(57)【要約】【課題】容易に防水性を発揮することのできる電子デバイス、この電子デバイスを備えた信頼性の高い高度計、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】電子デバイス１は、開口２２１と、開口２２１と連通するキャビティ２９と、を有するパッケージ２と、キャビティ２９に配置されている圧力センサー素子３と、開口２２１を覆うようにパッケージ２に配置されている防水部５と、を有し、防水部５は、パッケージ２と別体であり、パッケージ２の外側からキャビティ２９の内側への液体の通過を阻止すると共に気体の通過を許容する貫通孔５１を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口と、前記開口と連通する収容空間と、を有するパッケージと、
前記収容空間に配置されている電子部品と、
前記開口を覆うように前記パッケージに配置されている防水部と、を有し、
前記防水部は、前記パッケージと別体であり、前記パッケージの外側から前記収容空間の内側への液体の通過を阻止すると共に気体の通過を許容することを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
前記防水部は、前記パッケージの外側から前記収容空間の内側への液体の通過を阻止すると共に気体の通過を許容する貫通孔を有する請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記防水部には前記貫通孔が複数配置されており、
前記開口の平面視で、前記防水部の前記開口の中央部に位置する領域よりも、前記開口の縁部に位置する領域の方が、前記貫通孔の配設密度が高い請求項２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記貫通孔の最小幅は、０．１μｍ以上、１０μｍ以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記開口の平面視で、前記電子部品の中心が前記開口の中心からずれて位置している請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記パッケージは、第１部材と、前記第１部材に固定されている第２部材と、を有し、
前記防水部は、前記第１部材と前記第２部材とに挟持されることで、前記パッケージに固定されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記電子部品は、圧力センサー素子である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電子デバイスを有することを特徴とする高度計。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電子デバイスを有することを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電子デバイス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、電子デバイス、高度計、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、防水性を有する圧力センサー（電子機器）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の圧力センサーは、パッケージと、パッケージ内に収容された圧力センサーと、圧力センサーを覆うようにパッケージ内に充填されたゲルと、を有し、ゲルを介してパッケージ外の圧力が圧力センサーに伝わるようになっている。このような構成によれば、ゲルによって圧力センサーへの水分の付着が防止されるため、防水性を発揮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１４３６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような構成では、パッケージ内に気泡を発生させることなく密にゲルを充填することが非常に困難で、ノウハウも必要である。ゲル内に気泡（ボイド）が発生してしまうと、パッケージ外の圧力と圧力センサーに伝搬される圧力とがずれてしまい、圧力検出精度が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、容易に防水性を発揮することのできる電子デバイス、この電子デバイスを備えた信頼性の高い高度計、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。
本発明の電子デバイスは、開口と、前記開口と連通する収容空間と、を有するパッケージと、
前記収容空間に配置されている電子部品と、
前記開口を覆うように前記パッケージに配置されている防水部と、を有し、
前記防水部は、前記パッケージと別体であり、前記パッケージの外側から前記収容空間の内側への液体の通過を阻止すると共に気体の通過を許容することを特徴とする。
これにより、防水部を設けるだけで、容易に防水性を発揮することのできる電子デバイスが得られる。
【０００７】
本発明の電子デバイスでは、前記防水部は、前記パッケージの外側から前記収容空間の内側への液体の通過を阻止すると共に気体の通過を許容する貫通孔を有することが好ましい。
これにより、防水部の構成が簡単なものとなる。
【０００８】
本発明の電子デバイスでは、前記防水部には前記貫通孔が複数配置されており、
前記開口の平面視で、前記防水部の前記開口の中央部に位置する領域よりも、前記開口の縁部に位置する領域の方が、前記貫通孔の配設密度が高いことが好ましい。
これにより、防水部の中央部の機械的強度の低下を低減でき、防水部の撓みを低減することができる。
【０００９】
本発明の電子デバイスでは、前記貫通孔の最小幅は、０．１μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましい。
これにより、より高い防水性が得られる。
【００１０】
本発明の電子デバイスでは、前記開口の平面視で、前記電子部品の中心が前記開口の中心からずれて位置していることが好ましい。
これにより、装置設計の自由度を高めることができる。
【００１１】
本発明の電子デバイスでは、前記パッケージは、第１部材と、前記第１部材に固定されている第２部材と、を有し、
前記防水部は、前記第１部材と前記第２部材とに挟持されることで、前記パッケージに固定されていることが好ましい。
これにより、防水部のパッケージへの固定が容易となる。
【００１２】
本発明の電子デバイスでは、前記電子部品は、圧力センサー素子であることが好ましい。
これにより、例えば、電子デバイスを水圧センサー（水深計）として用いることができる。
【００１３】
本発明の高度計は、本発明の電子デバイスを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い高度計が得られる。
【００１４】
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
【００１５】
本発明の移動体は、本発明の電子デバイスを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。
【図２】図１に示す電子デバイスが備える可撓性配線基板の平面図である。
【図３】図１に示す電子デバイスが備える防水部の平面図および断面図である。
【図４】図３に示す防水部の製造方法を説明する断面図である。
【図５】図３に示す防水部の製造方法を説明する断面図である。
【図６】図３に示す防水部の製造方法を説明する断面図である。
【図７】図３に示す防水部の製造方法を説明する断面図である。
【図８】図３に示す防水部の変形例を示す平面図である。
【図９】図１に示す電子デバイスが備える圧力センサー素子の断面図である。
【図１０】図９に示す圧力センサー素子が有するセンサー部を示す平面図である。
【図１１】図１０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１２】本発明の第２実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。
【図１３】本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
【図１５】本発明の移動体の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の電子デバイス、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実施形態に係る電子デバイスについて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。図２は、図１に示す電子デバイスが備える可撓性配線基板の平面図である。図３は、図１に示す電子デバイスが備える防水部の平面図および断面図である。図４ないし図７は、それぞれ、図３に示す防水部の製造方法を説明する断面図である。図８は、図３に示す防水部の変形例を示す平面図である。図９は、図１に示す電子デバイスが備える圧力センサー素子の断面図である。図１０は、図９に示す圧力センサー素子が有するセンサー部を示す平面図である。図１１は、図１０に示すセンサー部を含むブリッジ回路を示す図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。
【００２０】
図１に示す電子デバイス１は、気圧、水圧等の各種圧力を検出することのできる防水性を備えた圧力センサーである。このような電子デバイス１は、パッケージ２と、パッケージ２内に収容された圧力センサー素子（電子部品）３およびＩＣチップ（電子部品）４と、パッケージ２の開口を覆う防水部５と、を有している。以下、これら各部について順に説明する。
【００２１】
≪パッケージ≫
パッケージ２は、圧力センサー素子３を、その内部に形成されたキャビティ（内部空間）２９に収納する。パッケージ２は、ベース２１、ハウジング２２および可撓性配線基板２３を有し、内部にキャビティ２９を有する第１部材２Ａと、ハウジング２２に固定されたキャップ２４を有する第２部材２Ｂと、で構成されている。なお、このようなパッケージ２の平面視形状は、その下側（ベース２１）において正方形状となり、上側（ハウジング２２とキャップ２４との螺号部）において円形状となっている。
【００２２】
第１部材２Ａは、ベース２１およびハウジング２２で可撓性配線基板２３を挟み、これらを互いに接着材等で接合した構成となっている。また、ハウジング２２の上面にはキャビティ２９に繋がる開口２２１が形成されており、ハウジング２２の外周面にはキャップ２４と螺号するネジ部２２２が形成されている。
【００２３】
ベース２１およびハウジング２２の構成材料としては特に限定されないが、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア等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、アルミニウム、ニッケル、クロム、マグネシウム、チタン、ステンレス鋼等の金属材料が挙げられる。これらの中でも、機械的強度を高める観点から、各種セラミックスを用いることが好ましい。また、外部からのノイズを遮断し、圧力センサー素子３の検出精度を向上させる観点から、各種金属材料（導電性材料）を用いることが好ましい。なお、金属材料を用いる場合、耐食性に優れる（すなわち錆び難い）という観点から、不動態金属およびこの金属を含む合金（具体的には、アルミニウム、クロム、チタンやステンレス鋼等の合金）を用いること好ましい。
【００２４】
また、可撓性配線基板２３は、圧力センサー素子３をパッケージ２内で支持すると共に、圧力センサー素子３に接続された配線をパッケージ２の外部に取り出す機能を有している。このような可撓性配線基板２３は、可撓性を有する基材２３１と、基材２３１に形成された配線２３２と、を有している。
【００２５】
基材２３１は、図２に示すように、キャビティ２９内に配置された基部２３１１と、基部２３１１から突出し、パッケージ２の外側まで引き出された帯状の帯体２３１２と、を有している。基材２３１の構成材料としては、可撓性を有するものであれば、特に限定されず、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）等が挙げられ、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。
【００２６】
配線２３２は、パッケージ２の内外を跨いで配置されている。また、配線２３２は、ボンディングワイヤーＢＷ１を介してＩＣチップ４と電気的に接続されている。また、ＩＣチップ４は、ボンディングワイヤーＢＷ１によって可撓性配線基板２３に吊れた状態で支持されている。なお、本実施形態では、配線２３２およびボンディングワイヤーＢＷ１がそれぞれ４本設けられているが、配線２３２およびボンディングワイヤーＢＷ１の数としては特に限定されず、ＩＣチップ４が有する端子の数に合わせて適宜設定することができる。
【００２７】
キャップ２４は、筒状をなしており、その内周面にハウジング２２のネジ部２２２と螺号するネジ部２４１が形成されている。そして、キャップ２４は、螺号によりハウジング２２に固定されている。また、キャップ２４は、その上端部に内周に向けて突出する円環状（リング状）のフランジ２４２を有している。このフランジ２４２は、ハウジング２２との間に防水部５を挟持するために用いられている。
【００２８】
キャップ２４の構成材料としては特に限定されず、例えば、前述したベース２１およびハウジング２２の構成材料と同様の材料を用いることができる。また、キャップ２４の構成材料とベース２１やハウジング２２の構成材料とを同じ材料としてもよいし、異なる材料を用いてもよい。特に、キャップ２４の構成材料としては、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を用いることが好ましい。これにより、射出成型によってキャップ２４を容易に製造することができ、コストを削減することができる。
【００２９】
≪防水部≫
防水部５は、図１に示すように、板状をなし、パッケージの開口（開口２２１）を覆うように設けられている。また、防水部５は、ハウジング２２の上面と、キャップ２４のフランジ２４２の下面との間に挟持されることで、パッケージ２に固定されている。このような固定方法を採用することで、防水部５を比較的簡単に、かつ、より確実にパッケージ２に固定することができる。また、このように、防水部５をパッケージ２と別体として形成することで、防水部５やパッケージ２の構成（形状や構成材料）に制約が掛かり難くなり、防水部５およびパッケージ２の設計自由度が向上する。
【００３０】
このような防水部５は、パッケージ２の外側からキャビティ２９内への水（液体）の通過を阻止すると共に空気（気体）の通過を許容するように構成されている。そのため、キャビティ２９内の圧力センサー素子３を水から保護することができると共に、圧力センサー素子３によって電子デバイス１が受ける圧力を検出することができる。このような防水部５によって防水性を発揮することで、従来のようなゲルを用いた構成と比較して、より容易に防水性の電子デバイス１が得られる。なお、通過を許容する気体としては空気に限定されないし、通過を阻止する液体としては水に限定されない。
【００３１】
また、本実施形態では、フランジ２４２と防水部５との間にＯリング（パッキン）２８を設けてパッケージ２の液密性を高めている。そのため、防水部５とパッケージ２との間からキャビティ２９内に水が侵入してしまうことをより効果的に低減することができる。なお、Ｏリング２８は、さらに、ハウジング２２と防水部５との間にも設けてもよいし、必要ない場合には省略してもよい。
【００３２】
このような防水部５は、板状の基材５０と、基材５０の上下面を貫通する複数の貫通孔５１とを有している。そして、各貫通孔５１は、水の通過を阻止すると共に空気の通過を許容する程度に小さい径を有している。このような構成によれば、防水部５の構成が簡単となる。
【００３３】
基材５０の構成材料としては特に限定されず、例えば、シリコンを用いることができる。シリコンを用いることで、基材５０の加工精度に優れたものとなり、貫通孔５１の形成が容易となる。また、基材５０の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、１００μｍ以上、５００μｍ以下程度とすることができる。このような厚さとすることで、基材５０の機械的強度を十分に高めつつ、基材５０の過度な厚肉化を防止することができる。さらには、貫通孔５１の形成にかかる時間（例えば、後述するメタルアシストエッチング時間）も比較的短くすることができる。
【００３４】
また、図示しないが、基材５０の上面は、例えば、トリフルオロメチル基（−ＣＦ３）を持つフッ素化合物で撥水処理されている。このように、基材５０の上面を撥水処理することで、基材５０の上面での水の接触角を精度よく制御することができるため、貫通孔５１の径を決定し易くなる。
【００３５】
また、基材５０は、図３に示すように、その中央部（平面視で開口２２１と重なる部分）に位置し、貫通孔５１が形成されている第１領域Ｓ１と、第１領域Ｓ１の外側に位置し、貫通孔５１が形成されておらず、ハウジング２２とキャップ２４との間に挟持されている枠状の第２領域Ｓ２と、を有している。このように、第２領域Ｓ２に貫通孔５１を形成しないことで、第２領域Ｓ２の機械的強度の低下を低減でき、基材５０の破損（クラックの発生等）を低減することができる。
【００３６】
貫通孔５１は、平面視で、第１領域Ｓ１にほぼ均等に分散して複数配置されている。また、各貫通孔５１は、円形の横断面形状となっている。また、各貫通孔５１は、その径（幅）ｒが延在方向に沿ってほぼ一定となっており、ストレート状の縦断面形状となっている。
【００３７】
ただし、貫通孔５１の配置としては特に限定されず、例えば、不均等に配置されていてもよい。また、貫通孔５１の縦断面形状としては特に限定されず、例えば、径ｒが防水部５の上面から下面に向けて漸減または漸増するテーパー状となっていてもよいし、延在方向中央部の径ｒが最も小さく、そこから両側（上側および下側）に向けて径ｒが漸増するつづみ状となっていてもよい。また、貫通孔５１の横断面形状が円形となっているが、貫通孔５１の横断面形状としては特に限定されず、例えば、四角形、三角形等の多角形であってもよいし、長円形、楕円形、異形であってもよい。また、異なる縦断面形状および横断面形状を有する貫通孔５１が混在していてもよい。
【００３８】
このような貫通孔５１の径ｒ（貫通孔５１の縦断面形状がテーパー状等の場合には径の最小値）としては、水の通過を阻止すると共に空気の通過を許容することができれば、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましい。これにより、水の通過をより確実に阻止することのできる貫通孔５１となる。また、径ｒとしては、１０気圧防水を実現できる（すなわち、水中を１００ｍ潜った状態でも水の通過を阻止できる）程度に小さいことが好ましい。１０気圧防水を実現することで、例えば、フリーダイビング等にも耐え得る防水性を発揮することでき、利便性に優れた電子デバイス１となる。
【００３９】
ここで、１〜１０気圧では基材５０の上面の水の接触角が１２０°程度であるため、１０気圧防水を実現するためには、貫通孔５１の径ｒを０．１４４μｍ以下程度とする必要がある。径ｒの決定方法について簡単に説明すると、図３に示すように、Ｄ＝径、Ｐ＝圧力、σ＝表面張力、θ＝接触角とすると、水銀注入法からＤ＝（−４σｃｏｓθ）／Ｐなる関係が得られる。そのため、この式に、水の表面張力（σ≒７２ｄｙｎ／ｃｍ：２０℃）、圧力（Ｐ＝１０ａｔｍ）、接触角（θ＝１２０°）を代入すると、Ｄ＝０．１４４μｍを求めることができる。なお、参考として、いくつかの接触角θについて、１０気圧防水を実現でき得るＤの値を下記の表１に示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
このような貫通孔５１は、例えば、メタルアシストエッチングにより形成されていることが好ましい。メタルアシストエッチングは、長く径が小さい貫通孔を形成するのに適しており、これにより、精度よく貫通孔５１を形成することができる。メタルアシストエッチングについて簡単に説明すると、まず、図４に示すように、シリコン基板からなる基材５０を用意する。次に、図５に示すように、基材５０の上面であって貫通孔５１を形成する箇所に、触媒活性な金属粒子Ｍを付着させる。金属粒子Ｍとしては、特に限定されないが、例えば、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）等を用いることができる。また、金属粒子Ｍは、蒸着やスパッタリングによって基材５０上に付着させることができる。次に、エッチング液として過酸化水素水（酸化剤）を含んだフッ酸水溶液を準備し、このエッチング液中に基材５０を浸漬する。すると、図６に示すように、基材５０の金属粒子Ｍと接触している部分で酸化反応が起こって（ＳｉＯ２が形成され）、この部分がエッチング液に溶け、最終的に、図７に示すように、基材５０を貫通する貫通孔５１が形成される。このようなメタルアシストエッチングによれば、金属粒子Ｍを配置した箇所に、金属粒子Ｍの径とほぼ等しい径を有する貫通孔５１を形成することができるため、貫通孔５１を精度よく形成することができる。また、貫通孔５１をほぼストレート状に形成することができるため、貫通孔５１の配設密度を高めることもできる。
【００４２】
以上、防水部５について説明した。なお、防水部５の構成としては、本実施形態の構成に限定されない。例えば、本実施形態では、前述したように、第１領域Ｓ１には複数の貫通孔５１がほぼ均等に分散して複数形成されているが、第１領域Ｓ１内に貫通孔５１の配設密度が異なる部分を有していてもよい。例えば、図８に示すように、平面視で、第１領域Ｓ１の開口２２１の中央部に位置する領域Ｓ１１よりも、開口２２１の縁部に位置する領域Ｓ１２の方が、貫通孔５１の配設密度が高くなっていてもよいし、反対に、領域Ｓ１１よりも、領域Ｓ１２の方が、貫通孔５１の配設密度が低くなっていてもよい。図８の構成とすることで、領域Ｓ１１内の貫通孔５１の数を減らすことができるため、領域Ｓ１１の機械的強度を高めることができる。そのため、パッケージ２外からの圧力を受けても第１領域Ｓ１が撓み難くなり、貫通孔５１の変形を低減することができる。その結果、各貫通孔５１が機能（水の通過を阻止し、空気の通過を許容する機能）をより確実に発揮することができる。
【００４３】
≪圧力センサー素子≫
圧力センサー素子３は、図９に示すように、基板３１と、基板３１に設けられたセンサー部３２と、基板３１の上面に配設された周囲構造体３３と、基板３１および周囲構造体３３で画成された空洞部３４と、を有している。
【００４４】
［基板］
基板３１は、ＳＯＩ基板（シリコン層３１１ａ、酸化シリコン層３１１ｂ、シリコン層３１１ｃの積層基板）である半導体基板３１１上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）で構成された第１絶縁膜３１２と、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）で構成された第２絶縁膜３１３と、ポリシリコン膜３１４と、をこの順に積層して構成されている。ただし、半導体基板３１１としては、ＳＯＩ基板に限定されず、例えば、シリコン基板を用いることもできる。また、第１絶縁膜３１２や第２絶縁膜３１３についても、エッチング耐性と絶縁性とを発揮することができれば、材料は特に限定されない。また、第１絶縁膜３１２、第２絶縁膜３１３、ポリシリコン膜３１４は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。
【００４５】
また、半導体基板３１１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３１５が設けられている。このダイアフラム３１５は、半導体基板３１１の下面に開放する有底の凹部３１６を設けることで凹部３１６の底部に形成され、ダイアフラム３１５の下面（凹部３１６の底面）が受圧面３１５ａとなっている。
【００４６】
また、半導体基板３１１上およびその上方にはセンサー部３２と電気的に接続された図示しない半導体回路（回路）が作り込まれている。この半導体回路には、必要に応じて形成されたＭＯＳトランジスタ等の能動素子、キャパシタ、インダクタ、抵抗、ダイオードおよび配線等の回路要素が含まれている。ただし、このような半導体回路は、省略してもよい。
【００４７】
［センサー部］
センサー部３２は、図１０に示すように、ダイアフラム３１５に設けられている４つのピエゾ抵抗素子３２１、３２２、３２３、３２４を有する。また、ピエゾ抵抗素子３２１、３２２、３２３、３２４は、配線等を介して、互いに電気的に接続され、図１１に示すブリッジ回路３２０（ホイートストンブリッジ回路）を構成して半導体回路と接続されている。
【００４８】
ブリッジ回路３２０には駆動電圧ＡＶＤＣを供給する駆動回路（図示せず）が接続されている。そして、ブリッジ回路３２０は、ダイアフラム３１５の撓みに基づくピエゾ抵抗素子３２１、３２２、３２３、３２４の抵抗値変化に応じた信号（電圧）を出力する。そのため、この出力された信号に基づいてダイアフラム３１５が受けた圧力を検出することができる。
【００４９】
ピエゾ抵抗素子３２１、３２２、３２３、３２４は、それぞれ、例えば、半導体基板３１１（シリコン層３１１ｃ）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、これらピエゾ抵抗素子３２１〜３２４を接続する配線は、例えば、半導体基板３１１（シリコン層３１１ｃ）に、ピエゾ抵抗素子３２１〜３２４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。なお、図１０では、斜線で示す部分がピエゾ抵抗素子であり、白抜けで示す部分が配線である。
【００５０】
［空洞部］
空洞部３４は、基板３１と周囲構造体３３とに囲まれることで画成されている。このような空洞部３４は、密閉された空間であり、圧力センサー素子３が検出する圧力の基準値となる圧力基準室として機能する。また、空洞部３４は、ダイアフラム３１５の受圧面３１５ａとは反対側に位置し、ダイアフラム３１５と重なって配置されている。なお、空洞部３４は、真空状態（例えば、１０Ｐａ以下程度）であることが好ましい。これにより、圧力センサー素子３を、真空を基準として圧力を検出する所謂「絶対圧センサー」として用いることができ、利便性の高い電子デバイス１となる。ただし、空洞部３４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。
【００５１】
［周囲構造体］
基板３１と共に空洞部３４を画成する周囲構造体３３は、層間絶縁膜３３１と、層間絶縁膜３３１上に配置された配線層３３２と、配線層３３２および層間絶縁膜３３１上に配置された層間絶縁膜３３３と、層間絶縁膜３３３上に配置された配線層３３４と、配線層３３４および層間絶縁膜３３３上に配置された表面保護膜３３５と、配線層３３４および表面保護膜３３５上に配置された封止層３３６と、を有している。
【００５２】
配線層３３２は、空洞部３４を囲んで配置された枠状の配線部３３２１と、前記半導体回路の配線を構成する回路用配線部３３２９と、を有している。同様に、配線層３３４は、空洞部３４を囲んで配置された枠状の配線部３３４１と、前記半導体回路の配線を構成する回路用配線部３３４９と、を有している。そして、前記半導体回路は、回路用配線部３３２９、３３４９によって周囲構造体３３の上面に引き出されている。
【００５３】
また、配線層３３４は、空洞部３４の上方（天井側）に位置する被覆層３３４４を有している。そして、被覆層３３４４には空洞部３４の内外を連通する複数の貫通孔（リリースエッチング用の細孔）３３４５が設けられている。また、被覆層３３４４上には封止層３３６が配置されており、この封止層３３６によって貫通孔３３４５が封止されている。
【００５４】
表面保護膜３３５は、周囲構造体３３を水分、ゴミ、傷などから保護する機能を有している。このような表面保護膜は、被覆層３３４４の貫通孔３３４５を塞がないように、層間絶縁膜３３３および配線層３３４上に配置されている。
【００５５】
このような周囲構造体３３のうち、層間絶縁膜３３１、３３３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３３２、３３４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３３６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３３５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。
【００５６】
以上、圧力センサー素子３について説明した。このような圧力センサー素子３は、図１および図２に示すように、ボンディングワイヤーＢＷ２によってＩＣチップ４に電気的に接続されていると共に、ＩＣチップ４に吊られた状態（ＩＣチップ４から浮遊（離間）した状態）で支持されている。このように、圧力センサー素子３をキャビティ２９内で浮遊させて配置することで、圧力センサー素子３に外部からの応力が伝わり難くなり、優れた圧力検出精度を発揮することができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、圧力センサー素子３がボンディングワイヤーＢＷ２を介してＩＣチップ４に接続されているが、これに限定されず、ボンディングワイヤーＢＷ２を介して可撓性配線基板２３に接続されていてもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、図１に示すように、平面視で、圧力センサー素子３の中心Ｏ１が、開口２２１の中心Ｏ２からずれて位置している。具体的には、平面視で、中心Ｏ１は、中心Ｏ２に対して可撓性配線基板２３の帯体２３１２とは反対側にずれて位置している。これにより、電子デバイス１の装置設計の自由度が高まる。また、装置の小型化を図りつつ、基部２３１１上に配置する配線２３２の設置スペースを確保することができる。具体的には、このように配置することで、基部２３１１の帯体２３１２側の領域２３１１ａを反対側の領域２３１１ｂよりも広くすることができる。領域２３１１ａには、領域２３１１ａに端部（ＩＣチップ４との接続部）を有する配線２３２と領域２３１１ｂに端部を有する配線２３２とが引き回されているのに対して、領域２３１１ｂには、領域２３１１ｂに端部を有する配線２３２のみが引き回されている。そのため、領域２３１１ａの方が領域２３１１ｂよりも配線２３２を配置するためのスペースが必要となり、上述した構成とすることで、そのスペースを確保することができる。なお、圧力センサー素子３の中心Ｏ１の位置としては、特に限定されず、平面視で、開口２２１の中心Ｏ２と一致していてもよい。
【００５９】
≪ＩＣチップ≫
ＩＣチップ４は、前述したように、ボンディングワイヤーＢＷ１によって可撓性配線基板２３に電気的に接続されていると共に、可撓性配線基板２３に吊られた状態で支持されている。このようなＩＣチップ４には、半導体回路が設けられている。ＩＣチップ４内の半導体回路および圧力センサー素子３内の半導体回路には、例えば、ブリッジ回路３２０に電圧を供給するための駆動回路や、ブリッジ回路３２０からの出力を圧力センサーの温度に応じて温度補償する温度補償回路や、温度補償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が含まれている。なお、駆動回路、温度補償回路、出力回路等の配置は特に限定されず、例えば、圧力センサー素子３内の半導体回路に駆動回路が形成され、ＩＣチップ４内の半導体回路に温度補償回路および出力回路が形成されていてもよい。
【００６０】
このように、ＩＣチップ４を圧力センサー素子３と別体で設けることで、例えば、ＩＣチップ４を省略し、圧力センサー素子３内に前述した回路を全て形成する場合と比較して、圧力センサー素子３の小型化を図ることができる。また、例えば、ＩＣチップ４をパッケージ２の外側に配置する場合と比較して、ＩＣチップ４と圧力センサー素子３とを接続する配線の長さを短くすることができるため、配線を伝わる信号にノイズが乗り難くなる。
【００６１】
また、ＩＣチップ４は、圧力センサー素子３と上下方向（ダイアフラム３１５の法線方向）に並んで（重なって）配置されている。そのため、電子デバイス１の横方向（ダイアフラム３１５の面内方向）の広がりを抑えることができ、電子デバイス１の小型化を図ることができる。
【００６２】
以上、本実施形態の電子デバイス１について説明したが、例えば、圧力センサー素子３の構成としては、圧力を検出することができれば、特に限定されない。また、例えば、ＩＣチップ４を省略してもよい。また、本実施形態では、パッケージ２に収容する電子部品として、圧力センサー素子３とＩＣチップ４とを用いた構成について説明したが、電子部品としては、特に限定されない。例えば、電子部品として、加速度センサー、角速度センサー等の物理量センサー、発振器等に用いられる振動子、マイク、スピーカー等であってもよい。
【００６３】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る電子デバイスについて説明する。
【００６４】
図１２は、本発明の第２実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１２中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。
【００６５】
以下、第２実施形態の電子デバイスについて、前述した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。
【００６６】
図１２に示す電子デバイス１は、パッケージ９と、パッケージ９内に収容された圧力センサー素子３およびＩＣチップ４と、パッケージ９の開口を覆う防水部５と、を有している。以下、これら各部について順に説明する。
【００６７】
［パッケージ］
パッケージ９は、上面に開放する凹部９１１を有する箱状のベース９１で構成されている。ベース９１の構成材料としては、特に限定されず、例えば、前述した第１実施形態のベース２１およびハウジング２２の構成材料と同様の材料を用いることができる。
【００６８】
［防水部］
防水部５は、パッケージ９の開口を塞ぐようにパッケージ９に固定（接合）されている。これにより、パッケージ９の凹部９１１内への水の浸入を防ぐことができると共に、空気の侵入を許容することができる。
【００６９】
［圧力センサー素子］
圧力センサー素子３は、凹部９１１内に収容されており、ボンディングワイヤーＢＷ３によって、凹部９１１の底部に吊られた状態（浮遊した状態）で支持されている。また、圧力センサー素子３は、ボンディングワイヤーＢＷ３によって、ベース９１に配設された図示しない配線と電気的に接続されている。
【００７０】
［ＩＣチップ］
ＩＣチップ４は、凹部９１１の底面に固定されており、圧力センサー素子３と並んで配置されている。また、ＩＣチップ４は、ボンディングワイヤーＢＷ４によって、ベース９１に配設された図示しない配線と電気的に接続されており、前記配線を介して圧力センサー素子３やベース９１の底面に配置された外部接続端子９２と電気的に接続されている。
【００７１】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る高度計について説明する。
図１３は、本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
【００７２】
図１３に示すように、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、電子デバイス１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ができる。このような高度計２００は、電子デバイス１を備えているため、防水性を有し、高い信頼性を発揮することができる。
【００７３】
なお、高度計２００の他にも、例えば、フリーダイビング等で用いられる腕時計型の水深計に電子デバイス１を搭載してもよい。この場合には、１０気圧防水、すなわち、水深１００ｍまで防水性を維持することも可能なため、優れた利便性および信頼性を発揮することができる。
【００７４】
＜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１４は、本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
【００７５】
本実施形態の電子機器は、電子デバイス１を備えたナビゲーションシステム３００である。図１４に示すように、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、電子デバイス１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。
【００７６】
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、位置情報上は一般道路と同位置を示す高架道路を走行する場合、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を判断できない。そこで、ナビゲーションシステム３００に電子デバイス１を搭載し、一般道路から高架道路へ進入すること（またはこの逆）による高度変化を検出することで、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を判断でき、実際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。このようなナビゲーションシステム３００は、電子デバイス１を備えているため、防水性を有し、高い信頼性を発揮することができる。
【００７７】
なお、本発明の電子デバイスを備える電子機器は、上記の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、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）、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）、フライトシュミレーター等に適用することができる。
【００７８】
＜第５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、本発明の移動体の一例を示す斜視図である。
【００７９】
本実施形態の移動体は、電子デバイス１を備えた自動車４００である。図１５に示すように、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。このような自動車４００には、ナビゲーションシステム３００（電子デバイス１）が内蔵されている。このような自動車４００は、電子デバイス１を備えているため、防水性を有し、高い信頼性を発揮することができる。
【００８０】
以上、本発明の電子デバイス、高度計、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】
【００８１】
１…電子デバイス、２…パッケージ、２Ａ…第１部材、２Ｂ…第２部材、２１…ベース、２２…ハウジング、２２１…開口、２２２…ネジ部、２３…可撓性配線基板、２３１…基材、２３１１…基部、２３１１ａ、２３１１ｂ…領域、２３１２…帯体、２３２…配線、２４…キャップ、２４１…ネジ部、２４２…フランジ、２８…Ｏリング、２９…キャビティ、３…圧力センサー素子、３１…基板、３１１…半導体基板、３１１ａ…シリコン層、３１１ｂ…酸化シリコン層、３１１ｃ…シリコン層、３１２…第１絶縁膜、３１３…第２絶縁膜、３１４…ポリシリコン膜、３１５…ダイアフラム、３１５ａ…受圧面、３１６…凹部、３２…センサー部、３２０…ブリッジ回路、３２１、３２２、３２３、３２４…ピエゾ抵抗素子、３３…周囲構造体、３３１…層間絶縁膜、３３２…配線層、３３２１…配線部、３３２９…回路用配線部、３３３…層間絶縁膜、３３４…配線層、３３４１…配線部、３３４４…被覆層、３３４５…貫通孔、３３４９…回路用配線部、３３５…表面保護膜、３３６…封止層、３４…空洞部、４…ＩＣチップ、５…防水部、５０…基材、５１…貫通孔、９…パッケージ、９１…ベース、９１１…凹部、９２…外部接続端子、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、ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ３、ＢＷ４…ボンディングワイヤー、Ｍ…金属粒子、Ｏ１、Ｏ２…中心、Ｓ１…第１領域、Ｓ１１、Ｓ１２…領域、Ｓ２…第２領域、ｒ…径
【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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