JP2016133401A

JP2016133401A - 圧力センサー、圧力センサーの製造方法、高度計、電子機器および移動体

Info

Publication number: JP2016133401A
Application number: JP2015008360A
Authority: JP
Inventors: 中島　敏; Satoshi Nakajima; 敏中島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2015-01-20
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2016-07-25

Abstract

【課題】ダイアフラムの受圧面に気泡が接触し難く、かつ、圧力基準室の両側における応
力バランスが変化し難く、圧力検知精度の低下を低減することのできる圧力センサー、こ
の圧力センサーの製造方法、この圧力センサーを備える高度計、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１は、受圧面５４１を有する圧力センサー素子３と、圧力セン
サー素子３を囲んで配置されている充填材９と、を有している。また、充填材９は、受圧
面５４１上に配置されている第１の部分９１と、天井部８１上に配置されている第２の部
分９２と、第１の部分９１および第２の部分９２の周囲に配置されている第３の部分９３
とを有している。また、第１の部分９１および第２の部分９２の硬化率は、第３の部分９
３の硬化率よりも高くなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力センサー、圧力センサーの製造方法、高度計、電子機器および移動体に
関するものである。

従来から、圧力センサーとして、圧力を検出してその検出値に応じた電気信号を発生す
るセンサーチップと、センサーチップを収納するパッケージと、パッケージ内でセンサー
チップを囲み、センサーチップに圧力を伝搬する不活性液体と、を備えた構成が知られて
いる（例えば、特許文献１参照）。このような圧力センサーでは、センサーチップが受圧
によって撓むダイアフラムとダイアフラム上に設けられた圧力基準室とを備えており、パ
ッケージ外の圧力は、不活性液体を介してダイアフラムに作用する。そして、ダイアフラ
ムに圧力が加わることに起因するダイアフラムの撓み量から圧力センサーに加わった圧力
が検出される。

しかしながら、このような構成の圧力センサーでは、例えば、不活性液体をパッケージ
内に充填する際に気泡が発生し易く、この気泡がダイアフラムの受圧面に接触してしまう
と、圧力の検知精度が低下してしまう。また、このような構成の圧力センサーでは、不活
性液体が経時的に硬化することで硬くなり、圧力基準室の一方側（ダイアフラム側）と他
方側（ダイアフラムと反対側）とで応力バランスが変化し、圧力の検知精度が低下してし
まう。

特開平９−１２６９２０号公報

本発明の目的は、ダイアフラムの受圧面に気泡が接触し難く、かつ、圧力基準室の両側
における応力バランスが変化し難く、圧力検知精度の低下を低減することのできる圧力セ
ンサー、この圧力センサーの製造方法、この圧力センサーを備える高度計、電子機器およ
び移動体を提供することにある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例の圧力センサーは、受圧面を有するダイアフラムと、前記ダイアフラムに対し
て前記受圧面とは反対側に配置されている圧力基準室とを有する圧力センサー素子と、
前記圧力センサー素子の周囲に配置されている硬化性樹脂と、を備え、
前記硬化性樹脂は、少なくとも前記受圧面に配置されている第１の部分と、少なくとも
前記圧力基準室に対して前記ダイアフラムとは反対側に配置されている第２の部分と、前
記第１の部分および前記第２の部分の周囲に配置されている第３の部分と、を有し、
前記第１の部分の硬化率および前記第２の部分の硬化率が、それぞれ、前記第３の部分
の硬化率よりも高いことを特徴とする。

これにより、ダイアフラムの受圧面に気泡が接触し難く、かつ、圧力基準室の両側にお
ける応力バランスが変化し難く、圧力検知精度の低下を低減することのできる圧力センサ
ーが得られる。

［適用例２］
本適用例の圧力センサーでは、前記第１の部分の硬化率と前記第２の部分の硬化率の差
が、前記第１の部分の硬化率と前記第３の部分の硬化率の差および前記第２の部分の硬化
率と前記第３の部分の硬化率の差よりも小さいことが好ましい。
これにより、圧力基準室の両側における応力バランスがより安定する。

［適用例３］
本適用例の圧力センサーでは、前記第１の部分、前記第２の部分および前記第３の部分
は、それぞれ、同種の樹脂材料を含んでいることが好ましい。

これにより、第１の部分、第２の部分、第３の部分の硬化率（硬さ）の調節が容易とな
る。

［適用例４］
本適用例の圧力センサーでは、前記圧力センサー素子は、底面が前記受圧面である凹部
を有し、
前記第１の部分は、前記凹部内で前記底面と繋がっている内側面に接続して配置されて
いることが好ましい。
これにより、受圧面に気泡がより接触し難くなる。

［適用例５］
本適用例の圧力センサーでは、前記硬化性樹脂は、熱により硬化することが好ましい。
これにより、硬化性樹脂の硬化を簡単に行うことができる。

［適用例６］
本適用例の圧力センサーでは、前記硬化性樹脂は、光により硬化することが好ましい。
これにより、硬化性樹脂の硬化を簡単に行うことができる。

［適用例７］
本適用例の圧力センサーでは、前記圧力センサー素子を収容するパッケージを有してい
ることが好ましい。

これにより、圧力センサー素子を保護することができるとともに、硬化性樹脂をパッケ
ージ内に溜めることができる。

［適用例８］
本適用例の圧力センサーでは、前記パッケージは、開口を有し、
前記圧力センサー素子は、前記受圧面が前記開口とは異なる方向を向いて配置されてい
ることが好ましい。
これにより、受圧面を保護することができる。

［適用例９］
本適用例の圧力センサーでは、前記第１の部分は、脱泡処理が行われていることが好ま
しい。
これにより、受圧面に気泡がより接触し難くなる。

［適用例１０］
本適用例の圧力センサーの製造方法は、受圧面を有するダイアフラムと、前記ダイアフ
ラムに対して前記受圧面とは反対側に配置されている圧力基準室とを有する圧力センサー
素子、互いに同じ成分を含む第１の硬化性樹脂、第２の硬化性樹脂および第３の硬化性樹
脂を用意する工程と、
前記受圧面に前記第１の硬化性樹脂を配置し、前記圧力基準室に対して前記ダイアフラ
ムとは反対側に前記第２の硬化性樹脂を配置する工程と、
前記第１の硬化性樹脂および前記第２の硬化性樹脂を硬化させる工程と、
パッケージに前記圧力センサー素子を配置する工程と、
前記パッケージ内に前記圧力センサー素子、前記第１の硬化性樹脂および前記第２の硬
化性樹脂を囲むように前記第１の硬化性樹脂と同種の第３の硬化性樹脂を配置する工程と
、
前記パッケージに配置されている、前記第１の硬化性樹脂、前記第２の硬化性樹脂およ
び前記第３の硬化性樹脂を硬化させる工程と、
を含んでいることを特徴とする。

［適用例１１］
本適用例の圧力センサーの製造方法では、前記第１の硬化性樹脂を硬化させる工程より
も前に、
前記受圧面に配置されている前記第１の硬化性樹脂を脱泡する工程を含んでいることが
好ましい。

これにより、第１の硬化性樹脂中の気泡を除去することができるため、受圧面と気泡の
接触をより効果的に低減することができる。

［適用例１２］
本適用例の高度計は、上記適用例の圧力センサーを備え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。

［適用例１３］
本適用例の電子機器は、上記適用例の圧力センサーを備え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。

［適用例１４］
本適用例の移動体は、上記適用例の圧力センサーを備え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。

本発明の第１実施形態に係る圧力センサーの断面図である。図１に示す圧力センサーが有する可撓性配線基板の平面図である。図１に示す圧力センサーが有する圧力センサー素子の断面図である。図３に示す圧力センサー素子が有する圧力センサー部を示す平面図である。図４に圧力センサー部を含むブリッジ回路を示す図である。図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。図１に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。本発明の第２実施形態に係る圧力センサーの断面図である。本発明の第３実施形態に係る圧力センサーの断面図である。本発明の高度計の一例を示す斜視図である。本発明の電子機器の一例を示す正面図である。本発明の移動体の一例を示す斜視図である。

以下、本発明の圧力センサー、圧力センサーの製造方法、高度計、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。

＜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について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサーの断面図である。図２は、図１に示
す圧力センサーが有する可撓性配線基板の平面図である。図３は、図１に示す圧力センサ
ーが有する圧力センサー素子の断面図である。図４は、図３に示す圧力センサー素子が有
する圧力センサー部を示す平面図である。図５は、図４に圧力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８は、それぞれ、図１に示す圧力センサーの製造方法
を説明するための断面図である。なお、以下の説明では、図３中の上側を「上」、下側を
「下」とも言う。

図１に示す圧力センサー１は、圧力センサー素子３と、圧力センサー素子３と電気的に
接続されているＩＣチップ４と、圧力センサー素子３およびＩＣチップ４を共に収納する
パッケージ２と、パッケージ２内で圧力センサー素子３およびＩＣチップ４を囲む充填材
９と、を有する。以下、これら各部について順に説明する。

≪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内部空間２８に収納す
るとともに、固定する機能を有する。このようなパッケージ２によって圧力センサー素子
３が保護されると共に、充填材９を圧力センサー素子３の周囲に配置し易くなる。

図１に示すように、パッケージ２は、ベース２１と、ハウジング２２と、可撓性配線基
板２５と、を有し、ベース２１とハウジング２２とで可撓性配線基板２５を挟み込むよう
にして、これらを互いに接合して構成されている。ベース２１と可撓性配線基板２５との
接合、および、ハウジング２２と可撓性配線基板２５との接合は、それぞれ、接着剤で構
成される接着剤層２６を介して行われている。

ベース２１は、パッケージ２の底面を構成し、箱状（升状）となっている。ベース２１
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、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、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や、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、各種セラミックスであることが好ましい。これにより、優れた機械的強
度を有するパッケージ２を得ることができる。なお、ベース２１の平面視形状としては、
その他、例えば、円形状、長方形状、五角形以上の多角形状等をなすものであってもよい
。

ハウジング２２は、パッケージ２の蓋部を構成し、本実施形態では、全体形状が筒状を
なしている。また、ハウジング２２は、その外径および内径が、下端から上端に向かって
パッケージ高さの途中まで漸減する第１の部位と、この途中から上端に向かってほぼ一定
となる第２の部位とを有している。ハウジング２２の構成材料としては、ベース２１の構
成材料として挙げたのと同様のものを用いることができる。なお、ハウジング２２の形状
としては、特に限定されない。

可撓性配線基板２５は、ベース２１とハウジング２２との間に位置し、圧力センサー素
子３およびＩＣチップ４をパッケージ２内で支持するとともに、圧力センサー素子３やＩ
Ｃチップ４からの電気信号をパッケージ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２５は、可撓性を有する基材２３と、基材２３の上面側に形成された配
線２４とで構成される。

また、図２に示すように、基材２３は、略四角形の枠状をなし中心部に開口部２３３を
有する枠部２３１と、枠部２３１の一辺において突出するように一体的に形成された帯状
をなす帯体２３２と、を有している。基材２３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。

配線２４は、導電性を有し、図２に示すように、枠部２３１と帯体２３２にかけて設け
られ（引き回され）ている。このような配線２４は、圧力センサー素子３を支持すると共
に、圧力センサー素子３とＩＣチップ４とを電気的に接続する４つの配線部２４１と、Ｉ
Ｃチップ４を支持するとともに、ＩＣチップ４に電気的に接続される４つの配線部２４５
と、を有している。そして、４つの配線部２４５がそれぞれ帯体２３２を介してパッケー
ジ２の外部に引き出されている。

４つの配線部２４１は、それぞれ、圧力センサー素子３側の端部がフライングリード２
４１ａとなっており、同様に、ＩＣチップ４側の端部もフライングリード２４１ｂとなっ
ている。また、４つのフライングリード２４１ａは、その先端側が開口部２３３内に突出
するように設けられており、先端部において、導電性の固定部材１４を介して圧力センサ
ー素子３と電気的に接続されている。また、このフライングリード２４１ａによって、圧
力センサー素子３が枠部２３１から離間して支持されている。同様に、４つのフライング
リード２４１ｂは、その先端側が開口部２３３内に突出するように設けられており、先端
部において、導電性の固定部材１５を介してＩＣチップ４と電気的に接続されている。以
上のような構成とすることで、４つの配線部２４１を介して圧力センサー素子３とＩＣチ
ップ４とが電気的に接続され、これらの間の通信が可能となっている。なお、固定部材１
４、１５としては、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、半田等の金属ろう材
、金バンプ等の金属バンプ、導電性接着剤等を用いることができる。

一方、４つの配線部２４５は、それぞれ、基端側が帯体２３２に設けられ、先端側が枠
部２３１に設けられている。また、４つの配線部２４５の先端部は、フライングリード２
４５ａとなっている。４つのフライングリード２４５ａは、それぞれ、その先端側が開口
部２３３内に突出するように設けられており、先端部において、導電性の固定部材１５を
介して、ＩＣチップ４と電気的に接続されている。また、このフライングリード２４５ａ
および前述したフライングリード２４１ｂによって、ＩＣチップ４が枠部２３１から離間
して支持されている。

このような構成のパッケージ２によれば、配線部２４５の端部に、例えば、後述する電
子機器または移動体のマザーボード等を電気的に接続することで、圧力センサー素子３や
ＩＣチップ４からの電気信号をパッケージ２の外部に取り出すことができる。

なお、配線２４が有する配線部の数は、特に限定されず、圧力センサー素子３に設けら
れている後述する接続端子７４３の数や、ＩＣチップ４に設けられている後述する接続端
子４２の数に合わせて適宜設定すればよい。また、配線２４の構成材料としては、導電性
を有していれば、特に限定されず、例えば、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ａｇ、Ｃｕ
、Ｃｏ、Ａｌ等の金属、これらを含むＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉ等の合金、ＩＴＯ、
ＳｎＯ₂等の酸化物等が挙げられ、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。

≪圧力センサー素子≫
図３に示すように、圧力センサー素子３は、基板５と、圧力センサー部６と、素子周囲
構造体７と、空洞部８と、図示しない半導体回路と、を有している。以下、これら各部に
ついて順に説明する。

基板５は、板状をなし、ＳＯＩ基板（第１のＳｉ層５１１、ＳｉＯ_２層５１２、第２の
Ｓｉ層５１３がこの順で積層している基板）で構成された半導体基板５１上に、シリコン
酸化膜（ＳｉＯ_２膜）で構成された第１絶縁膜５２と、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）で構
成された第２絶縁膜５３と、をこの順に積層することで構成されている。ただし、半導体
基板５１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ができ
る。

また、半導体基板５１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５４が設けられている。このダイアフラム５４は、半導体基板５１の下面に
有底の凹部５５を設けることで形成され、その下面（凹部５５の底面）が受圧面５４１と
なっている。

このような半導体基板５１上およびその上方には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。

圧力センサー部６は、図４に示すように、ダイアフラム５４に設けられている４つのピ
エゾ抵抗素子６１、６２、６３、６４を有している。また、ピエゾ抵抗素子６１〜６４は
、配線等を介して、互いに電気的に接続され、図５に示すブリッジ回路６０（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。ブリッジ回路６０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
６０は、ダイアフラム５４の撓みに基づくピエゾ抵抗素子６１、６２、６３、６４の抵抗
値変化に応じた信号（電圧）を出力する。なお、ピエゾ抵抗素子６１、６２、６３、６４
は、それぞれ、例えば、第１のＳｉ層５１１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６１〜６４を接続す
る配線は、例えば、第１のＳｉ層５１１に、ピエゾ抵抗素子６１〜６４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。

素子周囲構造体７は、空洞部８を画成するように形成されている。この素子周囲構造体
７は、図３に示すように、層間絶縁膜７１と、層間絶縁膜７１上に形成された配線層７２
と、配線層７２および層間絶縁膜７１上に形成された層間絶縁膜７３と、層間絶縁膜７３
上に形成された配線層７４と、配線層７４および層間絶縁膜７３上に形成された表面保護
膜７５と、封止層７６とを有している。また、配線層７４は、空洞部８の内外を連通する
複数の細孔７４２を備えた被覆層７４１を有しており、被覆層７４１上に配置されている
封止層７６が細孔７４２を封止している。なお、圧力センサー１では、空洞部８の上方に
ある被覆層７４１および封止層７６により、空洞部８の天井部（空洞部を画成する壁部の
一部）８１が構成されている。

また、配線層７２、７４は、空洞部８を囲むように形成されている配線層と、半導体回
路の配線を構成する配線層と、を含んでいる。半導体回路は、配線層７２、７４によって
圧力センサー素子３の上面に引き出され、配線層７４の一部が接続端子７４３となってい
る。そして、この接続端子７４３が、固定部材１４を介してフライングリード２４１ａと
電気的に接続されている（図２参照）。

層間絶縁膜７１、７３としては、特に限定されないが、例えば、シリコン酸化膜（Ｓｉ
Ｏ_２膜）等の絶縁膜を用いることができる。また、配線層７２、７４としては、特に限定
されないが、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７
６としては、特に限定されないが、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の金属膜を用いるこ
とができる。また、表面保護膜７５としては、特に限定されないが、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、素子を水分、ゴミ、傷などから保護
するための耐性を有するものを用いることができる。

基板５と素子周囲構造体７とで画成された空洞部８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。このような空洞
部８は、ダイアフラム５４の受圧面５４１とは反対側に位置し、また、ダイアフラム５４
と重なるように配置されている。また、空洞部８は、真空状態（例えば１０Ｐａ以下）と
なっている。これにより、圧力センサー素子３を、真空状態を基準として圧力を検出する
所謂「絶対圧センサー素子」として用いることができる。ただし、空洞部８は、真空状態
でなくてもよく、例えば、大気圧状態であってもよいし、大気圧よりも気圧が低い減圧状
態であってもよいし、大気圧よりも気圧が高い加圧状態であってもよい。

以上のような構成の圧力センサー素子３は、図１に示すように、ダイアフラム５４の受
圧面５４１をパッケージ２の底部側に向けた姿勢でパッケージ２内に収容されている。こ
のような配置とすることで、例えば、パッケージ２の開口を介して侵入してきた異物から
受圧面５４１を保護することができる。また、第１の部分９１が凹部５５からはみ出して
湾曲凸形状の表面９１１を有しているため、パッケージ２内に第２の硬化性樹脂９２Ａを
充填する際において、圧力センサー素子３の下面に気泡が残り難くなる（気泡が表面９１
１に導かれて自然に除去される）。そのため、充填材９中の気泡をより抑えることができ
る。

≪ＩＣチップ≫
ＩＣチップ４には、例えば、ブリッジ回路６０に電圧を供給するための駆動回路や、ブ
リッジ回路６０からの出力を温度補償するための温度補償回路や、温度補償回路からの出
力から加わった圧力を求める圧力検出回路や、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が含まれてい
る。このようなＩＣチップ４は、前記回路に接続されている接続端子４２を有し、この接
続端子４２が、固定部材１５を介してフライングリード２４５ａと電気的に接続されてい
る（図２参照）。なお、駆動回路、温度補償回路、圧力検出回路、出力回路等の配置は特
に限定されず、例えば、これらのうちの一部（例えば、駆動回路）が圧力センサー素子３
内の半導体回路に形成されていてもよい。

≪充填材≫
図１に示すように、充填材９は、パッケージ２の内部空間２８内に充填され、内部空間
２８内に収納された圧力センサー素子３およびＩＣチップ４を囲っている。この充填材９
により、圧力センサー素子３およびＩＣチップ４を保護（防塵および防水）するとともに
、圧力センサー１に作用した外部応力（圧力以外の応力）を低減することができる。なお
、圧力センサー１に加わった圧力は、パッケージ２の開口および充填材９を介して、圧力
センサー素子３の受圧面５４１に作用する。

このような充填材９は、硬化性樹脂を主成分としている。前記硬化性樹脂としては、特
に、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂（特に、紫外線硬化性）であることが好ましい。こ
れにより、硬化性樹脂の効果をより簡単に行うことができる。また、このような充填材９
としては、硬化性を有し、圧力センサー素子３、ＩＣチップ４およびパッケージ２よりも
軟らかい特性を有する物質であればよく、例えば、液状またはゲル状をなしている。この
ような充填材９の具体的な例としては、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。なお、充填材９には、例えば、熱伝導性を高める
目的や粘度を調整する目的等で各種フィラーが混合されていてもよい。

また、充填材９は、硬化率（樹脂硬化度）の異なる部分（領域）を有している。具体的
には、充填材９は、圧力センサー素子３の受圧面５４１と、凹部５５内で受圧面５４１の
周囲と繋がっている内側面とに、凹部５５を埋めるように配置されている第１の部分９１
と、圧力センサー素子３の天井部８１上（空洞部８に対してダイアフラム５４と反対側）
に、平面視で天井部８１（空洞部８）を内包するように配置されている第２の部分９２と
、第１の部分９１および第２の部分９２の周囲に位置し、第１の部分９１、第２の部分９
２および圧力センサー素子３を囲む第３の部分９３と、を有している。そして、第１の部
分９１および第２の部分９２の硬化率がほぼ等しく、さらに、第１の部分９１および第２
の部分９２の硬化率の方が第３の部分９３の硬化率よりも高くなっている。すなわち、第
１の部分９１および第２の部分９２の方が第３の部分９３よりも硬く（針入度が低く）な
っている。なお、第１の部分９１、第２の部分９２および第３の部分９３は、互いに同種
の樹脂材料を主成分としており、実質的に硬化率（硬さ）だけが異なっている。

ここで、上記のことを言い換えると、第１の部分９１の硬化率と第２の部分９２の硬化
率の差が、第１の部分９１の硬化率と第３の部分９３の硬化率の差および第２の部分９２
の硬化率と第３の部分９３の硬化率の差よりも小さくなっているとも言える。

このような構成とすることで、第１に、受圧面５４１に気泡が接触し難くなり、圧力検
出精度の変動や低下を低減することができる。そのため、優れた圧力検出精度を発揮する
ことのできる圧力センサー１となる。具体的には、充填材９を内部空間２８に充填する際
に充填材９内に気泡が発生する場合があり、この気泡が充填材９内を移動して受圧面５４
１に接触してしまうと、気泡がクッションのように作用して、その部分において圧力が適
切に受圧面５４１に伝達されなくなる。そのため、受圧面５４１に気泡が接触してしまう
と、圧力検出精度の変動や低下が発生する。

これに対して、本実施形態の圧力センサー１では、受圧面５４１を覆っている第１の部
分９１の硬化率が第２の部分９２の硬化率よりも高いため、例えば、第２の部分９２から
第１の部分９１への気泡の侵入や、第１の部分９１内での気泡の移動が効果的に抑制され
ている。そのため、受圧面５４１に気泡が接触し難くなり、圧力検出精度の変動や低下を
低減することができる。

第２に、空洞部８に加わる応力バランスが変化し難く、経時的な圧力検知精度の低下を
低減することができる。具体的には、空洞部８の下側（受圧面５４１側）には、受圧面５
４１上に第１の部分９１が配置されており、上側（天井部８１側）には、天井部８１上に
第２の部分９２が配置されている。これら第１の部分９１および第２の部分９２は、第３
の部分９３に比べて硬化率が高いため（硬化が進んでいるため）、その後の経時的な硬化
率（硬さ）の変化が第３の部分９３に比べて少ない。そのため、空洞部８を挟んだ両側（
上側と下側）における応力バランスが変化し難く、空洞部８が安定した状態を維持するこ
とができる。そのため、圧力センサー１の圧力検出精度の経時的な低下を低減することが
できる。

第１の部分９１、第２の部分９２および第３の部分９３の硬化率としては、第１の部分
９１および第２の部分９２の硬化率が第３の部分９３の硬化率よりも高ければ、特に限定
されず、材料によっても異なる。例えば、第１の部分９１および第２の部分９２の硬化率
は、それぞれ、４０％以上、９０％以下の範囲内であることが好ましく、５０％以上、８
０％以下の範囲内であることがより好ましい。また、第３の部分９３の硬化率は、１０％
以上、６０％以下の範囲内であることが好ましく、２０％以上、４０％以下の範囲内であ
ることがより好ましい。第１の部分９１、第２の部分９２および第３の部分９３の硬化率
をそれぞれこのような範囲とすることで、第３の部分９３をパッケージ２の開口から流出
しない程度の粘度にすることができ、第１の部分９１をその内部を気泡が移動しない程度
の粘度とすることができ、空洞部８を挟んだ両側における応力バランスがより変化し難く
なる。

また、第１の部分９１、第２の部分９２および第３の部分９３の粘度としては、第１の
部分９１および第２の部分９２の粘度が第３の部分９３の粘度よりも高ければ、特に限定
されない。例えば、第１の部分９１および第２の部分９２の針入度が、それぞれ、５０以
上、２００以下の範囲内であることが好ましく、１５０以上、２００以下の範囲内である
ことがより好ましい。また、第３の部分９３の針入度が１００以上、２５０以下の範囲内
であることが好ましく、２００以上、２５０以下の範囲内であることがより好ましい。こ
れにより、充填材９を十分に柔らかくすることができ、圧力センサー１に加わった圧力が
受圧面５４１に効率的に作用すると共に、第１の部分９１についてはその内部での気泡の
移動を効果的に抑えることができる。また、第１の部分９１および第２の部分９２がより
適度な硬さとなり、空洞部８を挟んだ両側における応力バランスがより変化し難くなる。
なお、硬化率の測定は、ＦＴ−ＩＲを用いた測定や蛍光測定などにより行うことができる
。また、針入度は、ＪＩＳＫ２２０７に規定の試験方法に準拠した方法で測定するこ
とができる。

特に、本実施形態では、第１の部分９１、第２の部分９２および第３の部分９３が同種
の材料（同じ樹脂材料）で構成されているため、充填材９の構成がより簡単なものとなる
と共に、第１の部分９１、第２の部分９２および第３の部分９３の硬化率の調整がより容
易となる。また、本実施形態では、第１の部分９１が凹部５５の全域を埋めるように配置
されているため、第３の部分９３を十分に受圧面５４１から遠ざけることができる。その
ため、受圧面５４１に気泡がより接触し難くなり、圧力検出精度の変動や低下をより低減
することができる。また、本実施形態では、第１の部分９１が凹部５５の全域を埋めるこ
とができる最小限に留められているため（図３に示すように、基板５の下面の全域を覆っ
ていないため、すなわち、下面の縁部を除く凹部５５の周囲だけを覆っているため）、圧
力が受圧面５４１へ伝達され難くなることが低減されている。

また、本実施形態では、第２の部分９２が第１の部分９１とほぼ同じ硬化率であるため
、空洞部８を挟んだ両側における応力バランスがより安定する。特に、本実施形態では、
第２の部分９２が平面視で天井部８１（空洞部８）を内包するように配置されているため
、上述した効果がより顕著なものとなる。ただし、第２の部分９２の硬化率としては、第
３の部分９３の硬化率よりも高ければ、第１の部分９１の硬化率と異なっていてもよい。
また、平面視で、天井部８１の一部（例えば縁部）が第２の部分９２からはみ出していて
もよい。

また、第１の部分９１は、脱泡処理が行われていることが好ましい。これにより、第１
の部分９１内の気泡を除去することができる。そのため、もともと第１の部分９１内にあ
る気泡が受圧面５４１に接触してしまうことを効果的に低減することができる。なお、脱
泡処理としては、特に限定されないが、例えば、後述する製造方法でも説明するような真
空引きを行う方法が挙げられる。

以上、圧力センサー１の構成について説明した。
なお、本実施形態では、第１の部分９１と第２の部分９２とが別体として形成され、互
いに離間しているが、例えば、第１の部分９１と第２の部分９２とが繋がっており（一体
化されており）、第１の部分９１と第２の部分９２とで圧力センサー素子３が覆われてい
てもよい。

次に、圧力センサー１の製造方法について説明する。
圧力センサー１の製造方法は、圧力センサー素子３、第１の硬化性樹脂９１Ａ、第２の
硬化性樹脂９２Ａおよび第３の硬化性樹脂９３Ａを用意する工程と、圧力センサー素子３
の受圧面５４１に第１の硬化性樹脂９１Ａを配置し、天井部８１に第２の硬化性樹脂９２
Ａを配置する工程と、第１の硬化性樹脂９１Ａおよび第２の硬化性樹脂９２Ａを硬化（半
硬化）させる工程と、パッケージ２に圧力センサー素子３を配置する工程と、パッケージ
２内に圧力センサー素子３、第１の硬化性樹脂９１Ａおよび第２の硬化性樹脂９２Ａを囲
むように第３の硬化性樹脂９３Ａを配置し、パッケージ２に配置されている第１の硬化性
樹脂９１Ａ、第２の硬化性樹脂９２Ａおよび第３の硬化性樹脂９３Ａを硬化（半硬化）さ
せる工程と、を含んでいる。

以下、詳細に説明するが、説明の便宜上、第１の硬化性樹脂９１Ａ、第２の硬化性樹脂
９２Ａおよび第３の硬化性樹脂９３Ａとしては、それぞれ、同じ熱硬化性樹脂を用いるも
のとし、製造に供する前の硬化率も互いに等しいものとする。

まず、図６（ａ）に示すように、圧力センサー素子３およびＩＣチップ４を可撓性配線
基板２５に接続する。

次に、図６（ｂ）に示すように、天井部８１を鉛直方向上側に向けた状態で天井部８１
上に第２の硬化性樹脂９２Ａを供給する。次に、図６（ｃ）に示すように、圧力センサー
素子３をひっくり返し、受圧面５４１（凹部５５の開口）を鉛直方向上側に向けた状態で
凹部５５内に凹部５５を埋め尽くす程度に第１の硬化性樹脂９１Ａを供給する。なお、圧
力センサー素子３をひっくり返した際に第２の硬化性樹脂９２Ａが滴下してしまう場合に
は、圧力センサー素子３をひっくり返す前に第２の硬化性樹脂９２Ａに熱を加えて滴下な
い程度に硬化させてもよい。ただし、その場合には、第１の部分９１と第２の部分９２の
硬化率が互いに異なるものとなる。

次に、受圧面５４１（凹部５５の開口）を鉛直方向上側に向けた状態で、圧力センサー
素子３を真空チャンバー内に配置して真空引きすることで、第１の硬化性樹脂９１Ａを脱
泡する。これにより、第１の硬化性樹脂９１Ａ内から気泡が除去される。次に、第１の硬
化性樹脂９１Ａおよび第２の硬化性樹脂９２Ａに同条件で熱を加えて第１の硬化性樹脂９
１Ａおよび第２の硬化性樹脂９２Ａを半硬化させる。例えば、第１の硬化性樹脂９１Ａお
よび第２の硬化性樹脂９２Ａがシリコーンオイル（硬化率０％）の場合、例えば、１５０
°×３０分の条件で半硬化させるのが好ましい。また、このときの第１の硬化性樹脂９１
Ａおよび第２の硬化性樹脂９２Ａの硬化率としては、特に限定されないが、例えば、２０
％以上、４０％以下程度とすることが好ましい。

次に、図７（ａ）に示すように、可撓性配線基板２５をベース２１とハウジング２２と
で挟み込み、これらを接着材で互いに接合する。これにより、パッケージ２内に、圧力セ
ンサー素子３およびＩＣチップ４が収容された状態なる。

次に、図７（ｂ）に示すように、パッケージ２の内部空間２８内に第３の硬化性樹脂９
３Ａを充填し、第３の硬化性樹脂９３Ａによって圧力センサー素子３およびＩＣチップ４
が囲まれた状態とする。

次に、第１の硬化性樹脂９１Ａ、第２の硬化性樹脂９２Ａおよび第３の硬化性樹脂９３
Ａに同条件で熱を加えて、第１の硬化性樹脂９１Ａ、第２の硬化性樹脂９２Ａおよび第３
の硬化性樹脂９３Ａを半硬化させる。第１の硬化性樹脂９１Ａ、第２の硬化性樹脂９２Ａ
および第３の硬化性樹脂９３Ａがシリコーンオイルの場合、例えば、１５０°×３０分の
条件で半硬化させることが好ましい。また、このときの第１の硬化性樹脂９１Ａおよび第
２の硬化性樹脂９２Ａの硬化率としては特に限定されないが、例えば、４０％以上、９０
％以下程度であるのが好ましく、第３の硬化性樹脂９３Ａの硬化率としては、例えば、１
０％以上、６０％以下程度であるのが好ましい。なお、第１の硬化性樹脂９１Ａ、第２の
硬化性樹脂９２Ａおよび第３の硬化性樹脂９３Ａは、同種の樹脂材料であるため、硬化時
間の等しい第１の硬化性樹脂９１Ａおよび第２の硬化性樹脂９２Ａの硬化率がほぼ等しく
なる。また、硬化時間の長い（硬化を２度行っている）第１の硬化性樹脂９１Ａおよび第
２の硬化性樹脂９２Ａの方が、硬化時間の短い（硬化を１度しか行っていない）第３の硬
化性樹脂９３Ａよりも硬化率が高くなる。これにより、第１の硬化性樹脂９１Ａからなる
第１の部分９１と、第２の硬化性樹脂９２Ａからなる第２の部分９２と、第３の硬化性樹
脂９３Ａからなる第３の部分９３と、を有する充填材９が得られる。
以上により、図８に示すように、圧力センサー１が製造される。

このような製造方法によれば、比較的簡単な方法で、圧力センサー１を製造することが
できる。特に、第１の硬化性樹脂９１Ａを硬化させる前に、第１の硬化性樹脂９１Ａを脱
泡する工程を含んでいるため、第１の部分９１内の気泡が除去され、より圧力検出精度の
高い圧力センサー１となる。なお、前述した製造方法において、第１の硬化性樹脂９１Ａ
、第２の硬化性樹脂９２Ａおよび第３の硬化性樹脂９３Ａを硬化させるのに先立って、第
３の硬化性樹脂９３Ａの脱泡を行ってもよい。これにより、第３の部分９３中の気泡を十
分に減らすことができる。

なお、本実施形態では、第１の硬化性樹脂９１Ａ、第２の硬化性樹脂９２Ａおよび第３
の硬化性樹脂９３Ａとして熱硬化性樹脂を用いているが、第１の硬化性樹脂９１Ａ、第２
の硬化性樹脂９２Ａおよび第３の硬化性樹脂９３Ａとしては、光硬化性樹脂を用いてもよ
い。この場合には、熱に替えて光（例えば、紫外線）を照射することで各硬化性樹脂に硬
化させることができる。

上述した実施形態では、硬化性樹脂の硬化率が１００％未満（例えば半硬化）であって
も「硬化する」と記述した。

＜第２実施形態＞
図９は、本発明の第２実施形態に係る圧力センサーの断面図である。

以下、圧力センサーの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点
を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第２実施形態は、パッケージ内での圧力センサー素子の向きが異なること以外は、前述
した第１実施形態と同様である。

図９に示すように、本実施形態の圧力センサー１では、圧力センサー素子３は、ダイア
フラム５４の受圧面５４１をパッケージ２の開口側に向けた姿勢でパッケージ２内に収容
されている。このような配置とすることで、受圧面５４１をパッケージ２の開口に近づけ
ることができるので、圧力センサー１に加わった圧力は、より効率的に受圧面５４１に作
用する。

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。

＜第３実施形態＞
図１０は、本発明の第３実施形態に係る圧力センサーの断面図である。

以下、圧力センサーの第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点
を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第３実施形態は、パッケージ内での圧力センサー素子およびＩＣチップの配置が異なる
こと以外は、前述した第１実施形態と同様である。

図１０に示すように、本実施形態の圧力センサー１では、圧力センサー素子３とＩＣチ
ップ４とが厚さ方向に重なって配置されている。これにより、圧力センサー１の平面的な
広がりを抑えることができ、圧力センサー１の小型化を図ることができる。なお、本実施
形態では、圧力センサー素子３をＩＣチップ４の上側に配置しているが、反対に、圧力セ
ンサー素子３をＩＣチップ４の下側に配置してもよい。

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。

［高度計］
次に、本発明の圧力センサーを備える高度計の一例について説明する。

図１１は、本発明の高度計の一例を示す斜視図である。
図１１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、圧力センサー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
。

［電子機器］
次に、本発明の圧力センサーを備える電子機器を適用したナビゲーションシステムにつ
いて説明する。

図１２は、本発明の電子機器の一例を示す正面図である。
図１２に示すように、ナビゲーションシステム３００には、図示しない地図情報と、Ｇ
ＰＳ（全地球測位システム：ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）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１と、所定の位置情報または進路情報を表示する表示部３
０１とを備えている。

このナビゲーションシステムによれば、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。高度情報を得ることにより、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、本実施形態に係るナビゲ
ーションシステム３００では、高度情報を圧力センサー１によって取得することができ、
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し、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。

なお、本発明の圧力センサーを備える電子機器としては、上記のものに限定されず、例
えば、パーソナルコンピューター、携帯電話、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。

［移動体］
次いで、本発明の圧力センサーを備える移動体について説明する。

図１３は、本発明の移動体の一例を示す斜視図である。
図１３に示すように、移動体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。このような移動体４００には、ナビゲーションシステム３０
０（圧力センサー１）が内蔵されている。

以上、本発明の圧力センサー、圧力センサーの製造方法、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。

また、前述した実施形態では、圧力センサーが有する圧力センサー部としてピエゾ抵抗
素子を用いたものについて説明したが、圧力センサー部としては、これに限定されず、例
えば、フラップ型の振動子を用いた構成や、櫛歯電極等の他のＭＥＭＳ振動子や、水晶振
動子等の振動素子を用いることもできる。

また、前述した実施形態では、配線部と圧力センサー素子およびＩＣチップとをフライ
ングリードで接続しているが、これらの接続方法としては、これに限定されず、例えば、
ボンディングワイヤーを介して接続してもよい。

また、前述した実施形態では、圧力センサーがＩＣチップを備えているが、ＩＣチップ
は、省略してもよい。

１……圧力センサー
１４、１５……固定部材
２……パッケージ
２１……ベース
２２……ハウジング
２３……基材
２３１……枠部
２３２……帯体
２３３……開口部
２４……配線
２４１……配線部
２４１ａ、２４１ｂ……フライングリード
２４５……配線部
２４５ａ……フライングリード
２５……可撓性配線基板
２６……接着剤層
２８……内部空間
３……圧力センサー素子
４……ＩＣチップ
４２……接続端子
５……基板
５１……半導体基板
５１１……第１のＳｉ層
５１２……ＳｉＯ_２層
５１３……第２のＳｉ層
５２……第１絶縁膜
５３……第２絶縁膜
５４……ダイアフラム
５４１……受圧面
５５……凹部
６……圧力センサー部
６０……ブリッジ回路
６１、６２、６３、６４……ピエゾ抵抗素子
７……素子周囲構造体
７１……層間絶縁膜
７２……配線層
７３……層間絶縁膜
７４……配線層
７４１……被覆層
７４２……細孔
７４３……接続端子
７５……表面保護膜
７６……封止層
８……空洞部
８１……天井部
９……充填材
９１……第１の部分
９１１……表面
９１Ａ……第１の硬化性樹脂
９２……第２の部分
９２Ａ……第２の硬化性樹脂
９３……第３の部分
９３Ａ……第３の硬化性樹脂
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……移動体
４０１……車体
４０２……車輪

Claims

受圧面を有するダイアフラムと、前記ダイアフラムに対して前記受圧面とは反対側に配
置されている圧力基準室とを有する圧力センサー素子と、
前記圧力センサー素子の周囲に配置されている硬化性樹脂と、を備え、
前記硬化性樹脂は、少なくとも前記受圧面に配置されている第１の部分と、少なくとも
前記圧力基準室に対して前記ダイアフラムとは反対側に配置されている第２の部分と、前
記第１の部分および前記第２の部分の周囲に配置されている第３の部分と、を有し、
前記第１の部分の硬化率および前記第２の部分の硬化率が、それぞれ、前記第３の部分
の硬化率よりも高いことを特徴とする圧力センサー。
前記第１の部分の硬化率と前記第２の部分の硬化率の差が、前記第１の部分の硬化率と
前記第３の部分の硬化率の差および前記第２の部分の硬化率と前記第３の部分の硬化率の
差よりも小さい請求項１に記載の圧力センサー。
前記第１の部分、前記第２の部分および前記第３の部分は、それぞれ、同種の樹脂材料
を含んでいる請求項１または２に記載の圧力センサー。
前記圧力センサー素子は、底面が前記受圧面である凹部を有し、
前記第１の部分は、前記凹部内で前記底面と繋がっている内側面に接続して配置されて
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。
前記硬化性樹脂は、熱により硬化する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の圧力セ
ンサー。
前記硬化性樹脂は、光により硬化する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の圧力セ
ンサー。
前記圧力センサー素子を収容するパッケージを有している請求項１ないし６のいずれか
１項に記載の圧力センサー。
前記パッケージは、開口を有し、
前記圧力センサー素子は、前記受圧面が前記開口とは異なる方向を向いて配置されてい
る請求項７に記載の圧力センサー。
前記第１の部分は、脱泡処理が行われている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の
圧力センサー。
受圧面を有するダイアフラムと、前記ダイアフラムに対して前記受圧面とは反対側に配
置されている圧力基準室とを有する圧力センサー素子、互いに同じ成分を含む第１の硬化
性樹脂、第２の硬化性樹脂および第３の硬化性樹脂を用意する工程と、
前記受圧面に前記第１の硬化性樹脂を配置し、前記圧力基準室に対して前記ダイアフラ
ムとは反対側に前記第２の硬化性樹脂を配置する工程と、
前記第１の硬化性樹脂および前記第２の硬化性樹脂を硬化させる工程と、
パッケージに前記圧力センサー素子を配置する工程と、
前記パッケージ内に前記圧力センサー素子、前記第１の硬化性樹脂および前記第２の硬
化性樹脂を囲むように前記第１の硬化性樹脂と同種の第３の硬化性樹脂を配置する工程と
、
前記パッケージに配置されている、前記第１の硬化性樹脂、前記第２の硬化性樹脂およ
び前記第３の硬化性樹脂を硬化させる工程と、
を含んでいることを特徴とする圧力センサーの製造方法。
前記第１の硬化性樹脂を硬化させる工程よりも前に、
前記受圧面に配置されている前記第１の硬化性樹脂を脱泡する工程を含んでいる請求項
１０に記載の圧力センサーの製造方法。
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の圧力センサーを備えることを特徴とする高度
計。
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の圧力センサーを備えることを特徴とする電子
機器。
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の圧力センサーを備えることを特徴とする移動
体。