に配置されている。このような充填部１４０により、圧力センサー１を保護（防塵および防水）すると共に、圧力センサー１に作用した外部応力（例えば、落下衝撃）が圧力センサー１に伝わり難くなる。なお、充填部１４０は、圧力をダイアフラムに伝搬する圧力伝搬部としても機能し、パッケージ１１０外の圧力は、充填部１４０を介してダイアフラム２５に伝搬される。
【００４９】
また、充填部１４０は、液状またはゲル状の充填材で構成することができ、圧力センサー１の内部空間Ｓ１内での過剰な変位を抑制することができる点では、特にゲル状の充填材で構成するのが好ましい。また、圧力を効率的にダイアフラム２５に伝搬することができる点では、なるべく粘度の低い充填材で構成するのが好ましい。このような充填部１４０を構成する充填材としては、特に限定されないが、例えば、シリコーンオイル、フッ素系オイル、シリコーンゲル等を用いることができる。
【００５０】
なお、充填部１４０内に気泡が存在していると、圧力が正確にダイアフラム２５の受圧面２５１に伝搬されなくなるため、充填部１４０内には、気泡が存在しないことが好ましい。
【００５１】
以上、圧力センサーモジュール１００が有する各部（パッケージ１１０、支持基板１２０および圧力センサー１）について簡単に説明した。このような圧力センサーモジュール１００では、図１に示すように、パッケージ１１０の開口１１０ａの開口方向Ｘおよび圧力センサー１の凹部２４の深さ方向Ｙが交差（特に本実施形態では直交）している。これにより、製造過程において、充填部１４０内の気泡を効果的に除去することができる。なお、開口１１０ａの「開口方向」とは、開口１１０ａが延出（延在）している方向（開口の基端面の中心と先端面の中心とを結ぶ方向）を言う。
【００５２】
以下、この点について具体的に説明する。圧力センサーモジュール１００の製造工程は、主に、支持基板１２０と圧力センサー１とをボンディングワイヤーＢＷを介して接続する接続工程と、支持基板１２０を２つのパッケージ片１１１で挟み込んでパッケージ１１０を得るパッケージ形成工程と、パッケージ１１０の開口１１０ａから内部空間Ｓ１内に充填部１４０となる充填材を供給する充填材供給工程と、充填部１４０を脱泡する脱泡工程と、を有している。また、脱泡工程は、特に限定されないが、例えば５気圧程度に加圧する加圧工程と、大気圧で放置する大気圧放置工程と、真空環境下に放置する真空放置工程と、を有している。このように、加圧した後に大気圧で放置すると、充填部１４０内の気泡が表面１４０ａに移動し充填部１４０外に除去される。さらに、真空環境下に置くことで、真空放置工程で除去しきれなかった気泡についても表面１４０ａから充填部１４０外に除去することができる。
【００５３】
ここで、圧力センサーモジュール１００は、前述したように、一方の主面に開放する凹部２４を有し、凹部２４と重なる部分に受圧により撓み変形するダイアフラム２５を有する基板２を備える圧力センサー１と、内部空間Ｓ１と、内部空間Ｓ１に連通する開口１１０ａと、を有し、内部空間Ｓ１に圧力センサー１を収納しているパッケージ１１０と、内部空間Ｓ１内に配置され、圧力センサー１を覆っている充填部１４０と、を有している。そして、パッケージ１１０の開口１１０ａの開口方向Ｘおよび圧力センサー１の凹部２４の深さ方向Ｙが交差している。
【００５４】
そのため、前述した充填材供給工程において、従来の構成に対して、凹部２４内に充填部１４０となる充填材が供給され易くなる。よって、本工程において、凹部２４内に気泡が発生するおそれが低下する。また、脱泡工程では、充填部１４０内の気泡は、凹部２４内の気泡がスムーズに表面１４０ａまで移動することができる。そのため、脱泡工程において、凹部２４内に気泡が留まり難くなり、より確実に、充填部１４０内の気泡（特に、凹部２４内の気泡）を除去することができる。また、充填材供給工程において凹部２４内に充填材が供給され易くなるということは、凹部２４内に大きな気泡が発生（残存）し難くなるということでもある。脱泡工程において大きな気泡が除去されると、その際に充填部１４０がパッケージ１１０外に漏れてしまうおそれがあるが、本実施形態では、大きな気泡が生じ難いため、このような問題も生じ難くなる。以上より、圧力センサーモジュール１００によれば、充填部１４０内に含まれる気泡を効果的に除去することができ、圧力検出特性の低下を抑制することができる。
【００５５】
特に、本実施形態では、開口１１０ａの開口方向Ｘおよび凹部２４の深さ方向Ｙが直交している。これにより、上述した効果がより顕著なものとなり、充填部１４０内に含まれる気泡をより効果的に除去することができる。なお、開口１１０ａの開口方向Ｘおよび凹部２４の深さ方向Ｙは、例えば、図６および図７に示すように、直交していなくてもよい。
【００５６】
また、圧力センサーモジュール１００では、パッケージ１１０は、開口１１０ａの開口方向Ｘの長さＬｘが凹部２４の深さ方向Ｙの長さＬｙよりも長くなっている。これにより、パッケージ１１０を圧力センサー１の形状に倣った形状とすることができる。その結果、パッケージ１１０の薄型化を図ることができ、パッケージ１１０を小型化することができる。なお、長さＬｘ、Ｌｙの比率としては、特に限定されないが、例えば、０．２≦Ｌｙ／Ｌｘ≦０．８を満足することが好ましい。
【００５７】
また、前述したように、圧力センサーモジュール１００は、内部空間Ｓ１内に配置されている基部１２２と、基部１２２から延出し、パッケージ１１０の外側に配置されている帯体１２３（延出部）と、を有する支持基板１２０と、基部１２２および圧力センサーを接続するボンディングワイヤーＢＷと、を有している。そして、圧力センサー１は、支持基板１２０に対して浮遊した状態で支持基板１２０に支持されている。このように、圧力センサー１を支持基板１２０に対して吊り下げ支持することで、支持基板１２０から圧力センサー１に応力が伝わり難くなり、圧力センサー１の圧力検知精度が向上する。
【００５８】
特に、本実施形態では、支持基板１２０は、開口１１０ａの開口方向Ｘに沿って配置されている。言い換えると、支持基板１２０は、凹部２４の深さ方向Ｙに直交する面に沿って配置されている。これにより、開口１１０ａから内部空間Ｓ１を見たときに、支持基板１２０の陰になる部分が少なくなるため、前述した充填材供給工程において、より確実に、内部空間Ｓ１内に隙間なく充填部１４０を供給することができる。そのため、充填部１４０内での気泡の発生をより効果的に抑制することができる。
【００５９】
また、前述したように、圧力センサーモジュール１００では、帯体１２３（延出部）は、開口１１０ａを介してパッケージ１１０の外側に延出している。これにより、開口１１０ａの位置が確認し易くなり、圧力センサーモジュール１００の実装が容易となる。また、支持基板１２０とパッケージ１１０との接合部の面積をより大きくすることもでき、パッケージ１１０によって支持基板１２０をより安定した姿勢で支持することができる。ただし、帯体１２３は、図８に示すように、開口１１０ａ以外の部分（図８では、パッケージ１１０の下端部）からパッケージ１１０の外側に延出していてもよい。
【００６０】
以上、本実施形態の圧力センサーモジュール１００について説明した。ここで、前述した「開口１１０ａの開口方向Ｘ」は、「第２部位１１０Ｂの軸方向（延在方向）」と言い換えることもできる。そのため、例えば、図９に示すように、第２部位１１０Ｂの上端が斜めにカットされて開口１１０ａが形成されている場合にも、開口方向Ｘは、本実施形態と同じ方向となる。
【００６１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る圧力センサーモジュールについて説明する。
【００６２】
図１０は、本発明の第２実施形態に係る圧力センサーモジュールの断面図である。図１１は、図１０に示す圧力センサーモジュールが有する支持基板の平面図である。
【００６３】
本実施形態に係る圧力センサーモジュール１００は、さらに、回路素子１３０を有していること以外は、前述した第１実施形態の圧力センサーモジュール１００とほぼ同様である。
【００６４】
以下、第２実施形態の圧力センサーモジュール１００について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００６５】
図１０に示すように、本実施形態の圧力センサーモジュール１００は、さらに、回路素子１３０を有している。回路素子１３０は、例えば、ブリッジ回路５０に電圧を供給するための駆動回路、ブリッジ回路５０からの出力を温度補償するための温度補償回路、温度補償回路からの出力から受けた圧力を求める圧力検出回路、圧力検出回路からの出力を所定の出力形式（ＣＭＯＳ、ＬＶ−ＰＥＣＬ、ＬＶＤＳ等）に変換して出力する出力回路等を有している。
【００６６】
また、図１１に示すように、支持基板１２０の平面視で、回路素子１３０は、圧力センサー１と共に開口１２２ａの内側に位置し、圧力センサー１と並んで配置されている。ただし、回路素子１３０の配置としては、特に限定されない。
【００６７】
また、回路素子１３０は、ボンディングワイヤーＢＷを介して基材１２１に吊られ、支持基板１２０から浮遊した状態で支持されている。また、回路素子１３０は、ボンディングワイヤーＢＷを介して配線１２９と電気的に接続されている。そして、配線１２９を介して、回路素子１３０と圧力センサー１とが電気的に接続されている。
【００６８】
以上、本実施形態の圧力センサーモジュール１００について説明した。このような圧力センサーモジュール１００は、前述したように、圧力センサー１と電気的に接続されている回路素子１３０を有している。このように、圧力センサー１と回路素子１３０とをパッケージ１１０内に収納してユニット化することで、回路素子１３０を圧力センサーモジュール１００と別体で用意する場合と比較して、圧力センサーモジュール１００の駆動をより容易に行うことができる。
【００６９】
また、本実施形態の圧力センサーモジュール１００では、圧力センサー１および回路素子１３０は、開口方向Ｘに並んで配置されている。すなわち、圧力センサー１および回路素子１３０は、凹部２４の深さ方向Ｙに直交する方向に並んで配置されている。これにより、パッケージの長さＬｙを短くすることができ、パッケージ１１０の薄型化を図ることができる。ただし、圧力センサー１および回路素子１３０の配置は、特に限定されず、例えば、凹部２４の深さ方向Ｙに並んで配置されていてもよい。
【００７０】
特に、本実施形態では、圧力センサー１が回路素子１３０よりも開口１１０ａ側に位置している。そのため、充填部１４０内におけるダイアフラム２５までの圧力伝搬距離を短くすることができ、より効率的に圧力をダイアフラム２５に伝搬することができる。
【００７１】
このような第２実施形態によっても前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、本実施形態では、回路素子１３０がボンディングワイヤーＢＷを介して配線基板１２０に吊られているが、回路素子１３０の実装方法としては、特に限定されない。例えば、リードフレームを介して配線基板１２０に接続されていてもよいし、配線基板１２０上に配置されていてもよいし、ベース１１１の底面に配置されていてもよい。
【００７２】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る圧力センサーモジュールについて説明する。
図１２は、本発明の第３実施形態に係る圧力センサーモジュールの断面図である。
【００７３】
本実施形態に係る圧力センサーモジュール１００は、支持基板１２０が省略されていること以外は、前述した第１実施形態の圧力センサーモジュール１００とほぼ同様である。
【００７４】
以下、第３実施形態の圧力センサーモジュール１００について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００７５】
図１２に示すように、本実施形態の圧力センサーモジュール１００では、一方のパッケージ片１１１に、内面に設けられた内部端子１１８と、外面に設けられた外部端子１１９と、内部に埋設され、内部端子１１８と外部端子１１９とを電気的に接続する内部配線（図示せず）とが形成されている。そして、このパッケージ片１１１に導電性の接合部材１１７を介して圧力センサー１が接合されていると共に、圧力センサー１と内部端子１１８とが電気的に接続されている。
【００７６】
このような第３実施形態によっても前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００７７】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る電子機器について説明する。
図１３は、本発明の第４実施形態に係る電子機器としての高度計を示す斜視図である。
【００７８】
図１３に示すように、電子機器としての高度計２００は、腕時計のように手首に装着することができる。また、高度計２００の内部には、圧力センサーモジュール１００が搭載されており、表示部２０１に現在地の海抜からの高度、または、現在地の気圧等を表示することができる。なお、この表示部２０１には、現在時刻、使用者の心拍数、天候等、様々な情報を表示することもできる。
【００７９】
このような電子機器の一例である高度計２００は、圧力センサーモジュール１００を有している。そのため、高度計２００は、前述した圧力センサーモジュール１００の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【００８０】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る電子機器について説明する。
【００８１】
図１４は、本発明の第５実施形態に係る電子機器としてのナビゲーションシステムを示す正面図である。
【００８２】
図１４に示すように、電子機器としてのナビゲーションシステム３００は、図示しない地図情報と、ＧＰＳ（全地球測位システム：Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）からの位置情報取得手段と、ジャイロセンサーおよび加速度センサーと車速データとによる自立航法手段と、圧力センサーモジュール１００と、所定の位置情報または進路情報を表示する表示部３０１とを備えている。
【００８３】
このナビゲーションシステム３００によれば、取得した位置情報に加えて高度情報を取得することができる。例えば、一般道路と位置情報上は略同一の位置を示す高架道路を走行する場合、高度情報を持たない場合には一般道路を走行しているのか高架道路を走行しているのかナビゲーションシステムでは判断できず、優先情報として一般道路の情報を使用者に提供してしまっていた。そこで、ナビゲーションシステム３００に圧力センサーモジュール１００を搭載し、高度情報を圧力センサーモジュール１００によって取得することで、一般道路から高架道路へ進入することによる高度変化を検出することができ、高架道路の走行状態におけるナビゲーション情報を使用者に提供することができる。
【００８４】
このような電子機器の一例としてのナビゲーションシステム３００は、圧力センサーモジュール１００を有している。そのため、ナビゲーションシステム３００は、前述した圧力センサーモジュール１００の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【００８５】
なお、本発明の電子機器は、前述の高度計およびナビゲーションシステムに限定されず、例えば、パーソナルコンピューター、デジタルスチールカメラ、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、ドローン、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等に適用することができる。
【００８６】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る移動体について説明する。
図１５は、本発明の第６実施形態に係る移動体としての自動車を示す斜視図である。
【００８７】
図１５に示すように、移動体としての自動車４００は、車体４０１と、４つの車輪４０２とを有しており、車体４０１に設けられた図示しない動力源（エンジン）によって車輪４０２を回転させるように構成されている。また、自動車４００は、車体４０１に搭載されている電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）４０３を有しており、この電子制御ユニット４０３に圧力センサーモジュール１００が内蔵されている。電子制御ユニット４０３は、圧力センサーモジュール１００が車体４０１の加速度や傾斜等を検出することにより、移動状態や姿勢等を把握し、車輪４０２等の制御を的確に行うことができる。これにより、自動車４００は、安全で安定した移動をすることができる。なお、圧力センサーモジュール１００は、自動車４００に備えられているナビゲーションシステム等に搭載されていてもよい。
【００８８】
このような移動体の一例としての自動車４００は、圧力センサーモジュール１００を有している。そのため、自動車４００は、前述した圧力センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【００８９】
なお、移動体としては、自動車４００に限定されず、例えば、飛行機、ロケット、人工衛星、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。
【００９０】
以上、本発明の圧力センサーモジュール、電子機器および移動体を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１…圧力センサー、２…基板、２１…第１シリコン層、２２…酸化シリコン層、２３…第２シリコン層、２４…凹部、２５…ダイアフラム、２５１…受圧面、３１…第１絶縁膜、３２…第２絶縁膜、４…周囲構造体、４１…層間絶縁膜、４２…配線層、４２１…ガードリング、４２９…配線部、４３…層間絶縁膜、４４…配線層、４４１…ガードリング、４４４…被覆層、４４５…貫通孔、４４９…配線部、４５…表面保護膜、４６…封止層、４７…端子、５…センサー部、５０…ブリッジ回路、５１、５２、５３、５４…ピエゾ抵抗素子、５５…配線、１００…圧力センサーモジュール、１１０…パッケージ、１１０Ａ…第１部位、１１０Ｂ…第２部位、１１０Ｃ…第３部位、１１０ａ…開口、１１１…パッケージ片、１１３…接着層、１１７…接合部材、１１８…内部端子、１１９…外部端子、１２０…支持基板、１２１…基材、１２２…基部、１２２ａ…開口、１２３…帯体、１２９…配線、１３０…回路素子、１４０…充填部、１４０ａ…表面、２００…高度計、２０１…表示部、３００…ナビゲーションシステム、３０１…表示部、４００…自動車、４０１…車体、４０２…車輪、４０３…電子制御ユニット、ＡＶＤＣ…駆動電圧、ＢＷ…ボンディングワイヤー、Ｌｘ、Ｌｙ…長さ、Ｓ…圧力基準室、Ｓ１…内部空間、Ｘ…開口方向、Ｙ…深さ方向
【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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