位置检测装置以及位置指示器的制造方法_5

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那样与压力 传感设备51抵接而对压力传感设备51传递施加到芯体3的压力。
[0197] 卡定构件531的外观成为圆柱形状,由硬质的树脂、例如POM树脂或聚碳酸酯构 成。该卡定构件531的圆柱形状部的外径成为比外侧支架52的容纳空间522的径小的值, 卡定构件531能够在容纳空间522内沿着轴心方向移动,而不与外侧支架52的容纳空间 522的内壁摩擦。
[0198] 并且,在卡定构件531的轴心方向上的芯体3侧的中心部,沿着轴心方向形成插入 芯体3的凹孔5311。该凹孔5311是比芯体3的外径稍微大的圆柱形状。在该圆柱形状的 凹孔5311的轴心方向的预定的位置的内壁面,从该内壁面向凹孔5311的空间,形成有在该 例中以圆弧状突出的环状突部5312。
[0199] 另一方面,在芯体3的端部的预定位置,如图17(A)所示,沿着与轴心方向正交的 方向,形成有在该例中以圆弧状突出的环状突部3a。凹孔5311的环状突部5312和芯体3 的环状突部3a以在芯体3的环状突部3a跨过了凹孔5311的环状突部5312时芯体3的前 端面与凹孔5311的底部对接的方式,形成在凹孔5311以及芯体3的预定位置。并且,在芯 体3的前端面和凹孔5311的底部的对接状态下,通过环状突部5312和环状突部3a的卡合, 芯体3在卡定构件531的凹孔5311内卡定,只要不以预定的力来抽出芯体3,则芯体3维持 在卡定构件531的凹孔5311内卡定的状态。
[0200] 接着,说明作为内侧支架53的第二构件的例的按压构件532。在该实施方式中,按 压构件532由弹性构件构成。构成按压构件532的弹性构件由弹性系数(弹性率)比卡定 构件531的材料小、即具有高的弹性的例如硅树脂构成,在该例中尤其由硅橡胶构成。
[0201] 在该按压构件532中,形成有从圆柱状基部的轴心方向的端面以凸形状突出的圆 柱状突部532a。并且,按压构件532以其圆柱状基部与形成在卡定构件531的凹部嵌合而 对卡定构件531结合。此时,按压构件532的圆柱状突部532a的端面朝向压力传感设备51 侦牝成为能够与压力传感设备51抵接的状态。此时,成为按压构件532的圆柱状突部532a 的端面的中心位置与内侧支架53的中心线位置一致的状态。
[0202] 如以上所述,通过按压构件532对卡定构件531嵌合而结合,从而形成内侧支架 53。该内侧支架53成为与卡定构件531的端面相比,按压构件532的圆柱状突部532a更 加以凸形状突出,与后述的压力传感设备51抵接的状态。
[0203] 接着,说明在外侧支架52的容纳空间522中容纳的压力传感设备51。图18是用 于说明该例的压力传感设备51的图。
[0204] 如图18⑷所示,压力传感设备51由构成静电电容方式的压力感知部的半导体芯 片300、容纳该半导体芯片300且具有金属端子片51a、51b的套筒510构成。
[0205] 图18(C)示出半导体芯片300的剖视图。并且,图18⑶是从图18(C)所示的压 力P的施加方向观察了该半导体芯片300的俯视图。图18(C)成为图18(D)中的B-B线剖 视图。
[0206] 该例的半导体芯片300是将被施加的压力作为静电电容的变化来检测的芯片,具 有如图18(C)所示的结构。如图18(D)所示,半导体芯片300成为例如纵以及横的长度L 为I. 5mm、高度H为0. 5mm的长方体形状。如图18(C)所示,该例的半导体芯片300由第一 电极301、第二电极302、第一电极301以及第二电极302之间的绝缘层(电介质层)303构 成。在该例中,第一电极301以及第二电极302以由单晶硅(Si)构成的导体而成。
[0207] 并且,该绝缘层303的与第一电极301对置的面侧,在该例中,形成有以该面的中 央位置为中心的圆形的凹部304。通过该凹部304,在绝缘层303和第一电极301之间形成 有空间305。在该例中,凹部304的底面成为平坦的面,其直径D例如成为D = 1mm。此外, 在该例中,凹部304的深度成为几十微米~几百微米左右。
[0208] 由于空间305的存在,第一电极301能够产生位移,使得若从与第二电极302对置 的面的相反侧的上面301a侧被按压,则向该空间305的方向弯曲。作为第一电极301的例 的单晶硅的厚度t成为能够通过被施加的压力P而弯曲的厚度,设为比第二电极302薄。
[0209] 在作为如以上的结构的压力感知芯片的例的半导体芯片300中,在第一电极301 和第二电极302之间形成有静电电容CcL并且,若从第一电极301的与第二电极302对置 的面的相反侧的上面301a侧对第一电极301施加压力,则第一电极301以向空间305侧弯 曲的方式产生位移,变化为第一电极301和第二电极302之间的距离缩短,静电电容Cd的 值变大。第一电极301的弯曲量根据被施加的压力的大小而变化。因此,静电电容Cd成为 与对半导体芯片300施加的压力P的大小对应的可变电容。另外,在作为第一电极301而 例示的单晶硅中,根据压力P而产生几微米的弯曲。根据产生该弯曲的压力P,静电电容Cd 呈现0~IOpF (微微法拉)的变化。
[0210] 套筒510由例如树脂构成,具有如图18㈧以及⑶所示的扁平形状。在该套筒 510中,金属端子片51a、51b通过树脂铸模而固定。
[0211] 并且,套筒510在与导出金属端子片5Ia以及5Ib的面的相反侧的前面部,具有如 上述的结构的半导体芯片300的容纳凹部511。在该容纳凹部511的底部,露出在金属端子 片51b的、与折弯部的相反侧的端部形成的端子板512。另外,容纳凹部511的底部的端子 板512当然也可以不成为金属端子片51b的一部分,而是与金属端子片51b进行电连接。
[0212] 此外,在套筒510的前面的容纳凹部511的周围的面的一部分,露出在金属端子片 51a的、与前述的折弯部的相反侧的端部形成的端子板513。另外,该端子板513当然也可 以不成为金属端子片51a的一部分,而是与金属端子片51a进行电连接。
[0213] 在套筒510的容纳凹部511内,例如导电性粘结材料附着在第二电极302上的半 导体芯片300以第二电极302侧成为容纳凹部511的底部侧的方式容纳。在该容纳状态下, 半导体芯片300的第二电极302和端子板512进行电连接,即第二电极302和金属端子片 51b进行电连接。
[0214] 并且,在对于容纳凹部511内的容纳状态下,半导体芯片300的第一电极301向前 面侧露出。并且,如图18(B)所示,半导体芯片300的该露出的第一电极301和在容纳凹部 511的周围的预定位置露出的端子板513通过金属线306相互焊锡而连接。由此,半导体芯 片300的第一电极301和金属端子片51a进行电连接。
[0215] 如以上所述,压力传感设备51通过在套筒510的容纳凹部511容纳有半导体芯片 300而构成。
[0216] 并且,在该例中,在夹持压力传感设备51的套筒510的前面的容纳凹部511的上 下的位置,分别形成有具有上方向以及下方向的突出部514a以及515a (在图18中,省略突 出部515a)的卡定爪514以及515。
[0217] 另一方面,虽然省略图示,但在外侧支架52的容纳空间522的部分的上下的壁面, 形成有压力传感设备51的套筒510的卡定爪514以及515的突出部514a以及515a卡合 的开口。
[0218] 在压力传感设备51中,半导体芯片300的第一电极301以与按压构件532的圆柱 状突部532a抵接的方式插入到外侧支架52的容纳空间522。并且,套筒510的卡定爪514 以及515的突出部514a以及515a通过与外侧支架52的所述开口卡合,压力传感设备51 在外侧支架52的容纳空间522内容纳固定。在该容纳固定状态时,在压力传感设备51中 容纳保持的半导体芯片300的第一电极301的上面301a成为与按压构件532的圆柱状突 部532a的前端面抵接的状态。
[0219] 并且,在该状态下,按压构件532的圆柱状突部532a的前端面的中心位置和半导 体芯片300的第一电极301的下方的圆形空间305的中心位置一致。按压构件532的圆柱 状突部532a的径为0· 7mm,第一电极301的下方的圆形空间305的径为1mm,按压构件532 的圆柱状突部532a的径成为比圆形空间305的径更小。另外,按压构件532的圆柱状突 部532a的径和圆形空间305的径的尺寸是一例,但构成为维持按压构件532的圆柱状突部 532a的径比圆形空间305的径更小的关系。
[0220] 另外,在该实施方式中,在外侧支架52的容纳空间522的内壁面,形成有沿着轴心 方向的方向的多个凸缘(突条)。这些凸缘用于外侧支架52的容纳空间522中的压力传感 设备51的位置限制。即,通过这些凸缘与压力传感设备51的套筒510的外周侧面抵接,以 在压力传感设备51中容纳的半导体芯片300的第一电极301的下方的圆形空间305的中 心位置和按压构件532的圆柱状突部532a的前端面的中心位置一致的方式,对压力传感设 备51进行位置限制。
[0221] 并且,如图17(A)所示,对套筒510形成的金属端子片51a以及51b的前端通过与 在印制电路板4中形成的通孔4a、4b嵌合并焊锡,从而与在印制电路板4中形成的电路部 连接。
[0222] 在具有如以上的结构的第三实施方式的位置指示器IC中,若对芯体3施加笔压, 则在笔压检测用模块50中,芯体3被卡合的内侧支架53的卡定构件531在外侧支架52内, 以与被施加的笔压对应地沿着轴心方向按压压力传感设备51的半导体芯片300的方式发 生位移。因此,通过与卡定构件531嵌合的按压构件532,压力传感设备51的半导体芯片 300的第一电极301经由空间305向第二电极302侧弯曲,由此,在半导体芯片300的第一 电极301和第二电极302之间构成的电容器的静电电容Cd根据笔压而变化。并且,根据该 静电电容Cd的变化,位置指示器IC检测对芯体3施加的笔压,并将该检测出的笔压数据在 笔压数据发送期间配置为ASK调制信号而向位置检测装置20送出。
[0223] 并且,在该第三实施方式的位置指示器IC中,也与第一实施方式相同地,切换电 极6C、7C、8C,且基于交流信号Sc而生成ASK调制信号并向位置检测装置20送出。通过在 进行ASK调制而送出的交流信号中包括用于识别电极6C、7C、8C的识别信息,在位置检测装 置20中,能够与前述相同地,检测位置指示器IC的指示位置,且检测位置指示器IC的旋转 角以及倾斜角。
[0224] [第三实施方式的变形例]
[0225] 在上述的第三实施方式的位置指示器IC中,在筒状体9C的外周面形成了 3个电 极6(:、7(:、8(:,但也可以如图17肋所示,在筒状体9(:的内周面形成3个电极6(^、7(^、 8C。此时,如图17(E)所示,在外侧支架52的凹部523的底面,形成在筒状体9C与凹部 523嵌合时与筒状体9C的内周面的3个电极6C、7C、8C接触而电连接的导体片5V、 55'、56<。另外,在外侧支架52内,分别设置有用于连接导体片5V、55<、56<和印制电 路板4的接线是与上述的实施方式相同。
[0226] [第四实施方式]
[0227] 在上述的第二实施方式的位置指示器IA中,设为信号电极9作为筒状形状而具有 将芯体3插通的贯通孔。但是,也可以不使用这样的筒状形状的信号电极9,而是将芯体使 用导电性金属或导电性树脂。
[0228] 图19是用于说明作为信号电极而使用了由导电性金属或导电性树脂构成的芯体 3D的位置指示器ID的图。该图19的例的位置指示器ID为了检测对芯体3D施加的笔压, 使用前述的笔压检测用模块50。图19 (A)是用于说明位置指示器ID的芯体3D侧的结构的 剖视图。
[0229] 并且,在该图19的例的位置指示器ID中,如图19(A)以及(B)所示,将3个阻碍 电极6D、7D、8D形成在芯体3D被插通的筒状体9D的外周面。
[0230] 并且,如图19(C)所示,在笔压检测用模块50的外侧支架52的、筒状体9D被嵌合 的凹部523的底面,形成与筒状体9D的外周面的3个电极6D、7D、8D接触而电连接的导体 片54D、55D、56D。并且,在外侧支架52内,分别设置有用于连接导体片54D、55D、56D和印制 电路板4的接线54Da、55Da、56Da (在图19⑷中,没有显示接线54Da)。
[0231] 进一步,在该实施方式中,在外侧支架52的贯通孔521的壁面,通过印刷或蒸镀等 而沉积形成导体层58,且从该导体层58形成导电体刷59。并且,如图19(A)所示,在外侧 支架52内,用于连接导体层58和印制电路板4的接线58a例如通过嵌入成型而设置。
[0232] 因此,若作为导电体的芯体3D在外侧支架52的贯通孔521中插通,则如图19(A) 所示,芯体3D经由导电体刷59而与导体层58进行电连接。由此,作为导电体的芯体3D连 接到印制电路板4的振荡电路的输出端,芯体3D作为信号电极而动作。
[0233] 如图19㈧所示,在芯体3D的端部的预定位置,沿着与轴心方向正交的方向,形成 有在该例中以圆弧状突出的环状突部3Da。凹孔5311的环状突部5312和芯体3D的环状 突部3Da以在芯体3D的环状突部3Da跨过了凹孔5311的环状突部5312时芯体3D的前端 面与凹孔5311的底部对接的方式,形成在凹孔5311以及芯体3D的预定位置。并且,在芯 体3D的前端面和凹孔5311的底部的对接状态下,通过环状突部5312和环状突部3Da的卡 合,芯体3D在卡定构件531的凹孔5311内卡定,只要不以预定的力来抽出芯体3D,则芯体 3D维持在卡定构件531的凹孔5311内卡定的状态。
[0234] 并且,该例的位置指示器ID通过阻碍电极6D、7D、8D经由开关电路13D、14D、15D 而选择性地接地,与在第二实施方式中的说明相同地,在位置检测装置20中,能够检测位 置指示器ID的指示位置以及笔压,且检测位置指示器ID的旋转角以及倾斜角。
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