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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-24
(45)【発行日】2024-10-02
(54)【発明の名称】圧力センサ素子及び圧力センサ
(51)【国際特許分類】
G01L 9/00 20060101AFI20240925BHJP
H01L 29/84 20060101ALI20240925BHJP
【ＦＩ】
G01L9/00 305A
H01L29/84 Z
H01L29/84 B
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2023545148
(86)(22)【出願日】2022-07-20
(86)【国際出願番号】 JP2022028239
(87)【国際公開番号】W WO2023032501
(87)【国際公開日】2023-03-09
【審査請求日】2024-01-18
(31)【優先権主張番号】P 2021141346
(32)【優先日】2021-08-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(74)【代理人】
【識別番号】100189555
【弁理士】
【氏名又は名称】徳山 英浩
(72)【発明者】
【氏名】太田 麻里
(72)【発明者】
【氏名】吉田 康一
(72)【発明者】
【氏名】濱▲崎▼ 良平
【審査官】井亀 諭
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３１７５０８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００６－３４３１１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－３５４１０５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｌ ７／００－２３／３２
Ｇ０１Ｌ ２７／００－２７／０２
Ｈ０１Ｌ ２９／８４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ダイアフラム部を有するメンブレンと、前記メンブレンと厚み方向に対向する基板と、
前記メンブレン及び前記基板の間に位置し、前記メンブレン及び前記基板に接合された環状のガード部と、
前記メンブレン、前記基板、及び前記ガード部によって形成された密閉空間に配置され、前記メンブレンと接合し且つ前記基板及び前記ガード部から離れたベース部と、を備え、
前記ベース部の面のうち前記メンブレンを向く面の一部は、静電容量を形成するための圧力基準室を介して前記メンブレンの前記ダイアフラム部と対向し、
前記ベース部は、前記ベース部の面のうち前記メンブレンを向く面の一部以外の部分において前記メンブレンと接合し、
前記厚み方向が深さ方向となる１つまたは複数のトレンチが少なくとも前記ガード部に形成され、
前記トレンチの少なくとも１つは、前記メンブレンを前記厚み方向に貫通して少なくとも前記ガード部の内部まで達する圧力センサ素子。
【請求項2】
前記ガード部の前記メンブレン側及び前記ガード部の前記基板側の少なくとも一方に厚み方向の隙間部が形成され、前記ガード部の前記メンブレン側に形成された前記隙間部は、前記厚み方向から見て前記密閉空間から外側へ向けて形成されており、
前記ガード部の前記基板側に形成された前記隙間部は、前記厚み方向から見て前記トレンチから内側へ向けて形成されている請求項１に記載の圧力センサ素子。
【請求項3】
前記ガード部の外側面に、前記トレンチの少なくとも１つと連通する溝部が形成されている請求項１または２に記載の圧力センサ素子。
【請求項4】
複数の前記トレンチが少なくとも前記ガード部に形成され、複数の前記トレンチのうち前記厚み方向から見て隣り合う２つのトレンチが互いに前記厚み方向にずれて形成されていることによって、前記ガード部及び前記メンブレンの少なくとも一部は、前記ガード部の前記基板との接合部から前記メンブレンの前記ベース部との接合部まで、前記厚み方向に蛇行するように延びている請求項１または２に記載の圧力センサ素子。
【請求項5】
前記基板は、前記ベース部と対向する面に、前記ベース部へ向けて突出した凸部を備える請求項１または２に記載の圧力センサ素子。
【請求項6】
前記ベース部の面のうち前記圧力基準室に面する面に前記圧力基準室と連通するベーストレンチが形成されている請求項１または２に記載の圧力センサ素子。
【請求項7】
前記圧力基準室は、前記密閉空間と連通する請求項１または２に記載の圧力センサ素子。
【請求項8】
前記ベース部は、第１電極と、前記第１電極と離れた第２電極とを備え、前記第１電極は、前記圧力基準室に面し、
前記第２電極は、絶縁部材を介して前記メンブレンと接合されている請求項１または２に記載の圧力センサ素子。
【請求項9】
前記ガード部は、前記基板と電気的に接続されている請求項１または２に記載の圧力センサ素子。
【請求項10】
請求項１または２に記載の圧力センサ素子と、前記圧力センサ素子が実装された実装面を有する実装板と、
前記実装板の実装面に設けられ、前記圧力センサ素子を覆い、前記ダイアフラム部を露出させる露出穴が形成された樹脂パッケージと、を備える圧力センサ。
【請求項11】
前記圧力センサ素子は、前記ベース部を外部と電気的に接続させるためのパッドを更に備え、前記厚み方向から見て、前記パッドは、前記トレンチに対して前記ベース部の反対側に位置している請求項１０に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、外部からの圧力を感知する圧力センサ素子、及び当該圧力センサ素子を備える圧力センサに関する。
【背景技術】
【0002】
圧力センサ素子のうち、微小な圧力を感知するものは、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ、微小電気機械システム）で構成されることがある。
【0003】
ＭＥＭＳで構成された圧力センサ素子は、外部からの圧力を検知するための検知部と、検知部の周囲に設けられた周囲部とを備えている。この場合、圧力センサ素子の外部から周囲部へ作用した衝撃が検知部へ及ぶことによって、検知部が破損するおそれがある。
【0004】
特許文献１に開示された圧力センサは、検知部と周囲部との間の大部分が溝によって隔てられており、検知部と周囲部の一部のみがアームによって連結されている。これにより、周囲部へ付加された衝撃が検知部へ及ぶことが低減されている。
【0005】
また、特許文献１に開示された圧力センサは、検知部の上方に蓋部を備えている。これにより、水等の異物が検知部へ付着することが抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２５３４７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献１に開示された圧力センサでは、検知部と周囲部がアームによって連結されているため、周囲部等の圧力センサ内で生じた応力がアームを介して検知部へ作用するおそれがある。これにより、検知部の検知精度が低下するおそれがある。
【0008】
また、特許文献１に開示された圧力センサでは、検知部を外部と連通させるための通気口が蓋部に形成されている。そのため、水等の異物が通気口を介して圧力センサの内部に進入して、検知部に付着するおそれがある。これにより、検知部の検知精度が低下するおそれがある。
【0009】
従って、本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、応力及び異物による検知精度への影響を低くすることができる圧力センサ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明の一態様に係る圧力センサ素子は、
ダイアフラム部を有するメンブレンと、
前記メンブレンと厚み方向に対向する基板と、
前記メンブレン及び前記基板の間に位置し、前記メンブレン及び前記基板に接合された環状のガード部と、
前記メンブレン、前記基板、及び前記ガード部によって形成された密閉空間に配置され、前記メンブレンと接合し且つ前記基板及び前記ガード部から離れたベース部と、を備え、
前記ベース部の面のうち前記メンブレンを向く面の一部は、静電容量を形成するための圧力基準室を介して前記メンブレンの前記ダイアフラム部と対向し、
前記ベース部は、前記ベース部の面のうち前記メンブレンを向く面の一部以外の部分において前記メンブレンと接合し、
前記厚み方向が深さ方向となる１つまたは複数のトレンチが少なくとも前記ガード部に形成され、
前記トレンチの少なくとも１つは、前記メンブレンを前記厚み方向に貫通して少なくとも前記ガード部の内部まで達する。
本発明の一態様に係る圧力センサ素子は、
ダイアフラム部を有するメンブレンと、
前記メンブレンと厚み方向に対向する基板と、
前記メンブレン及び前記基板の間に位置し、前記メンブレン及び前記基板に接合された環状のガード部と、
前記メンブレン、前記基板、及び前記ガード部によって形成された密閉空間に配置され、前記メンブレンと接合し且つ前記基板及び前記ガード部から離れたベース部と、を備え、
前記ベース部の面のうち前記メンブレンを向く面の一部は、静電容量を形成するための圧力基準室を介して前記メンブレンの前記ダイアフラム部と対向し、
前記ベース部は、前記ベース部の面のうち前記メンブレンを向く面の一部以外の部分において前記メンブレンと接合し、
前記厚み方向が深さ方向となる１つまたは複数のトレンチが少なくとも前記ガード部に形成され、
前記トレンチの少なくとも１つは、前記メンブレンを前記厚み方向に貫通して少なくとも前記ガード部の内部まで達する。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、応力及び異物による検知精度への影響を低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の第１実施形態に係る圧力センサの縦断面図。
【図2】圧力センサ素子の縦断面図。
【図5】本発明の第１実施形態に係る圧力センサの変形例の縦断面図。
【図8】本発明の第２実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子からメンブレン及び第１絶縁層を除いたものの平面図。
【図9】本発明の第３実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子の縦断面図。
【図10】本発明の第４実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子の縦断面図。
【図11】本発明の第５実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子の縦断面図。
【図12】本発明の第６実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子の縦断面図。
【図13】本発明の第７実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の一態様に係る圧力センサ素子は、
ダイアフラム部を有するメンブレンと、
前記メンブレンと厚み方向に対向する基板と、
前記メンブレン及び前記基板の間に位置し、前記メンブレン及び前記基板に接合された環状のガード部と、
前記メンブレン、前記基板、及び前記ガード部によって形成された密閉空間に配置され、前記メンブレンと接合し且つ前記基板及び前記ガード部から離れたベース部と、を備え、
前記ベース部の面のうち前記メンブレンを向く面の一部は、静電容量を形成するための圧力基準室を介して前記メンブレンの前記ダイアフラム部と対向し、
前記ベース部は、前記ベース部の面のうち前記メンブレンを向く面の一部以外の部分において前記メンブレンと接合し、
前記厚み方向が深さ方向となる１つまたは複数のトレンチが少なくとも前記ガード部に形成され、
前記トレンチの少なくとも１つは、前記メンブレンを前記厚み方向に貫通して少なくとも前記ガード部の内部まで達する。
ダイアフラム部を有するメンブレンと、
前記メンブレンと厚み方向に対向する基板と、
前記メンブレン及び前記基板の間に位置し、前記メンブレン及び前記基板に接合された環状のガード部と、
前記メンブレン、前記基板、及び前記ガード部によって形成された密閉空間に配置され、前記メンブレンと接合し且つ前記基板及び前記ガード部から離れたベース部と、を備え、
前記ベース部の面のうち前記メンブレンを向く面の一部は、静電容量を形成するための圧力基準室を介して前記メンブレンの前記ダイアフラム部と対向し、
前記ベース部は、前記ベース部の面のうち前記メンブレンを向く面の一部以外の部分において前記メンブレンと接合し、
前記厚み方向が深さ方向となる１つまたは複数のトレンチが少なくとも前記ガード部に形成され、
前記トレンチの少なくとも１つは、前記メンブレンを前記厚み方向に貫通して少なくとも前記ガード部の内部まで達する。
【0014】
この構成によれば、複数のトレンチの少なくとも１つのトレンチは、メンブレンを貫通して少なくともガード部の内部まで達するように形成されている。そのため、厚み方向から見て当該トレンチより外側で生じた応力が、メンブレン及びガード部を介してベース部へ作用することを抑制することができる。これにより、応力による圧力センサ素子の検知精度への影響を低くすることができる。
【0015】
この構成によれば、ベース部は、密閉空間に配置されており、外部に露出していない。そのため、ベース部への水等の異物の付着を防止することができる。これにより、異物による圧力センサ素子の検知精度への影響を低くすることができる。
【0016】
この構成によれば、ベース部は、基板及びガード部の双方から離れている。そのため、基板及びガード部からベース部へ応力が直接伝わることを防止することができる。これにより、応力による圧力センサ素子の検知精度への影響を低くすることができる。
【0017】
前記圧力センサ素子において、
前記ガード部の前記メンブレン側及び前記ガード部の前記基板側の少なくとも一方に厚み方向の隙間部が形成されていてもよく、
前記ガード部の前記メンブレン側に形成された前記隙間部は、前記厚み方向から見て前記密閉空間から外側へ向けて形成されていてもよく、
前記ガード部の前記基板側に形成された前記隙間部は、前記厚み方向から見て前記トレンチから内側へ向けて形成されていてもよい。
前記ガード部の前記メンブレン側及び前記ガード部の前記基板側の少なくとも一方に厚み方向の隙間部が形成されていてもよく、
前記ガード部の前記メンブレン側に形成された前記隙間部は、前記厚み方向から見て前記密閉空間から外側へ向けて形成されていてもよく、
前記ガード部の前記基板側に形成された前記隙間部は、前記厚み方向から見て前記トレンチから内側へ向けて形成されていてもよい。
【0018】
メンブレン側が凸となるように基板が曲がったときに生じる曲げ応力は、ガード部を介してメンブレンへ伝わり、メンブレンからベース部へ伝わる。この構成によれば、ガード部のうち厚み方向から見てトレンチより内側の部分に伝わった曲げ応力のベース部への伝達を、隙間部によって抑制することができる。なお、ガード部のうち厚み方向から見てトレンチより外側にあるガード部に伝わった曲げ応力のベース部への伝達は、トレンチによって抑制可能である。
【0019】
前記圧力センサ素子において、
前記ガード部の外側面に、前記トレンチの少なくとも１つと連通する溝部が形成されていてもよい。
前記ガード部の外側面に、前記トレンチの少なくとも１つと連通する溝部が形成されていてもよい。
【0020】
この構成によれば、基板が曲がった場合に基板に生じる曲げ応力のベース部への伝達を、溝部によって抑制することができる。
【0021】
前記圧力センサ素子において、
複数の前記トレンチが少なくとも前記ガード部に形成されていてもよく、
複数の前記トレンチのうち前記厚み方向から見て隣り合う２つのトレンチが互いに前記厚み方向にずれて形成されていることによって、前記ガード部及び前記メンブレンの少なくとも一部は、前記ガード部の前記基板との接合部から前記メンブレンの前記ベース部との接合部まで、前記厚み方向に蛇行するように延びていてもよい。
複数の前記トレンチが少なくとも前記ガード部に形成されていてもよく、
複数の前記トレンチのうち前記厚み方向から見て隣り合う２つのトレンチが互いに前記厚み方向にずれて形成されていることによって、前記ガード部及び前記メンブレンの少なくとも一部は、前記ガード部の前記基板との接合部から前記メンブレンの前記ベース部との接合部まで、前記厚み方向に蛇行するように延びていてもよい。
【0022】
基板が曲がった場合に基板に生じる曲げ応力は、ガード部及びメンブレンを介してベース部へ伝わる。この構成によれば、ガード部及びメンブレンの少なくとも一部は、ガード部の基板との接合部からメンブレンのベース部との接合部まで、厚み方向に蛇行するように延びている。これにより、基板からベース部までの曲げ応力の伝達経路が長くなる。その結果、曲げ応力のベース部への伝達を抑制することができる。
【0023】
前記圧力センサ素子において、
前記基板は、前記ベース部と対向する面に、前記ベース部へ向けて突出した凸部を備えていてもよい。
前記基板は、前記ベース部と対向する面に、前記ベース部へ向けて突出した凸部を備えていてもよい。
【0024】
メンブレンが撓むときにベース部がメンブレンと共に過剰に撓むと、ベース部とダイアフラム部との間の距離に誤差が生じて検出精度が低下するおそれがある。また、メンブレンが撓むときにベース部がメンブレンと共に過剰に撓むと、ベース部とメンブレンとの接合部に応力が集中して、ベース部及びメンブレンが破損するおそれがある。この構成によれば、凸部が設けられていることによって、ベース部と基板との間の間隔が小さくなる。これにより、ベース部の過剰な撓みを凸部によって抑制することができる。
【0025】
前記圧力センサ素子において、
前記ベース部の面のうち前記圧力基準室に面する面に前記圧力基準室と連通するベーストレンチが形成されていてもよい。
前記ベース部の面のうち前記圧力基準室に面する面に前記圧力基準室と連通するベーストレンチが形成されていてもよい。
【0026】
この構成によれば、圧力基準室がベーストレンチと連通している。これにより、圧力基準室を含む空間の体積が大きくなる。その結果、多数の圧力センサ素子が製造される場合に、製造された多数の圧力センサ素子間における圧力基準室の内圧のばらつきを小さくすることができる。
【0027】
この構成によれば、ベース部におけるメンブレンとの接合部から、ベース部におけるダイアフラム部と対向する部分までの応力の伝達経路が、ベーストレンチによって迂回する。これにより、ベース部におけるダイアフラム部と対向する部分への応力の伝達を抑制することができる。
【0028】
前記圧力センサ素子において、
前記圧力基準室は、前記密閉空間と連通してもよい。
前記圧力基準室は、前記密閉空間と連通してもよい。
【0029】
この構成によれば、圧力基準室がメンブレン、基板、及びガード部によって形成された密閉空間と連通している。これにより、圧力基準室を含む空間の体積が大きくなる。その結果、多数の圧力センサ素子が製造される場合に、製造された多数の圧力センサ素子間における圧力基準室の内圧のばらつきを小さくすることができる。
【0030】
前記圧力センサ素子において、
前記ベース部は、第１電極と、前記第１電極と離れた第２電極とを備えていてもよく、
前記第１電極は、前記圧力基準室に面していてもよく、
前記第２電極は、絶縁部材を介して前記メンブレンと接合されていてもよい。
前記ベース部は、第１電極と、前記第１電極と離れた第２電極とを備えていてもよく、
前記第１電極は、前記圧力基準室に面していてもよく、
前記第２電極は、絶縁部材を介して前記メンブレンと接合されていてもよい。
【0031】
仮に、第１電極及び第２電極が一体である場合、第１電極とダイアフラム部との間の静電容量の変化分に相当する第１電流に加えて、第２電極とメンブレンとの間の静電容量の変化分に相当する第２電流が、第１電極及び第２電極よりなる電極から出力される。第２電流は、ダイアフラム部の変位に基づくものではないため、第２電流の分だけ、検知精度が低下するおそれがある。例えば、第２電極とメンブレンとの間の静電容量の温度特性に起因する圧力低下分が、出力電流に含まれてしまい、前記の検知精度の低下を招くおそれがある。この構成によれば、第１電極が第２電極と離れて設けられているため、前述したような第２電流による検知精度の低下を防止することができる。
【0032】
前記圧力センサ素子において、
前記ガード部は、前記基板と電気的に接続されていてもよい。
前記ガード部は、前記基板と電気的に接続されていてもよい。
【0033】
この構成によれば、ガード部が基板に形成されたグランド電極と電気的に接続された場合に、ガード部を外部からの電磁波に対するシールドとして機能させることができる。これにより、外部からの電磁波に起因するベース部の電気的な出力の精度低下を抑制することができる。
【0034】
本発明の一態様に係る圧力センサは、
前記圧力センサ素子と、
前記圧力センサ素子が実装された実装面を有する実装板と、
前記実装板の実装面に設けられ、前記圧力センサ素子を覆い、前記ダイアフラム部を露出させる露出穴が形成された樹脂パッケージと、を備える。
前記圧力センサ素子と、
前記圧力センサ素子が実装された実装面を有する実装板と、
前記実装板の実装面に設けられ、前記圧力センサ素子を覆い、前記ダイアフラム部を露出させる露出穴が形成された樹脂パッケージと、を備える。
【0035】
この構成によれば、樹脂パッケージによって圧力センサ素子を実装板に強固に固定することができる。
【0036】
前記圧力センサにおいて、
前記圧力センサ素子は、前記ベース部を外部と電気的に接続させるためのパッドを更に備えていてもよく、
前記厚み方向から見て、前記パッドは、前記トレンチに対して前記ベース部の反対側に位置していてもよい。
前記圧力センサ素子は、前記ベース部を外部と電気的に接続させるためのパッドを更に備えていてもよく、
前記厚み方向から見て、前記パッドは、前記トレンチに対して前記ベース部の反対側に位置していてもよい。
【0037】
この構成によれば、パッドは、ベース部から離れた位置に設けられている。また、パッドとベース部との間にトレンチが形成されている。そのため、圧力センサの製造工程においてパッドを覆うために実装板の実装面へ流入される樹脂パッケージがベース部へ到達することを抑制することができる。これにより、ベース部の一部が誤って樹脂パッケージに覆われることを抑制することができる。その結果、圧力センサの検知精度の低下を抑制することができる。
【0038】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサの縦断面図である。圧力センサ１０は、圧力を検出可能であり、例えば自動車等の移動体や、スマートフォン、スマートウォッチ等の民生用機器等に搭載される。
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサの縦断面図である。圧力センサ１０は、圧力を検出可能であり、例えば自動車等の移動体や、スマートフォン、スマートウォッチ等の民生用機器等に搭載される。
【0039】
図１に示すように、圧力センサ１０は、基板２０と、圧力センサ素子３０と、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ））４０と、樹脂パッケージ５０とを備える。以下、特定用途向け集積回路４０はＡＳＩＣ４０と記される。
【0040】
基板２０は、板状の部材である。基板２０は、実装板の一例である。基板２０は、ガラスエポキシ基板やセラミック基板等のリジッド基板であるが、これに限らない。例えば、基板２０は、リードフレームであってもよい。
【0041】
基板２０は、厚み方向１００に薄い直方体形状である。厚み方向１００は、基板２０の上面２０Ａと直交する方向である。基板２０は、厚み方向１００から見て四角形である。基板２０の形状は直方体形状（厚み方向１００から見て四角形である形状）に限らない。例えば、基板２０は、厚み方向１００から見て四角形以外の多角形であってもよい。
【0042】
圧力センサ素子３０は、圧力を検出するためのものである。圧力センサ素子３０は、静電容量型の素子であり、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子である。
【0043】
圧力センサ素子３０は、ダイアタッチフィルムやダイアタッチ材等によって、基板２０の上面２０Ａに接着されている。上面２０Ａは、実装面の一例である。これにより、圧力センサ素子３０は、基板２０の上面２０Ａに実装されている。第１実施形態では、圧力センサ素子３０が基板２０に実装されることによって、圧力センサ素子３０の厚み方向は、基板２０の厚み方向１００と同一となっている。なお、圧力センサ素子３０の基板２０への実装手段は、前述した接着に限らず、公知の種々の手段を用いることができる。
【0044】
圧力センサ素子３０は、直方体形状である。圧力センサ素子３０の形状は直方体形状（厚み方向１００から見て四角形である形状）に限らない。例えば、圧力センサ素子３０は、厚み方向１００から見て四角形以外の多角形であってもよいし、円柱形状であってもよい。
【0045】
圧力センサ素子３０の構成は、後に詳細に説明される。
【0046】
ＡＳＩＣ４０は、基板２０の上面２０Ａに実装されている。ＡＳＩＣ４０は、集積回路を覆うパッケージを備える。第１実施形態において、当該パッケージはシリコンで構成されているが、シリコン以外で構成されていてもよい。
【0047】
ＡＳＩＣ４０は、ダイアタッチフィルムやダイアタッチ材等によって、基板２０の上面２０Ａに接着されている。これにより、ＡＳＩＣ４０は、基板２０の上面２０Ａに実装されている。なお、ＡＳＩＣ４０の基板２０への実装手段は、前述した接着に限らず、公知の種々の手段を用いることができる。
【0048】
ＡＳＩＣ４０は、直方体形状である。なお、ＡＳＩＣ４０の形状は直方体形状（厚み方向１００から見て四角形である形状）に限らない。例えば、ＡＳＩＣ４０は、厚み方向１００から見て四角形以外の多角形であってもよい。
【0049】
圧力センサ素子３０とＡＳＩＣ４０とは、ボンディングワイヤ６０及び基板２０を介して電気的に接続されている。以下に詳述する。圧力センサ素子３０にはパッド７０が形成されており、基板２０の上面２０Ａにはパッド２１が形成されている。パッド７０，２１は、ボンディングワイヤ６０によって電気的に接続されている。基板２０の上面２０Ａには配線パターン（不図示）が形成されている。当該配線パターンは、パッド２１から延びている。ＡＳＩＣ４０は、当該配線パターンを介してパッド２１と電気的に接続されている。
【0050】
なお、図１では、説明の便宜上、パッド７０、パッド２１、及びボンディングワイヤ６０は、それぞれ１つずつ描かれているが、それぞれの個数は１つに限らない。例えば、第１実施形態では、圧力センサ素子３０には３つのパッド７０（パッド７１，７２，７３、図３参照）が形成されており、パッド２１及びボンディングワイヤ６０は各パッド７１，７２，７３に対応して設けられている。
【0051】
また、圧力センサ素子３０とＡＳＩＣ４０とを電気的に接続する構成は、前述した構成に限らない。例えば、圧力センサ素子３０とＡＳＩＣ４０とは、ボンディングワイヤによって基板２０を介することなく電気的に接続されていてもよい。
【0052】
ＡＳＩＣ４０は、圧力センサ素子３０から出力された信号を処理し、処理後の信号を基板２０に出力する信号処理回路を備える。例えば、ＡＳＩＣ４０は、コンバータ、フィルタ、温度センサ、プロセッサ、及びメモリ等を備える。コンバータは、圧力センサ素子３０から出力された電圧信号をデジタル信号に変換する。フィルタは、コンバータからのデジタル信号をフィルタリングする。温度センサは、温度を検出する。プロセッサは、各温度センサの検出温度に基づいてフィルタリングされたデジタル信号を補正する。メモリは、検出温度を用いてデジタル信号を補正するときに使用する補正係数などを記憶する。
【0053】
樹脂パッケージ５０は、エポキシ樹脂等の樹脂で構成されている。樹脂パッケージ５０は、基板２０の上面２０Ａに設けられている。樹脂パッケージ５０は、基板２０の上面２０Ａと、圧力センサ素子３０と、ＡＳＩＣ４０と、ボンディングワイヤ６０とを覆っている。
【0054】
樹脂パッケージ５０は、露出穴５１を有する。露出穴５１は、圧力センサ素子３０の一部（詳細には、圧力センサ素子３０の上面のうち、後述するメンブレン３２のダイアフラム部３２Ａが設けられた領域を含む部分（図２参照））を圧力センサ１０の外部に露出させる。
【0055】
以下、圧力センサ素子３０の詳細な構成が説明される。
【0056】
【0057】
図２及び図３に示すように、圧力センサ素子３０は、基板３１と、メンブレン３２と、ガード部３３と、ベース部３４とを備える。なお、圧力センサ素子３０は、防水及び絶縁性確保のためのパッシベーション膜（不図示）を備えていてもよい。パッシベーション膜は、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）等で構成されており、メンブレン３２及びガード部３３を外側から覆う。
【0058】
基板３１とメンブレン３２とは、厚み方向１００に間隔を空けて対向している。基板３１及びメンブレン３２は、導電体で構成されている。第１実施形態において、基板３１及びメンブレン３２は、シリコンで構成されている。メンブレン３２は、基板３１より薄く、外部から圧力が作用することによって撓むことが可能である。
【0059】
ガード部３３は、基板３１とメンブレン３２との間に位置する。厚み方向１００から見て、ガード部３３は環状である。ガード部３３は、基板３１及びメンブレン３２の各々と接合されている。これにより、基板３１とメンブレン３２とガード部３３とによって、密閉空間３５が形成されている。
【0060】
ガード部３３は、３つの絶縁層（第１絶縁層３３１、第２絶縁層３３２、及び第３絶縁層３３３）と３つの導電層（第１導電層３３４、第２導電層３３５、及び第３導電層３３６）とを備える。
【0061】
３つの絶縁層（第１絶縁層３３１、第２絶縁層３３２、及び第３絶縁層３３３）は、電気的に絶縁された絶縁体で構成されている。第１実施形態において、３つの絶縁層（第１絶縁層３３１、第２絶縁層３３２、及び第３絶縁層３３３）は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成されている。
【0062】
３つの導電層（第１導電層３３４、第２導電層３３５、及び第３導電層３３６）は、導電体で構成されている。第１実施形態において、第１導電層３３４及び第３導電層３３６は、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）で構成されており、第２導電層３３５は、シリコンで構成されている。
【0063】
第１絶縁層３３１は、メンブレン３２に接合されている。第１導電層３３４は、第１絶縁層３３１におけるメンブレン３２とは反対側の面に接合されている。第２絶縁層３３２は、第１導電層３３４における第１絶縁層３３１とは反対側の面に接合されている。第２導電層３３５は、第２絶縁層３３２における第１導電層３３４とは反対側の面に接合されている。第３絶縁層３３３は、第２導電層３３５における第２絶縁層３３２とは反対側の面に接合されている。第３導電層３３６は、第３絶縁層３３３における第２導電層３３５とは反対側の面に接合されている。
【0064】
第３導電層３３６における第３絶縁層３３３とは反対側の面は、基板３１に接合されている。つまり、第３導電層３３６は、基板３１と電気的に接続されている。
【0065】
第２絶縁層３３２には、導電体で構成された導電部３３２Ａが形成されている。第１導電層３３４及び第２導電層３３５は、導電部３３２Ａを介して電気的に接続されている。
【0066】
第３絶縁層３３３には、導電体で構成された導電部３３３Ａが形成されている。第２導電層３３５及び第３導電層３３６は、導電部３３３Ａを介して電気的に接続されている。
【0067】
以上より、ガード部３３が備える３つの導電層（第１導電層３３４、第２導電層３３５、及び第３導電層３３６）は、基板３１と電気的に接続されている。
【0068】
第１実施形態において、第２導電層３３５は、他の導電層（第１導電層３３４及び第３導電層３３６）並びに絶縁層（第１絶縁層３３１、第２絶縁層３３２、及び第３絶縁層３３３）より厚い。また、第１実施形態において、第２導電層３３５以外の２つの導電層及び３つの導電層の厚みは、同一または略同一である。なお、各導電層及び各絶縁層の厚みの大小関係は、前述したような関係に限らない。
【0069】
なお、ガード部３３の層構成は、前述した層構成に限らない。例えば、ガード部３３は、第２絶縁層３３２を備えていなくてもよい。この場合、第１導電層３３４と第２導電層３３５とが接合される。
【0070】
ベース部３４は、密閉空間３５に配置されている。第１実施形態において、ベース部３４は、概ね直方体形状であるが、円柱形状等の他の形状であってもよい。ベース部３４は、メンブレン３２と接合している一方、基板３１及びガード部３３から離れている。密閉空間３５は、ベース部３４が配置されることによって、トレンチ３５Ａと、隙間３５Ｂとで構成される。トレンチ３５Ａは、密閉空間３５のうち、ベース部３４とガード部３３との間の空間であり、厚み方向１００から見て概ね環状である（図３参照）。隙間３５Ｂは、密閉空間３５のうち、ベース部３４と基板３１との間の空間である。
【0071】
ベース部３４は、３つの絶縁層（第１絶縁層３４１、第２絶縁層３４２、及び第３絶縁層３４３）と２つの導電層（第１導電層３４４及び第２導電層３４５）とを備える。
【0072】
ベース部３４の第１絶縁層３４１、第２絶縁層３４２、第３絶縁層３４３、第１導電層３４４、及び第２導電層３４５は、それぞれガード部３３の第１絶縁層３３１、第２絶縁層３３２、第３絶縁層３３３、第１導電層３３４、及び第２導電層３３５と対応している。ベース部３４及びガード部３３の対応する２つの層は、同じ種類の材料で構成されており、同じ厚みである。例えば、第１絶縁層３４１は、対応する第１絶縁層３３１と同じ厚みであり、同じ種類の材料（二酸化シリコン）で構成されている。他の層についても同様である。
【0073】
圧力センサ素子３０の製造工程において、ベース部３４及びガード部３３の対応する２つの層は、１つの層として積層された後、エッチング等の公知の手段によって２つの層に分けられる。例えば、メンブレン３２に積層された１つの絶縁層は、エッチング等の公知の手段によって、２つの絶縁層（第１絶縁層３３１及び第１絶縁層３４１）に分けられる。エッチング等の公知の手段によって取り除かれた部分は、前述した密閉空間３５及び後述するトレンチ３７１等となる。
【0074】
第１絶縁層３４１は、メンブレン３２に接合されている。第１導電層３４４は、第１絶縁層３４１におけるメンブレン３２とは反対側の面に接合されている。第２絶縁層３４２は、第１導電層３４４における第１絶縁層３４１とは反対側の面に接合されている。第２導電層３４５は、第２絶縁層３４２における第１導電層３４４とは反対側の面に接合されている。第３絶縁層３４３は、第２導電層３４５における第２絶縁層３４２とは反対側の面に接合されている。
【0075】
第３絶縁層３４３における第２導電層３４５とは反対側の面は、基板３１と間隔を空けて対向している。この第３絶縁層３４３と基板３１との間の空間が、前述した密閉空間３５の隙間３５Ｂである。
【0076】
第２絶縁層３４２には、導電体で構成された導電部３４２Ａが形成されている。第１導電層３４４の後述する第１電極３４４Ａ及び第２導電層３４５は、導電部３４２Ａを介して電気的に接続されている。
【0077】
なお、第１実施形態において、ベース部３４の層構成は、ガード部３３の層構成に合わせられる。例えば、ガード部３３が第２絶縁層３３２を備えていない場合、ベース部３４は第２絶縁層３４２を備えていない。
【0078】
第１導電層３４４は、第１電極３４４Ａと、第１電極３４４Ａから離れた第２電極３４４Ｂとを備える。第１電極３４４Ａと第２電極３４４Ｂとは、環状の隙間３４４Ｃによって隔てられている。
【0079】
第２電極３４４Ｂは、ガード部３３の第１導電層３３４と電気的接続されている（図３参照）。なお、第２電極３４４Ｂは、第１導電層３３４と電気的接続されていなくてもよい。
【0080】
第１絶縁層３４１は、厚み方向１００から見て環状である。第１絶縁層３４１は、第１電極３４４Ａとは接合されていない。これにより、第１電極３４４Ａとメンブレン３２との間に、空間が形成される。この空間が、圧力基準室３６である。つまり、ベース部３４の面のうちメンブレン３２を向く面の一部である第１電極３４４Ａの面３４４Ａａは、圧力基準室３６に面しており、圧力基準室３６を介してメンブレン３２と対向している。メンブレン３２のうち、面３４４Ａａと対向する部分は、ダイアフラム部３２Ａである。ダイアフラム部３２Ａは、メンブレン３２のうち、仮想的に記された破線で挟まれた部分である。
【0081】
一方、第１絶縁層３４１は、第２電極３４４Ｂと接合されている。つまり、第２電極３４４Ｂは、第１絶縁層３４１を介してメンブレン３２と接合されている。第１絶縁層３４１は、絶縁部材の一例である。つまり、ベース部３４は、ベース部３４の面のうちメンブレン３２を向く面の一部（第１電極３４４Ａ）以外の部分（第２電極３４４Ｂ）においてメンブレン３２と接合している。
【0082】
第１電極３４４Ａとダイアフラム部３２Ａとが圧力基準室３６を介して対向していることによって、静電容量が形成され得る。形成される静電容量は、第１電極３４４Ａとダイアフラム部３２Ａとの間隔によって変動する。
【0083】
ダイアフラム部３２Ａにおける圧力基準室３６と反対側は、樹脂パッケージ５０の露出穴５１に面している。これにより、圧力センサ１０の外部から露出穴５１を介してダイアフラム部３２Ａに圧力が作用する。この圧力が大きい程、ダイアフラム部３２Ａの圧力基準室３６側への撓み量が大きくなり、ダイアフラム部３２Ａと第１電極３４４Ａとの間隔が小さくなる。これにより、形成される静電容量は大きくなる。静電容量の大きさに基づいて、ダイアフラム部３２Ａに作用した圧力が検出可能である。
【0084】
図４は、図１の圧力センサ素子の等価回路を示す図である。図４には、パッド７０として、３つのパッド７１，７２，７３が示されている。パッド７１はメンブレン３２に形成されている。図３に示すように、パッド７２はベース部３４の第１電極３４４Ａに形成されており、パッド７３はガード部３３の第１導電層３３４に形成されている。なお、図３には、メンブレン３２が描かれていないため、図３においてパッド７１は破線で示されている。
【0085】
各パッド７１，７２，７３は、前述したようにＡＳＩＣ４０と電気的に接続されている。パッド７１は、メンブレン３２を外部（第１実施形態ではＡＳＩＣ４０）と電気的に接続させるためのものである。パッド７２は、ベース部３４の第１電極３４４Ａを外部（第１実施形態ではＡＳＩＣ４０）と電気的に接続させるためのものである。パッド７３は、ガード部３３の第１導電層３３４を外部（第１実施形態ではＡＳＩＣ４０）と電気的に接続させるためのものである。
【0086】
図３には明確に示されていないが、各パッド７１，７２，７３は、例えば各パッド７１，７２，７３を覆う層がエッチング等によって除去されることにより、圧力センサ素子３０の外部に露出している。
【0087】
ＡＳＩＣ４０は、パッド７１，７２間の電圧または電流に基づいてダイアフラム部３２Ａ及び第１電極３４４Ａに形成される静電容量Ｃ１を算出し、静電容量Ｃ１に基づいてダイアフラム部３２Ａに作用した圧力を算出する。なお、ＡＳＩＣ４０は、パッド７２，７３間の電圧または電流に基づいてベース部３４の第２導電層３４５及び基板３１に形成される静電容量Ｃ２を算出可能であり、パッド７１，７３間の電圧または電流に基づいてメンブレン３２及びガード部３３の第１導電層３３４に形成される静電容量Ｃ３を算出可能である。
【0088】
圧力センサ素子３０には、トレンチが形成されている。第１実施形態において、圧力センサ素子３０には、メンブレン３２及びガード部３３に亘って形成された１つのトレンチ３７１が形成されている。図３に示すように、厚み方向１００から見て、トレンチ３７１は環状に形成されている。
【0089】
図２に示すように、トレンチ３７１は、メンブレン３２の面３２Ｂに形成されている。トレンチ３７１の深さ方向は、厚み方向１００である。トレンチ３７１は、メンブレン３２及びガード部３３を厚み方向１００に貫通している。
【0090】
なお、トレンチ３７１は、必ずしもガード部３３を貫通している必要はなく、ガード部３３の内部まで達していればよい。つまり、トレンチ３７１は、メンブレン３２を厚み方向１００に貫通して少なくともガード部３３の内部まで達しいればよい。例えば、トレンチ３７１は、メンブレン３２、第１絶縁層３３１、第１導電層３３４、及び第２絶縁層３３２を貫通して、第２導電層３３５の上部まで延びていてもよい。この場合、トレンチ３７１は、第２導電層３３５の下部、第３絶縁層３３３、及び第３導電層３３６を貫通していない。
【0091】
なお、圧力センサ素子３０には、複数のトレンチが形成されていてもよい。この場合、複数のトレンチの各々が、少なくともガード部３３に形成されていればよい。この場合、各トレンチは、ガード部３３を貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。また、複数のトレンチのうちの少なくとも一つが、メンブレン３２を厚み方向１００に貫通して少なくともガード部３３の内部まで達しいればよい。つまり、複数のトレンチのうちの少なくとも一つが、トレンチ３７１と同様に構成されていればよい。
【0092】
例えば、トレンチ３７１に対して密閉空間３５の反対側に、トレンチ３７１とは別のトレンチが形成されていてもよい。当該別のトレンチは、トレンチ３７１と異なる構成であってもよい。例えば、当該別のトレンチは、ガード部３３に形成されている一方でメンブレン３２には形成されていなくてもよい。もちろん、当該別のトレンチは、トレンチ３７１と同構成であってもよい。
【0093】
トレンチ３７１及び後述する他のトレンチは、圧力センサ素子を構成する１つまたは複数の層の各一部がエッチング等の公知の手段によって除かれることによって形成される。
【0094】
ガード部３３には、隙間部３３７，３３８が形成されている。なお、第１実施形態では、ガード部３３に隙間部３３７，３３８が形成されているが、隙間部３３７，３３８の有無は任意である。
【0095】
図２に示すように、隙間部３３７は、ガード部３３の厚み方向１００のメンブレン３２側に形成されている。隙間部３３７は、ガード部３３とメンブレン３２との間に形成された厚み方向１００の隙間である。隙間部３３７は、第１絶縁層３３１の一部、第１導電層３３４の一部、及び第２絶縁層３３２の一部がエッチング等の公知の手段によって除かれることによって形成される。この場合、隙間部３３７は、第２導電層３３５とメンブレン３２との間に形成される。
【0096】
なお、隙間部３３７の厚み方向１００の間隔は、図２に示される間隔に限らない。例えば、隙間部３３７は、第１絶縁層３３１の一部及び第１導電層３３４の一部が除かれることによって形成されてもよい。この場合、隙間部３３７は、第２絶縁層３３２とメンブレン３２との間に形成され、図２に示すものより短い間隔となる。
【0097】
図３に示すように、隙間部３３７は、厚み方向１００から見て、密閉空間３５のトレンチ３５Ａから外側へ向けて、言い換えると密閉空間３５のトレンチ３５Ａからトレンチ３７１へ向けて形成されている。
【0098】
隙間部３３８は、ガード部３３の厚み方向１００の基板３１側に形成されている。隙間部３３８は、ガード部３３と基板３１との間に形成された厚み方向１００の隙間である。隙間部３３８は、第３絶縁層３３３の一部及び第３導電層３３６の一部がエッチング等の公知の手段によって除かれることによって形成される。この場合、隙間部３３８は、第２導電層３３５と基板３１との間に形成される。
【0099】
なお、隙間部３３８の厚み方向１００の間隔は、図２に示される間隔に限らない。例えば、隙間部３３８は、第３導電層３３６の一部が除かれることによって形成されてもよい。この場合、隙間部３３８は、第３絶縁層３３３と基板３１との間に形成され、図２に示すものより短い間隔となる。
【0100】
隙間部３３８は、厚み方向１００から見て、トレンチ３７１から内側へ向けて、言い換えるとトレンチ３７１から密閉空間３５のトレンチ３５Ａへ向けて形成されている。
【0101】
なお、ガード部３３には、隙間部３３７，３３８の一方のみが形成されていてもよい。
【0102】
第１実施形態によれば、複数のトレンチの少なくとも１つのトレンチ３７１は、メンブレン３２を貫通して少なくともガード部３３の内部まで達するように形成されている。そのため、厚み方向１００から見てトレンチ３７１より外側で生じた応力が、メンブレン３２及びガード部３３を介してベース部３４へ作用することを抑制することができる。これにより、応力による圧力センサ素子３０の検知精度への影響を低くすることができる。
【0103】
第１実施形態によれば、ベース部３４は、密閉空間３５に配置されており、外部に露出していない。そのため、ベース部３４への水等の異物の付着を防止することができる。これにより、異物による圧力センサ素子３０の検知精度への影響を低くすることができる。
【0104】
第１実施形態によれば、ベース部３４は、基板３１及びガード部３３の双方から離れている。そのため、基板３１及びガード部３３からベース部３４へ応力が直接伝わることを防止することができる。これにより、応力による圧力センサ素子３０の検知精度への影響を低くすることができる。
【0105】
メンブレン３２側が凸となるように基板３１が曲がったときに生じる曲げ応力は、ガード部３３を介してメンブレン３２へ伝わり、メンブレン３２からベース部３４へ伝わる。第１実施形態によれば、ガード部３３のうち厚み方向１００から見てトレンチ３７１より内側の部分に伝わった曲げ応力のベース部３４への伝達を、隙間部３３７，３３８によって抑制することができる。なお、ガード部３３のうち厚み方向１００から見てトレンチ３７１より外側にあるガード部３３に伝わった曲げ応力のベース部３４への伝達は、トレンチ３７１によって抑制可能である。
【0106】
仮に、第１電極３４４Ａ及び第２電極３４４Ｂが一体である場合、第１電極３４４Ａとダイアフラム部３２Ａとの間の静電容量の変化分に相当する第１電流に加えて、第２電極３４４Ｂとメンブレン３２との間の静電容量の変化分に相当する第２電流が、第１電極３４４Ａ及び第２電極３４４Ｂよりなる電極から出力される。第２電流は、ダイアフラム部３２Ａの変位に基づくものではないため、第２電流の分だけ、検知精度が低下するおそれがある。例えば、第２電極３４４Ｂとメンブレン３２との間の静電容量の温度特性に起因する圧力低下分が、出力電流に含まれてしまい、前記の検知精度の低下を招くおそれがある。第１実施形態によれば、第１電極３４４Ａが第２電極３４４Ｂと離れて設けられているため、前述したような第２電流による検知精度の低下を防止することができる。
【0107】
第１実施形態によれば、ガード部３３は、基板３１と電気的に接続されている。そのため、ガード部３３が基板３１に形成されたグランド電極と電気的に接続された場合に、ガード部３３を外部からの電磁波に対するシールドとして機能させることができる。これにより、外部からの電磁波に起因するベース部３４の電気的な出力の精度低下を抑制することができる。
【0108】
第１実施形態によれば、樹脂パッケージ５０によって圧力センサ素子３０を基板２０に強固に固定することができる。
【0109】
第１実施形態では、圧力センサ素子３０とＡＳＩＣ４０とは、図１に示すように、基板２０の上面２０Ａに横並びに配置されているが、これに限らない。図５は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサの変形例の縦断面図である。例えば、図５に示すように、圧力センサ素子３０がＡＳＩＣ４０の上面４０Ａに実装されてもよい。
【0110】
第１実施形態では、図３に示すように、厚み方向１００から見て、トレンチ３７１は環状に形成されている。しかし、厚み方向１００から見たトレンチ３７１の形状は環状に限らない。図６は、図３に示す圧力センサ素子の変形例を示す平面図である。例えば、図６に示すように、トレンチ３７１は、途中で途切れていてもよい。また、図３では、厚み方向１００から見て、トレンチ３７１は４つの辺を有する四角形状であって、ベース部３４を囲むように形成されている。しかし、トレンチ３７１は、図６に示すように、ベース部３４を囲んでいなくてもよい。
【0111】
第１実施形態では、図２及び図３に示すように、第１導電層３４４は、第１電極３４４Ａと、第１電極３４４Ａから離れた第２電極３４４Ｂとを備えている。しかし、図２及び図３に示すような隙間３４４Ｃが形成されていないことによって、第１導電層３４４は、１つの電極のみで構成されていてもよい（図７参照）。図７は、図２に示す圧力センサ素子の変形例を示す縦断面図である。
【0112】
＜第２実施形態＞
図８は、本発明の第２実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子からメンブレン及び第１絶縁層を除いたものの平面図である。第２実施形態に係る圧力センサが第１実施形態に係る圧力センサ１０と異なることは、厚み方向１００から見てパッド７２がトレンチ３７１に対してベース部３４の反対側に位置していることである。以下、第１実施形態との相違点が説明される。第１実施形態に係る圧力センサ１０との共通点については、同一の符号が付された上で、その説明は原則省略され、必要に応じて説明される。
図８は、本発明の第２実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子からメンブレン及び第１絶縁層を除いたものの平面図である。第２実施形態に係る圧力センサが第１実施形態に係る圧力センサ１０と異なることは、厚み方向１００から見てパッド７２がトレンチ３７１に対してベース部３４の反対側に位置していることである。以下、第１実施形態との相違点が説明される。第１実施形態に係る圧力センサ１０との共通点については、同一の符号が付された上で、その説明は原則省略され、必要に応じて説明される。
【0113】
図８に示すように、第２実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子３０Ａは、第１実施形態に係る圧力センサ１０が備える圧力センサ素子３０より厚み方向１００から見て大きい。圧力センサ素子３０Ａは、厚み方向１００から見てトレンチ３７１の一辺から外側へ広がった拡張領域を有する。図８では、拡張領域は、第１領域３０Ａａと、第２領域３０Ａｂと、トレンチ３０Ａｃとよりなる。第１領域３０Ａａは、ガード部３３の第１導電層３３４と繋がっている。第２領域３０Ａｂは、ベース部３４の第１電極３４４Ａと繋がっている。トレンチ３０Ａｃは、第１領域３０Ａａと第２領域３０Ａｂとを隔てている。２本の対向したトレンチ３０Ａｃが隙間３４４Ｃから拡張領域へ延びている。２本の対向したトレンチ３０Ａｃは、拡張領域において繋がっている。これにより、トレンチ３０Ａｃに囲まれた第２領域３０Ａｂが拡張領域に形成され、第２領域３０Ａｂと第１電極３４４Ａとを繋ぐ経路が形成される。
【0114】
パッド７３が第１領域３０Ａａに形成されている。パッド７２が第２領域３０Ａｂに形成されている。パッド７２は、厚み方向１００から見てトレンチ３７１に対してベース部３４の反対側に位置しており、且つベース部３４と電気的に接続されている。なお、第２実施形態では、パッド７１も、パッド７２，７３と同様に、厚み方向１００から見てトレンチ３７１に対してベース部３４の反対側に位置している。
【0115】
第２実施形態によれば、パッド７２は、ベース部３４から離れた位置に設けられている。また、パッド７２とベース部３４との間にトレンチ３７１が形成されている。そのため、圧力センサ１０の製造工程においてパッド７２を覆うために基板２０の上面２０Ａへ流入される樹脂パッケージ５０がベース部３４へ到達することを抑制することができる。これにより、ベース部３４の一部が誤って樹脂パッケージ５０に覆われることを抑制することができる。その結果、圧力センサ１０の検知精度の低下を抑制することができる。
【0116】
＜第３実施形態＞
図９は、本発明の第３実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子の縦断面図である。第３実施形態に係る圧力センサが第１実施形態に係る圧力センサ１０と異なることは、溝部３７３が形成された圧力センサ素子３０Ｂを備えることである。以下、第１実施形態との相違点が説明される。第１実施形態に係る圧力センサ１０との共通点については、同一の符号が付された上で、その説明は原則省略され、必要に応じて説明される。
図９は、本発明の第３実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子の縦断面図である。第３実施形態に係る圧力センサが第１実施形態に係る圧力センサ１０と異なることは、溝部３７３が形成された圧力センサ素子３０Ｂを備えることである。以下、第１実施形態との相違点が説明される。第１実施形態に係る圧力センサ１０との共通点については、同一の符号が付された上で、その説明は原則省略され、必要に応じて説明される。
【0117】
図９に示すように、圧力センサ素子３０Ｂには、トレンチ３７１に加えて、トレンチ３７２が形成されている。
【0118】
トレンチ３７２は、ガード部３３の第２導電層３３５、第３絶縁層３３３、及び第３導電層３３６に亘って形成されている。なお、トレンチ３７２が形成される層は、前記の層に限らず、少なくともガード部３３に形成されていればよい。
【0119】
厚み方向１００から見て、トレンチ３７２は、トレンチ３７１の外側に位置しており、環状に形成されている。なお、厚み方向１００から見て、トレンチ３７２は、トレンチ３７１の内側に位置していてもよい。また、トレンチ３７２の形状は、環状に限らない。
【0120】
ガード部３３の外側面３３Ａに、溝部３７３が形成されている。溝部３７３は、トレンチ３７２と連通している。
【0121】
溝部３７３は、第３絶縁層３３３の一部及び第３導電層３３６の一部がエッチング等の公知の手段によって除かれることによって形成される。この場合、溝部３７３は、第２導電層３３５と基板３１との間に形成される。
【0122】
溝部３７３の位置及び大きさは、図９に示される位置及び大きさに限らない。例えば、溝部３７３は、第２絶縁層３３２の一部が除かれることによって形成されてもよい。この場合、溝部３７３は、第１導電層３３４と第２導電層３３５との間に形成され、図９に示すものより小さい間隔となる。
【0123】
溝部３７３は、複数のトレンチと連通していてもよい。例えば、溝部３７３は、トレンチ３７２に加えて、トレンチ３７１とも連通していてもよい。つまり、溝部３７３は、圧力センサ素子３０Ｂに形成されたトレンチの少なくとも１つと連通可能である。
【0124】
ガード部３３の外側面３３Ａに、複数の溝部３７３が形成されていてもよい。例えば、図９に示す溝部３７３に加えて、第２絶縁層３３２の一部が除かれることによって別の溝部が形成されていてもよい。この場合、例えば、溝部３７３及び当該別の溝部の双方がトレンチ３７１，３７２の一方と連通していてもよい。また、例えば、溝部３７３がトレンチ３７１，３７２と一方と連通し、当該別の溝部がトレンチ３７１，３７２の他方と連通していてもよい。
【0125】
第３実施形態によれば、基板３１が曲がった場合に基板３１に生じる曲げ応力のベース部３４への伝達を、溝部３７３によって抑制することができる。
【0126】
＜第４実施形態＞
図１０は、本発明の第４実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子の縦断面図である。第４実施形態に係る圧力センサが第１実施形態に係る圧力センサ１０と異なることは、第４実施形態に係る圧力センサが圧力センサ素子３０Ｃを備えており、圧力センサ素子３０Ｃでは、ガード部３３の基板３１との接合部からメンブレン３２のベース部３４との接合部まで、ガード部３３及びメンブレン３２が厚み方向１００に蛇行するように延びていることである。以下、第１実施形態との相違点が説明される。第１実施形態に係る圧力センサ１０との共通点については、同一の符号が付された上で、その説明は原則省略され、必要に応じて説明される。
図１０は、本発明の第４実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子の縦断面図である。第４実施形態に係る圧力センサが第１実施形態に係る圧力センサ１０と異なることは、第４実施形態に係る圧力センサが圧力センサ素子３０Ｃを備えており、圧力センサ素子３０Ｃでは、ガード部３３の基板３１との接合部からメンブレン３２のベース部３４との接合部まで、ガード部３３及びメンブレン３２が厚み方向１００に蛇行するように延びていることである。以下、第１実施形態との相違点が説明される。第１実施形態に係る圧力センサ１０との共通点については、同一の符号が付された上で、その説明は原則省略され、必要に応じて説明される。
【0127】
図１０に示すように、圧力センサ素子３０Ｃには、トレンチ３７４，３７５が形成されている。
【0128】
トレンチ３７４は、メンブレン３２を厚み方向１００に貫通して、ガード部３３の第２導電層３３５の途中まで厚み方向１００に延びている。厚み方向１００から見て、トレンチ３７４は環状に形成されている。
【0129】
トレンチ３７５は、ガード部３３の第２導電層３３５、第３絶縁層３３３、及び第３導電層３３６に亘って形成されている。厚み方向１００から見て、トレンチ３７５は、トレンチ３７４の外側に位置しており、環状に形成されている。
【0130】
トレンチ３７４の基板３１側の端部３７４Ａは、トレンチ３７５のメンブレン３２側の端部３７５Ａより基板３１側に位置する。つまり、複数のトレンチ３７４，３７５，３５Ａのうち厚み方向１００から見て隣り合う２つのトレンチ３７４，３７５が互いに厚み方向１００にずれて形成されている。
【0131】
また、トレンチ３７４の基板３１側の端部３７４Ａは、密閉空間３５のトレンチ３５Ａのメンブレン３２側の端部３５Ａａより基板３１側に位置する。つまり、複数のトレンチ３７４，３７５，３５Ａのうち厚み方向１００から見て隣り合う２つのトレンチ３７４，３５Ａが互いに厚み方向１００にずれて形成されている。
【0132】
これにより、図１０に一点鎖線で示すように、ガード部３３及びメンブレン３２は、ガード部３３の基板３１との接合部３３Ｂからメンブレン３２のベース部３４との接合部３２Ｃまで、前記厚み方向に蛇行するように延びている。図１０では、厚み方向１００から見て、トレンチ３７５より内側に第３導電層３３６が形成されていない。これにより、トレンチ３７５と密閉空間３５とは連通し、ガード部３３及びメンブレン３２の蛇行部分は、接合部３３Ｂを除いて基板３１から離れている。なお、当該蛇行部分の接合部３３Ｂ以外を基板３１から離すための構造は、第３導電層３３６の非形成に限らない。例えば、厚み方向１００から見て、トレンチ３７５より内側に第３絶縁層３３３が形成されていないことによって、当該蛇行部分の接合部３３Ｂ以外が基板３１から離れていてもよい。
【0133】
なお、トレンチ３７４，３７５が形成される層は、図１０に示す層に限らない。また、図１０に示す圧力センサ素子３０Ｃには、トレンチ３５Ａに加えて、２つのトレンチ３７４，３７５が形成されているが、トレンチ３５Ａに加えて形成されるトレンチの数は１つまたは３つ以上であってもよい。但し、複数のトレンチが形成されることによって、ガード部３３及びメンブレン３２が前述した蛇行を形成すること、及び複数のトレンチの少なくとも１つがメンブレン３２を厚み方向１００に貫通して少なくともガード部３３の内部まで達することを条件とする。
【0134】
なお、トレンチ３７４，３７５の形状は、環状に限らない。この場合、厚み方向１００から見て、ガード部３３及びメンブレン３２の一部（トレンチ３７４，３７５に面している部分）のみが前述した蛇行を形成する。つまり、ガード部３３及びメンブレン３２の少なくとも一部が前述した蛇行を形成していればよい。
【0135】
基板３１が曲がった場合に基板３１に生じる曲げ応力は、ガード部３３及びメンブレン３２を介してベース部３４へ伝わる。第４実施形態によれば、ガード部３３及びメンブレン３２の少なくとも一部は、ガード部３３の基板３１との接合部３３Ｂからメンブレン３２のベース部３４との接合部３２Ｃまで、厚み方向１００に蛇行するように延びている。これにより、基板３１からベース部３４までの曲げ応力の伝達経路が長くなる。その結果、曲げ応力のベース部３４への伝達を抑制することができる。
【0136】
＜第５実施形態＞
図１１は、本発明の第５実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子の縦断面図である。第５実施形態に係る圧力センサが第１実施形態に係る圧力センサ１０と異なることは、第５実施形態に係る圧力センサが圧力センサ素子３０Ｄを備えており、圧力センサ素子３０Ｄでは、基板３１が凸部３１１を備えていることである。以下、第１実施形態との相違点が説明される。第１実施形態に係る圧力センサ１０との共通点については、同一の符号が付された上で、その説明は原則省略され、必要に応じて説明される。
図１１は、本発明の第５実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子の縦断面図である。第５実施形態に係る圧力センサが第１実施形態に係る圧力センサ１０と異なることは、第５実施形態に係る圧力センサが圧力センサ素子３０Ｄを備えており、圧力センサ素子３０Ｄでは、基板３１が凸部３１１を備えていることである。以下、第１実施形態との相違点が説明される。第１実施形態に係る圧力センサ１０との共通点については、同一の符号が付された上で、その説明は原則省略され、必要に応じて説明される。
【0137】
図１１に示すように、圧力センサ素子３０Ｄにおいて、基板３１は、ベース部３４と対向する上面３１Ａに、凸部３１１を備える。凸部３１１は、ベース部３４と対向しており、ベース部３４へ向けて突出している。これにより、密閉空間３５の隙間３５Ｂのうち、凸部３１１が設けられた部分において、基板３１とベース部３４との間隔が小さくなっている。
【0138】
なお、凸部３１１がベース部３４と対向しており且つベース部３４へ向けて突出していることを条件として、凸部３１１の個数、大きさ、及び配置位置は、図１１に示す個数、大きさ、及び配置位置に限らない。
【0139】
メンブレン３２が撓むときにベース部３４がメンブレン３２と共に過剰に撓むと、ベース部３４とダイアフラム部３２Ａとの間の距離に誤差が生じて検出精度が低下するおそれがある。また、メンブレン３２が撓むときにベース部３４がメンブレン３２と共に過剰に撓むと、ベース部３４とメンブレン３２との接合部に応力が集中して、ベース部３４及びメンブレン３２が破損するおそれがある。第５実施形態によれば、凸部３１１が設けられていることによって、ベース部３４と基板３１との間の間隔が小さくなる。これにより、ベース部３４の過剰な撓みを凸部３１１によって抑制することができる。
【0140】
＜第６実施形態＞
図１２は、本発明の第６実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子の縦断面図である。第６実施形態に係る圧力センサが第１実施形態に係る圧力センサ１０と異なることは、第６実施形態に係る圧力センサが圧力センサ素子３０Ｅを備えており、圧力センサ素子３０Ｅでは、ベース部３４にベーストレンチ３４６が形成されていることである。以下、第１実施形態との相違点が説明される。第１実施形態に係る圧力センサ１０との共通点については、同一の符号が付された上で、その説明は原則省略され、必要に応じて説明される。
図１２は、本発明の第６実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子の縦断面図である。第６実施形態に係る圧力センサが第１実施形態に係る圧力センサ１０と異なることは、第６実施形態に係る圧力センサが圧力センサ素子３０Ｅを備えており、圧力センサ素子３０Ｅでは、ベース部３４にベーストレンチ３４６が形成されていることである。以下、第１実施形態との相違点が説明される。第１実施形態に係る圧力センサ１０との共通点については、同一の符号が付された上で、その説明は原則省略され、必要に応じて説明される。
【0141】
図１２に示すように、圧力センサ素子３０Ｅのベース部３４には、ベーストレンチ３４６が形成されている。
【0142】
ベーストレンチ３４６は、ベース部３４における圧力基準室３６に面する面に形成されている。ベーストレンチ３４６は、圧力基準室３６と連通している。ベーストレンチ３４６は、第１導電層３４４及び第２絶縁層３４２を貫通して、第２導電層３４５の内部まで達する。ベーストレンチ３４６は、厚み方向１００から見て環状である。
【0143】
圧力センサ素子３０Ｅでは、第１電極３４４Ａ及び第２電極３４４Ｂは、ベーストレンチ３４６によって隔てられている。
【0144】
なお、ベーストレンチ３４６は、厚み方向１００から見て環状以外の形状であってもよい。また、ベーストレンチ３４６の深さは、図１２に示す深さに限らない。例えば、ベーストレンチ３４６は、第１導電層３４４及び第２絶縁層３４２に加えて第２導電層３４５を貫通していてもよい。また、図１２では、ベーストレンチ３４６は、第１電極３４４Ａ及び第２電極３４４Ｂを隔てる位置に形成されていたが、当該位置以外に形成されていてもよい。この場合、第１電極３４４Ａ及び第２電極３４４Ｂは、ベーストレンチ３４６によって互いに隔てられるのではなく、例えば、第１実施形態と同様に隙間３４４Ｃによって互いに隔てられてもよい。
【0145】
第６実施形態によれば、圧力基準室３６がベーストレンチ３４６と連通している。これにより、圧力基準室３６を含む空間の体積が大きくなる。その結果、多数の圧力センサ素子３０Ｅが製造される場合に、製造された多数の圧力センサ素子３０Ｅ間における圧力基準室３６の内圧のばらつきを小さくすることができる。
【0146】
第６実施形態によれば、ベース部３４におけるメンブレン３２との接合部から、ベース部３４におけるダイアフラム部３２Ａと対向する部分までの応力の伝達経路が、ベーストレンチ３４６によって迂回する。これにより、ベース部３４におけるダイアフラム部３２Ａと対向する部分への応力の伝達を抑制することができる。
【0147】
＜第７実施形態＞
図１３は、本発明の第７実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子の縦断面図である。第７実施形態に係る圧力センサが第１実施形態に係る圧力センサ１０と異なることは、第７実施形態に係る圧力センサが圧力センサ素子３０Ｆを備えており、圧力センサ素子３０Ｆでは、圧力基準室３６が密閉空間３５と連通していることである。以下、第１実施形態との相違点が説明される。第１実施形態に係る圧力センサ１０との共通点については、同一の符号が付された上で、その説明は原則省略され、必要に応じて説明される。
図１３は、本発明の第７実施形態に係る圧力センサが備える圧力センサ素子の縦断面図である。第７実施形態に係る圧力センサが第１実施形態に係る圧力センサ１０と異なることは、第７実施形態に係る圧力センサが圧力センサ素子３０Ｆを備えており、圧力センサ素子３０Ｆでは、圧力基準室３６が密閉空間３５と連通していることである。以下、第１実施形態との相違点が説明される。第１実施形態に係る圧力センサ１０との共通点については、同一の符号が付された上で、その説明は原則省略され、必要に応じて説明される。
【0148】
図１３に示すように、圧力センサ素子３０Ｆでは、第１絶縁層３４１の一部及び第２電極３４４Ｂの一部に連通部３４７が形成されている。これにより、圧力基準室３６が、連通部３４７を介して密閉空間３５のトレンチ３５Ａと連通している。連通部３４７は、第１絶縁層３４１の一部及び第２電極３４４Ｂの一部がエッチング等の公知の手段によって除かれることによって形成される。
【0149】
なお、連通部３４７は、図１３に示す構成に限らない。例えば、連通部３４７は、第１絶縁層３４１のみの一部に形成されていてもよい。また、例えば、連通部３４７は、ベース部３４を厚み方向１００に貫通することによって、圧力基準室３６と密閉空間３５の隙間３５Ｂとを連通させてもよい。
【0150】
第７実施形態によれば、圧力基準室３６がメンブレン３２、基板３１、及びガード部３３によって形成された密閉空間３５と連通している。これにより、圧力基準室３６を含む空間の体積が大きくなる。その結果、多数の圧力センサ素子３０Ｆが製造される場合に、製造された多数の圧力センサ素子３０Ｆ間における圧力基準室３６の内圧のばらつきを小さくすることができる。
【0151】
なお、前記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【0152】
本発明は、適宜図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術に熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【符号の説明】
【0153】
１０ 圧力センサ
２０ 基板（実装板）
２０Ａ 上面（実装面）
３０ 圧力センサ素子
３１ 基板
３１１ 凸部
３２ メンブレン
３２Ａ ダイアフラム部
３３ ガード部
３３Ａ 外側面
３３７ 隙間部
３３８ 隙間部
３４ ベース部
３４１ 第１絶縁層（絶縁部材）
３４４Ａ 第１電極
３４４Ｂ 第２電極
３４６ ベーストレンチ
３５ 密閉空間
３６ 圧力基準室
３７１ トレンチ
３７３ 溝部
５０ 樹脂パッケージ
５１ 露出穴
７２ パッド
１００ 厚み方向
２０ 基板（実装板）
２０Ａ 上面（実装面）
３０ 圧力センサ素子
３１ 基板
３１１ 凸部
３２ メンブレン
３２Ａ ダイアフラム部
３３ ガード部
３３Ａ 外側面
３３７ 隙間部
３３８ 隙間部
３４ ベース部
３４１ 第１絶縁層（絶縁部材）
３４４Ａ 第１電極
３４４Ｂ 第２電極
３４６ ベーストレンチ
３５ 密閉空間
３６ 圧力基準室
３７１ トレンチ
３７３ 溝部
５０ 樹脂パッケージ
５１ 露出穴
７２ パッド
１００ 厚み方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】