JP2018004463A - 物理量センサー、高度計、電子機器および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成で、物理量センサー素子（機能素子）と回路素子の温度差（特に、環境温度が急激に変化した際の過渡的な温度差）を小さくすることのできる物理量センサー、この物理量センサー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】内部空間を有するパッケージと、前記内部空間内に位置する内側部分および前記パッケージの外側に位置する外側部分を備える配線を有する支持基板と、前記内部空間内で前記支持基板に支持され、温度検知部を有する回路素子と、前記内部空間内で前記支持基板または前記回路素子に支持されている物理量センサー素子と、前記内部空間内で、前記配線と前記物理量センサー素子とを接続する接続部と、を有することを特徴とする物理量センサー。
【選択図】図１

Description

本発明は、物理量センサー、高度計、電子機器および移動体に関するものである。

例えば、特許文献１には、水晶振動片（機能素子）と、水晶振動片を収容した振動片収容体と、熱伝導樹脂を介して振動片収容体の底面に配置され、水晶振動片の振動を制御する発振回路素子（回路素子）と、発振回路素子がフリップチップ実装された素子基板と、を有する圧電発振器が記載されている。このような圧電発振器では、発振回路素子の駆動により生じる熱が熱伝導樹脂を介して振動片収容体に伝わるようになっているため、短時間で発振回路素子と水晶振動片の温度差を小さくすることができる。そのため、発振回路素子によって水晶振動片に対する温度補正を適切に行うことができ、優れた発振特性を発揮することができる。

特開２０１０−２７８７１２号公報

しかしながら、特許文献１の圧電発振器では発振回路素子を素子基板にフリップチップ実装しなければならなかったり、発振回路素子と振動片収容体との間に熱伝導樹脂を配置しなければならなかったり、振動片収容体に導電性樹脂と熱的に接続される導電材料を埋設しなければならなかったりと、装置構成が複雑になってしまう。

本発明の目的は、比較的簡単な構成で、物理量センサー素子（機能素子）と回路素子の温度差（特に、環境温度が急激に変化した際の過渡的な温度差）を小さくすることのできる物理量センサー、この物理量センサー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。

このような目的は、下記の本発明により達成される。

本発明の物理量センサーは、内部空間を有するパッケージと、
前記内部空間内に位置する内側部分および前記パッケージの外側に位置する外側部分を備える配線を有する支持基板と、
前記内部空間内で前記支持基板に支持され、温度検知部を有する回路素子と、
前記内部空間内で前記支持基板または前記回路素子に支持されている物理量センサー素子と、
前記内部空間内で、前記配線と前記物理量センサー素子とを接続する接続部と、を有することを特徴とする。
これにより、比較的簡単な構成で、物理量センサー素子と回路素子の温度差（特に、環境温度が急激に変化した際の過渡的な温度差）を小さくすることのできる物理量センサーが得られる。

本発明の物理量センサーでは、前記配線は、前記回路素子と電気的に接続されていることが好ましい。
これにより、装置構成の簡易化を図ることができる。

本発明の物理量センサーでは、前記配線は、前記回路素子のグランド配線または電源配線であることが好ましい。
これにより、物理量センサー素子へのノイズの混入が低減される。

本発明の物理量センサーでは、前記物理量センサー素子は、前記支持基板に対して浮遊した状態で支持されていることが好ましい。
これにより、物理量センサー素子に応力が伝わり難くなる。そのため、物理量検出精度が向上する。

本発明の物理量センサーでは、前記支持基板の平面視で、前記回路素子および前記物理量センサー素子は、並設されており、
前記回路素子および前記物理量センサー素子のうちの熱容量の小さい方が前記外側部分側に位置していることが好ましい。
これにより、回路素子と物理量センサー素子の温度差（特に、環境温度が急激に変化した際の過渡的な温度差）を小さくすることができる。

本発明の物理量センサーでは、前記物理量センサー素子は、前記接続部が接続されている端子を有し、
前記端子は、前記物理量センサー素子が有するセンサー部から電気的に絶縁されていることが好ましい。
これにより、物理量センサー素子と接続部との接合強度を高めることができると共に、配線とセンサー部との電気的な接続を防止することができる。

本発明の物理量センサーでは、前記接続部は、ボンディングワイヤーであることが好ましい。
これにより、接続部の構成の簡易化を図ることができる。

本発明の物理量センサーでは、前記回路素子および前記物理量センサー素子を覆う充填部を有することが好ましい。
これにより、回路素子および物理量センサー素子を衝撃や水分から保護することができる。

本発明の高度計は、本発明の物理量センサー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。

本発明の電子機器は、本発明の物理量センサー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。

本発明の移動体は、本発明の物理量センサー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。

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支持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センサー部を示す平面図である。 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１に示す圧力センサーの変形例を示す平面図である。 図１に示す圧力センサーの変形例を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る圧力センサーが有する支持基板の平面図である。 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。 図９に示す圧力センサーが有する支持基板の平面図である。 本発明の第４実施形態に係る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。 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、本発明の物理量センサー、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実施形態に係る物理量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センサー部を示す平面図である。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および図７は、それぞれ、図１に示す圧力センサーの変形例を示す平面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。

物理量センサーとしての圧力センサー１は、図１、図２に示すように、内部空間Ｓを有するパッケージ２と、内部空間Ｓ内に位置する内側部分３３１およびパッケージ２の外側に位置する外側部分３３２を備える配線３３を有する支持基板３と、内部空間Ｓ内で支持基板３に支持され、温度検知部４１を有する回路素子４と、内部空間Ｓ内で支持基板３に支持されている物理量センサー素子としての圧力センサー素子５と、内部空間Ｓ内で、配線３３の内側部分３３１と圧力センサー素子５とを接続する接続部６と、回路素子４および圧力センサー素子５を覆うように内部空間Ｓに配置されている充填部７と、を有している。このような構成の圧力センサー１によれば、比較的簡単な構成で、圧力センサー素子５と回路素子４の温度差（特に、環境温度が急激に変化した際の過渡的な温度差）を小さくすることができる。以下、このような圧力センサー１について詳細に説明する。

［パッケージ］
図１に示すように、パッケージ２は、ベース２１およびハウジング２２を有し、ベース２１およびハウジング２２が支持基板３を挟み込むようにして互いに接着層２３を介して接合されている。このようにして形成されているパッケージ２は、ハウジング２２の上端部に形成された開口２４と、開口２４に連通する内部空間Ｓと、を有している。

これらベース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、各種セラミックスを用いることが特に好ましい。

以上、パッケージ２について説明したが、パッケージ２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。

［支持基板］
図１に示すように、支持基板３は、ベース２１およびハウジング２２の間に挟まれており、内部空間Ｓ内からパッケージ２の外側に引き出されて配置されている。また、支持基板３は、回路素子４および圧力センサー素子５を支持すると共に、回路素子４および圧力センサー素子５を電気的に接続している。このような支持基板３は、図２に示すように、可撓性を有する基材３１と、基材３１に配置された複数の配線を備える配線群３２と、を有している。

基材３１は、開口３１１ａを有する枠状の基部３１１と、基部３１１から延出する帯状の帯体３１２と、を有している。そして、基部３１１の外縁部においてベース２１とハウジング２２とに挟まれ、帯体３１２がパッケージ２の外側に延出している。このような基材３１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３１が可撓性を有しているが、基材３１の全部または一部は、硬質であってもよい。

基材３１の平面視で、回路素子４および圧力センサー素子５は、開口３１１ａの内側に位置し、さらには、基材３１のパッケージ２の外側への引出し方向（図２中横方向）に沿って並設されている。また、回路素子４は、ボンディングワイヤーＢＷ１、ＢＷ２を介して基材３１に吊られ、支持基板３から浮遊した状態で支持基板３に支持されており、圧力センサー素子５は、ボンディングワイヤーＢＷ３、ＢＷ４を介して基材３１に吊られ、支持基板３に対して浮遊した状態で支持基板３に支持されている。このように、回路素子４および圧力センサー素子５が支持基板３に対して浮遊した状態で支持されることで、支持基板３から回路素子４や圧力センサー素子５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。また、支持基板３、回路素子４および圧力センサー素子の電気的な接続が容易となる。なお、ボンディングワイヤーＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ３、ＢＷ４は、それぞれ、例えば、金、アルミニウム、銅等の金属材料で構成することができる。

配線群３２は、回路素子４と電気的に接続され、パッケージ２の外側まで引き出された複数の配線３３と、回路素子４と圧力センサー素子５とを電気的に接続する複数の配線３４と、を有している。これら配線３３、３４は、例えば、ニッケル、アルミニウム等の下地層に、金、銀、銅等のめっき層を積層した構成とすることができる。

複数の配線３３は、それぞれ、内部空間Ｓ内に位置する内側部分３３１およびパッケージ２の外側に位置する外側部分３３２を備えており、内側部分３３１の端部において、ボンディングワイヤーＢＷ１を介して回路素子４と電気的に接続されている。このような複数の配線３３の外側部分３３２において外部装置と電気的な接続を行うことで、簡単に、前記外部装置と回路素子４とを電気的に接続することができる。一方、複数の配線３４は、それぞれ、内部空間Ｓ内で引き回されており、一端部において、ボンディングワイヤーＢＷ２を介して回路素子４と電気的に接続され、他端部において、ボンディングワイヤーＢＷ３を介して圧力センサー素子５と電気的に接続されている。

［圧力センサー素子］
図３に示すように、圧力センサー素子５は、受圧により撓み変形するダイアフラム５１５を有する基板５１と、ダイアフラム５１５の上面（一方の面）側に配置されている圧力基準室Ｓ１と、基板５１と共に圧力基準室Ｓ１を形成する周囲構造体５２と、ダイアフラム５１５に配置されているセンサー部５３と、を有している。

基板５１は、第１シリコン層５１１と、第１シリコン層５１１の上側に配置された第２シリコン層５１３と、第１、第２シリコン層５１１、５１３の間に配置された酸化シリコン層５１２と、を有するＳＯＩ基板で構成されている。ただし、基板５１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５１５が設けられている。このダイアフラム５１５は、その下面に開放する有底の凹部を設けることで形成されている。そして、ダイアフラム５１５の下面が受圧面５１５ａとなっている。

このような基板５１の上面には、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）で構成された第１絶縁膜５５１と、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）で構成された第２絶縁膜５５２と、ポリシリコンで構成された第３絶縁膜５５３と、がこの順で積層されている。

センサー部５３は、図４に示すように、ダイアフラム５１５の上面に配置された４つのピエゾ抵抗素子５３１、５３２、５３３、５３４を有している。そして、ピエゾ抵抗素子５３１、５３２、５３３、５３４は、配線５３５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５３０（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５３０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５３０は、ダイアフラム５１５の撓みに基づくピエゾ抵抗素子５３１、５３２、５３３、５３４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５１５が受けた圧力を検出することができる。

このようなピエゾ抵抗素子５３１、５３２、５３３、５３４は、それぞれ、例えば、第２シリコン層５１３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５３５は、例えば、第２シリコン層５１３に、ピエゾ抵抗素子５３１、５３２、５３３、５３４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。

圧力基準室Ｓ１は、ダイアフラム５１５の上側に位置しており、基板５１と周囲構造体５２とに囲まれることで形成されている。このような圧力基準室Ｓ１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、圧力センサー素子５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、利便性の高い圧力センサー素子５となる。ただし、圧力基準室Ｓ１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。

周囲構造体５２は、基板５１との間に圧力基準室Ｓ１を形成している。このような周囲構造体５２は、基板５１上に配置された層間絶縁膜５２１と、層間絶縁膜５２１上に配置された配線層５２２と、配線層５２２および層間絶縁膜５２１上に配置された層間絶縁膜５２３と、層間絶縁膜５２３上に配置された配線層５２４と、配線層５２４および層間絶縁膜５２３上に配置された表面保護膜５２５と、配線層５２４および表面保護膜５２５上に配置された封止層５２６と、を有している。

配線層５２２は、圧力基準室Ｓ１を囲んで配置された枠状の配線部５２２１と、センサー部５３の配線５３５と接続された配線部５２２９と、を有している。同様に、配線層５２４は、圧力基準室Ｓ１を囲んで配置された枠状の配線部５２４１と、配線５３５と接続された配線部５２４９と、を有している。そして、センサー部５３は、これら配線部５２２９、５２４９によって周囲構造体５２の上面に引き出されている。

また、配線層５２４は、圧力基準室Ｓ１の天井に位置し、配線部５２４１と一体形成された被覆層５２４４を有している。また、この被覆層５２４４には圧力基準室Ｓ１の内外を連通する複数の貫通孔５２４５が配置されている。複数の貫通孔５２４５は、製造途中まで圧力基準室Ｓ１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。

そして、被覆層５２４４上には封止層５２６が配置されており、この封止層５２６によって貫通孔５２４５が封止され、気密的な圧力基準室Ｓ１が形成されている。

表面保護膜５２５は、周囲構造体５２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５２５は、被覆層５２４４の貫通孔５２４５を塞がないように、層間絶縁膜５２３および配線層５２４上に配置されている。

また、表面保護膜５２５上には複数の端子５４が設けられている。図２に示すように、複数の端子５４には、センサー部５３と電気的に接続され、かつ、ボンディングワイヤーＢＷ３が接続された４つの接続端子５４１と、センサー部５３と電気的に接続されておらず（すなわち、センサー部５３と電気的に絶縁されており）、かつ、ボンディングワイヤーＢＷ４を介して配線３３に接続された１つのダミー端子５４２と、が含まれている。すなわち、圧力センサー素子５は、ボンディングワイヤーＢＷ４（接続部）が接続されているダミー端子５４２（端子）を有し、ダミー端子５４２は、圧力センサー素子５が有するセンサー部５３から電気的に絶縁されている。このようなダミー端子５４２を設けることで、圧力センサー素子５とボンディングワイヤーＢＷ４との接合強度を高めることができる。なお、前述したように、ダミー端子５４２はセンサー部５３と電気的に絶縁されているため、ボンディングワイヤーＢＷ４およびダミー端子５４２を介する配線３３とセンサー部５３との導通が防止されている。

このような周囲構造体５２のうち、層間絶縁膜５２１、５２３としては、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）等の絶縁膜を用いることができる。また、配線層５２２、５２４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５２６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５２５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。

このような構成の圧力センサー素子５は、ダイアフラム５１５の受圧面５１５ａを下側（開口２４と反対側）に向けて配置されている。

以上、圧力センサー素子５について説明したが、圧力センサー素子５は、圧力を検出することができれば、特に限定されない。

［回路素子］
回路素子４には、例えば、ブリッジ回路５３０に電圧を供給するための駆動回路や、ブリッジ回路５３０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受け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（ＳＰＩ、Ｉ^２Ｃ等）に変換して出力する出力回路等が形成されている。

また、図１に示すように、回路素子４は、ブリッジ回路５３０からの出力を温度補償するための温度検知部４１（温度センサー）を有している。温度検知部４１の構成としては、特に限定されず、例えば、温度により抵抗値が変化するピエゾ抵抗素子を有する構成とすることができる。

［充填部］
図１に示すように、充填部７は、内部空間Ｓ内に位置し、回路素子４および圧力センサー素子５を覆っている。このような充填部７により、回路素子４および圧力センサー素子５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、落下衝撃などの圧力以外の応力）が回路素子４および圧力センサー素子５に伝わり難くなる。

また、充填部７は、液状またはゲル状の充填材で構成することができ、回路素子５および圧力センサー素子５の過剰な変位を抑制することができる点で、特にゲル状の充填材で構成するのが好ましい。このような充填部７によれば、回路素子４および圧力センサー素子５を水分から効果的に保護することができると共に、圧力を効率的に圧力センサー素子５へ伝達することができる。このような充填部７を構成する充填材としては、特に限定されず、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、このような充填部７は、軟質であるため、支持基板３から回路素子４および圧力センサー素子５への前述した応力伝達抑制効果には悪影響を与えない。

［接続部］
図２に示すように、接続部６は、前述したボンディングワイヤーＢＷ４で構成されており、支持基板３が有する複数の配線３３のうちの１本と、圧力センサー素子５のダミー端子５４２と、に接続されている。そのため、ダミー端子５４２と１本の配線３３とがボンディングワイヤーＢＷ４を介して電気的かつ熱的に接続されている。このように、接続部６をボンディングワイヤーＢＷ４とすることで、接続部６の構成の簡易化を図ることができると共に、ワイヤーボンディング技術によって、接続部６を比較的簡単に配置することができる。また、ダミー端子５４２と配線３３とを直接かつより短い距離で接続することができ、ダミー端子５４２と配線３３との間の熱の移動をより効率的に行うことができる。

上述のように、配線３３とダミー端子５４２（圧力センサー素子５）とをボンディングワイヤーＢＷ４で熱的に接続することで次の効果を発揮することができる。圧力センサー１では、各配線３３がパッケージ２の外側に露出している。回路素子４は、これら複数の配線３３と接続されているため、圧力センサー１が配置されている雰囲気の熱が伝わり易い。一方、圧力センサー素子５は、配線３３と接続されていないため、圧力センサー１が配置されている雰囲気の熱が回路素子４と比較して伝わり難い。そのため、例えば、雰囲気の温度が急峻に変化すると、回路素子４の温度が圧力センサー素子５の温度よりも短時間で変化し、回路素子４および圧力センサー素子５の過渡的な温度差（雰囲気温度と釣り合う温度まで変化している最中の温度差）が大きくなるおそれがある。このように過渡的な温度差が大きくなってしまうと、圧力センサー素子５からの検出信号を回路素子４によって精度よく温度補償することができなくなり、圧力検出精度が悪化するおそれがある。そこで、本実施形態では、配線３３とダミー端子５４２とをボンディングワイヤーＢＷ４を介して熱的に接続し、雰囲気の熱を圧力センサー素子５に伝わり易くすることで、前述した過渡的な温度差を小さく抑えている。これにより、圧力検知精度の低下を低減することができ、信頼性の高い圧力センサー１が得られる。

ここで、前述したように本実施形態では、回路素子４と電気的に接続された配線３３にボンディングワイヤーＢＷ４を接続している。そのため、例えば、圧力センサー素子５に熱を伝えるための配線を配線３３と別途設ける必要がなく、圧力センサー１の装置構成の簡易化を図ることができる。ただし、ボンディングワイヤーＢＷ４を接続する配線としては、これに限定されず、配線３３とは別に、内部空間Ｓの内側とパッケージ２の外側とに跨り、回路素子４とは絶縁した状態で配置された配線であってもよい。

また、複数の配線３３のうちボンディングワイヤーＢＷ４が接続される配線３３は、回路素子４のグランド配線（グランドに接続される配線）または電源配線（電源電圧が印加される配線）であることが好ましい。これにより、ダミー端子５４２を安定した電位にすることができ、ダミー端子５４２からセンサー部５３へのノイズの混入を低減することができる。

また、前述したように本実施形態では、支持基板３の平面視で（支持基板３の一方の面の法線方向から見て）、回路素子４および圧力センサー素子５が並設されている。より具体的には、回路素子４および圧力センサー素子５が配線３３の内側部分３３１と外側部分３３２の並び方向（図２中横方向）に沿って並んで配置されている。さらには、回路素子４および圧力センサー素子５のうちの熱容量の小さい方が配線３３の外側部分３３２側（帯体３１２側）に位置している。すなわち、本実施形態では、圧力センサー素子５の熱容量が回路素子４の熱容量よりも小さく、圧力センサー素子５が回路素子４よりも配線３３の外側部分３３２側（帯体３１２側）に位置している。これにより、圧力センサー素子５とパッケージ２の外部との間の熱経路を短くすることができ、圧力センサー素子５が雰囲気温度によって温度変化し易くなる。そのため、回路素子４と圧力センサー素子５の過渡的な温度差を小さくすることができる。

以上、第１実施形態の圧力センサー１について説明した。なお、上述の構成ではボンディングワイヤーＢＷ４が１本であったが、ボンディングワイヤーＢＷ４の数としては、特に限定されず、２本以上であってもよい。この場合、例えば、ボンディングワイヤーＢＷ４の数に合わせてダミー端子５４２を配置し、図６に示すように、全てのボンディングワイヤーＢＷ４を１本の配線３３と接続してもよいし、図７に示すように、異なる配線３３と接続してもよい。また、図７に示す構成の場合は、ボンディングワイヤーＢＷ４を接続する配線として、グランド配線と電源配線とを用いることが好ましい。なお、ボンディングワイヤーＢＷ４の本数は、圧力センサー素子５への熱の伝達具合に応じて適宜設定すればよい。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
図８は、本発明の第２実施形態に係る圧力センサーが有する支持基板の平面図である。

以下、第２実施形態の圧力センサーについて、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。

第２実施形態の圧力センサーは、支持基板が有する配線の構成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。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。

図８に示すように、本実施形態の圧力センサー１では、回路素子４と圧力センサー素子５とを電気的に接続する複数の配線３４のうちの１本が、内部空間Ｓ内に位置に位置する内側部分３４１およびパッケージ２の外側に位置する外側部分３４２を備えている。そして、この配線３４の内側部分３４１と圧力センサー素子５のダミー端子５４２とがボンディングワイヤーＢＷ４を介して接続されている。なお、ボンディングワイヤーＢＷ４を接続する配線３４としては、ブリッジ回路５３０のグランド配線（グランドに接続される配線）または電源配線（駆動電圧ＡＶＤＣが印加される配線）であることが好ましい。これにより、ダミー端子５４２を安定した電位にすることができ、ダミー端子５４２からセンサー部５３へのノイズの混入を低減することができる。

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＞
次に、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーについて説明する。

図９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。図１０は、図９に示す圧力センサーが有する支持基板の平面図である。

以下、第３実施形態の圧力センサーについて、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。

第３実施形態の圧力センサーは、圧力センサー素子の支持方法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。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。

図９および図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５は、内部空間Ｓ内で回路素子４に支持されている。具体的には、圧力センサー素子５は、平面視（ダイアフラム５１５の受圧面５１５ａの法線方向から見て）で、回路素子４と重なって位置し、ボンディングワイヤーＢＷ３を介して回路素子４から浮遊した状態で回路素子４に支持されている。このように、回路素子４と圧力センサー素子５とを重ねて配置することで、圧力センサー１の小型化を図ることができる。

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。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る物理量センサーについて説明する。

図１１は、本発明の第４実施形態に係る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。

以下、第４実施形態の圧力センサーについて、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。

第４実施形態の圧力センサーは、圧力センサー素子の構成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。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。

図１１に示すように、本実施形態の圧力センサー１が有する圧力センサー素子５は、ダイアフラム５１５を有する基板５１と、ダイアフラム５１５に配置されたピエゾ抵抗素子を有するセンサー部５３と、基板５１の下面に接合され、基板５１との間に圧力基準室Ｓ１を形成するベース基板５９と、を有している。なお、ベース基板５９としては、例えば、シリコン基板、ガラス基板、セラミックス基板等を用いることができる。なお、ベース基板５９は、圧力基準室Ｓ１を介してダイアフラム５１５と対向している部分が差圧（圧力基準室Ｓ１の圧力と環境圧力との差）で変形しないように、ダイアフラム５１５に対して十分に厚くなっている。

このような第４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５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る高度計について説明する。
図１２は、本発明の高度計の一例を示す斜視図である。

図１２に示す高度計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、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、他にも現在時刻、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、検出精度に優れる圧力センサー１を有しているため、高い信頼性を発揮することができる。

なお、このような高度計２００は、防水性を備えていれば、例えば、ダイビング、フリーダイビング用の水深計としても利用可能となる。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る電子機器について説明する。
図１３は、本発明の電子機器の一例を示す正面図である。

図１３に示す電子機器は、圧力センサー１を備えたナビゲーションシステム３００である。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。

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、圧力センサー１によって高度情報を取得することができる。そのため、一般道路から高架道路へ進入する（またはこの逆）こと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、検出精度に優れる圧力センサー１を有しているため、高い信頼性を発揮することができる。

なお、本発明の物理量センサー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、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、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）、フライトシミュレーター等に適用することができる。

＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態に係る移動体について説明する。
図１４は、本発明の移動体の一例を示す斜視図である。

図１４に示す移動体は、圧力センサー１を備えた自動車４００である。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は、検出精度に優れる圧力センサー１を有しているため、高い信頼性を発揮することができる。

以上、本発明の物理量センサー、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、圧力センサー素子が有する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、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、物理量センサー素子として圧力センサー素子を用いた構成について説明したが、物理量センサー素子としては物理量を検出することができれば圧力センサー素子に限定されず、例えば、加速度センサー素子、角速度センサー素子等であってもよい。

また、前述した実施形態では、接続部がボンディングワイヤーで構成された構成について説明したが、接続部の構成としてはこれに限定されず、例えば、リード等で構成されていてもよい。

１…圧力センサー、２…パッケージ、２１…ベース、２２…ハウジング、２３…接着層、２４…開口、３…支持基板、３１…基材、３１１…基部、３１１ａ…開口、３１２…帯体、３２…配線群、３３…配線、３３１…内側部分、３３２…外側部分、３４…配線、３４１…内側部分、３４２…外側部分、４…回路素子、４１…温度検知部、５…圧力センサー素子、５１…基板、５１１…第１シリコン層、５１２…酸化シリコン層、５１３…第２シリコン層、５１５…ダイアフラム、５１５ａ…受圧面、５２…周囲構造体、５２１…層間絶縁膜、５２２…配線層、５２２１…配線部、５２２９…配線部、５２３…層間絶縁膜、５２４…配線層、５２４１…配線部、５２４４…被覆層、５２４５…貫通孔、５２４９…配線部、５２５…表面保護膜、５２６…封止層、５３…センサー部、５３０…ブリッジ回路、５３１、５３２、５３３、５３４…ピエゾ抵抗素子、５３５…配線、５４…端子、５４１…接続端子、５４２…ダミー端子、５９…ベース基板、５５１…第１絶縁膜、５５２…第２絶縁膜、５５３…第３絶縁膜、６…接続部、７…充填部、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、ＡＶＤＣ…駆動電圧、ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ３、ＢＷ４…ボンディングワイヤー、Ｓ…内部空間、Ｓ１…圧力基準室

Claims (11)

1. 内部空間を有するパッケージと、
   前記内部空間内に位置する内側部分および前記パッケージの外側に位置する外側部分を備える配線を有する支持基板と、
   前記内部空間内で前記支持基板に支持され、温度検知部を有する回路素子と、
   前記内部空間内で前記支持基板または前記回路素子に支持されている物理量センサー素子と、
   前記内部空間内で、前記配線と前記物理量センサー素子とを接続する接続部と、を有することを特徴とする物理量センサー。
2. 前記配線は、前記回路素子と電気的に接続されている請求項１に記載の物理量センサー。
3. 前記配線は、前記回路素子のグランド配線または電源配線である請求項２に記載の物理量センサー。
4. 前記物理量センサー素子は、前記支持基板に対して浮遊した状態で支持されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の物理量センサー。
5. 前記支持基板の平面視で、前記回路素子および前記物理量センサー素子は、並設されており、
   前記回路素子および前記物理量センサー素子のうちの熱容量の小さい方が前記外側部分側に位置している請求項４に記載の物理量センサー。
6. 前記物理量センサー素子は、前記接続部が接続されている端子を有し、
   前記端子は、前記物理量センサー素子が有するセンサー部から電気的に絶縁されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の物理量センサー。
7. 前記接続部は、ボンディングワイヤーである請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサー。
8. 前記回路素子および前記物理量センサー素子を覆う充填部を有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の物理量センサー。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサーを有することを特徴とする高度計。
10. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサーを有することを特徴とする電子機器。
11. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサーを有することを特徴とする移動体。

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