(57)【要約】【課題】印加される圧力に対して耐圧性を備えると共に、圧力を確実かつ効率良く感知できる圧力センシング半導体デバイスを提供する。【解決手段】パッケージ部材に、第１の電極と第２の電極とが所定の距離を介して対向して配置されて収納されており、位置指示器の筐体の一方の端部から突出した芯体に印加された圧力に応じて第１の電極が変位することで、第１の電極と第２の電極との間の静電容量が変化する。第１の電極の、第２の電極と対向する側とは反対側の面に弾性部材が配設されている。パッケージ部材には、第１の電極の、第２の電極と対向する側とは反対側の面に配設されている弾性部材を開口状態とするように凹部が形成されている。この凹部を介して芯体に印加された圧力が弾性部材を介して第１の電極に伝達されるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、前記第１の電極と所定の距離を介して対向して配置された第２の電極とを備え、前記第１の電極に印加された圧力に応じて前記第１の電極が変位することで前記第１の電極と前記第２の電極との間の静電容量が変化するように構成されているとともに、パッケージ部材に前記第１の電極および前記第２の電極が収納された圧力センシング半導体デバイスであって、
前記第１の電極は、位置指示器の筐体の一方の端部から突出した芯体に印加された圧力が前記第１の電極へ印加されることによって変位するとともに、
前記第１の電極が変位することによる前記静電容量が変化は、前記第１の電極と前記第２の電極との距離が変化することに基づくものであり、
前記第１の電極の、前記第２の電極と対向する側とは反対側の面に弾性部材が配設されており、前記芯体に印加された圧力は前記弾性部材を介して前記第１の電極に伝達されるように構成されており、
前記パッケージ部材には、前記第１の電極の、前記第２の電極と対向する側とは反対側の面に配設されている前記弾性部材を開口状態とするように凹部が形成されており、
前記凹部を介して前記芯体に印加された圧力が前記弾性部材を介して前記第１の電極に伝達されるように構成されている
ことを特徴とする圧力センシング半導体デバイス。
【請求項２】
前記弾性部材は、シリコン樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センシング半導体デバイス。
【請求項３】
前記パッケージ部材の前記凹部は、前記第１の電極の面積に対応して形成されていること特徴とする請求項１に記載の圧力センシング半導体デバイス。
【請求項４】
前記パッケージ部材の前記凹部は、前記芯体に印加された力を前記弾性部材を介して前記第１の電極に伝達するための押圧部材が挿入されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センシング半導体デバイス。
【請求項５】
前記パッケージ部材の前記凹部は、前記芯体に印加された圧力を前記弾性部材を介して前記第１の電極に伝達するための圧力伝達部材が挿入されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センシング半導体デバイス。
【請求項６】
前記パッケージ部材の前記凹部は、前記芯体に印加された圧力を前記弾性部材を介して前記第１の電極に伝達するための、鍔部を備えた圧力伝達部材が挿入されるように構成されているとともに、前記弾性部材を介して前記第１の電極へ圧力を伝達する前記圧力伝達部材の前記第１の電極に対する移動は、前記凹部の前記圧力が伝達されてくる側の段部に対する前記鍔部の衝合よって制限されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センシング半導体デバイス。
【請求項７】
前記押圧部材は、前記凹部において、前記弾性部材により弾性的に保持される
ことを特徴とする請求項４に記載の圧力センシング半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外部から印加される圧力を、静電容量の変化として検出する圧力センシング半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータ等の入力デバイスとして用いられている位置入力装置の一例として、例えば、ペンのような形状を有し、筆圧検出部を備える位置指示器と、この位置指示器を用いて、ポインティング操作や文字及び図等の入力を行う入力面を有する位置検出装置から構成されているものが知られている。
【０００３】
そして、位置指示器の筆圧検出部には、例えば特許文献１（特開平４−９６２１２号公報）に記載されているような可変容量コンデンサが用いられている。この特許文献１に記載された可変容量コンデンサは、機構的な構造部品として、誘電体の一の面に取り付けられた第１の電極と、誘電体の前記一の面と対向する他の面側に配置された可撓性を有する第２の電極を有している。そして、この可変容量コンデンサは、第２の電極と誘電体の他の面との間をその一部を除いてわずかな間隔だけ離隔するスペーサ手段と、第２の電極と誘電体との間に相対的な圧力または変位を加える部品を備えている。そして、ペン形状の位置指示器に筆圧が加えられると、可撓性の第２の電極が変位することにより、容量が変わる構成となっている。
【０００４】
したがって、この特許文献１の位置指示器の可変容量コンデンサは、部品点数が多く、また機構部品であるために、位置指示器の構成が複雑となるという問題がある。
【０００５】
一方、例えば、特許文献２（特開平１１−２８４２０４号公報）、特許文献３（特開２００１−８３０３０号公報）、特許文献４（特開２００４−３０９２８２号公報）、特許文献５（米国公開公報ＵＳ２００２／０１９４９１９）に開示されているように、ＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  System）技術などで表される半導体微細加工技術により製作される静電容量方式の圧力センサが提案されている。
【０００６】
この特許文献２〜特許文献５に開示されている圧力センサは、第１の電極と、この第１の電極と所定の距離を介して対向して配置された第２の電極とを備える半導体構造を有するものであって、第１の電極に印加される圧力に応じて、第１の電極と第２の電極との間の距離が変化することで第１の電極と第２の電極との間に形成されている静電容量が変化するので、前記圧力を、前記静電容量の変化として検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−９６２１２号公報
【特許文献２】特開平１１−２８４２０４号公報
【特許文献３】特開２００１−８３０３０号公報
【特許文献４】特開２００４−３０９２８２号公報
【特許文献５】米国公開公報ＵＳ２００２／０１９４９１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特許文献１のような、外部からの押圧力により静電容量を可変にするために複数個の機構的な構造部品からなる可変容量コンデンサを、特許文献２〜特許文献５に記載のＭＥＭＳ技術により構成される圧力センサに置き換えることができれば、部品点数を低減させることができると共に、組み立てのための機構的な部品がなくなるので、構成が簡単になり、信頼性の向上およびコスト低減に寄与する。
【０００９】
ところで、上述した特許文献１に記載の位置指示器の筆圧検出用などのような、外部からの押圧力を感知する圧力センサとしては、音圧などの圧力レベルとは比べものにならない大きな圧力に対応させるために、その圧力に耐える耐圧性を有する構造を備える必要がある。しかも、例えばペン形状を有する位置指示器の軸芯方向の圧力などのような、特定方向からの圧力を確実に、且つ、効率よく感知することができる構造を備えることが望ましい。
【００１０】
ところが、特許文献２及び特許文献３の圧力センサは、水や空気などの流体の圧力を感知するものであり、上述した位置指示器の筆圧検出用としては適用することができない。
【００１１】
また、特許文献４及び特許文献５の圧力センサは、例えばセラミック層や例えばシリコンなどからからなる半導体基板が圧力を受けて撓むことで、第１の電極と第２の電極との距離が変化し、静電容量が変化する。しかしながら、これら特許文献４及び特許文献５には、圧力が、それらセラミック層や半導体基板に直接的に印加された際の振る舞いについて記載されているだけで、上記の位置指示器の筆圧検出のために適用する場合に必要である耐圧性や圧力を確実且つ効率良く感知するための構造については、開示されていない。また、第１の電極あるいは第２の電極に予期せずに印加される圧力に対する耐衝撃性について何ら述べていない。
【００１２】
この発明は、以上の点にかんがみ、外部から印加される押圧力などによる圧力に対して耐圧性を備えると共に、前記圧力を確実且つ効率良く感知することができるようにし、しかも外部から印加される予期しない押圧力に対する耐衝撃性を考慮した構造を備える圧力センシング半導体デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、この発明は、
第１の電極と、前記第１の電極と所定の距離を介して対向して配置された第２の電極とを備え、前記第１の電極に印加された圧力に応じて前記第１の電極が変位することで前記第１の電極と前記第２の電極との間の静電容量が変化するように構成されているとともに、パッケージ部材に前記第１の電極および前記第２の電極が収納された圧力センシング半導体デバイスであって、
前記第１の電極は、位置指示器の筐体の一方の端部から突出した芯体に印加された圧力が前記第１の電極へ印加されることによって変位するとともに、
前記第１の電極が変位することによる前記静電容量が変化は、前記第１の電極と前記第２の電極との距離が変化することに基づくものであり、
前記第１の電極の、前記第２の電極と対向する側とは反対側の面に弾性部材が配設されており、前記芯体に印加された圧力は前記弾性部材を介して前記第１の電極に伝達されるように構成されており、
前記パッケージ部材には、前記第１の電極の、前記第２の電極と対向する側とは反対側の面に配設されている前記弾性部材を開口状態とするように凹部が形成されており、
前記凹部を介して前記芯体に印加された圧力が前記弾性部材を介して前記第１の電極に伝達されるように構成されている
ことを特徴とする圧力センシング半導体デバイスを提供する。
【００１４】
上記の構成を備えたこの発明の圧力センシング半導体デバイスにおいては、第１の電極と、この第１の電極と所定の距離を介して対向して配置された第２の電極とが、パッケージ部材に収納されて構成されている。そして、位置指示器の筐体の一方の端部から突出した芯体に印加された圧力に応じて第１の電極が変位することで第１の電極と第２の電極との距離が変化し、これにより第１の電極と第２の電極との間の静電容量が変化する。
【００１５】
そして、この発明においては、第１の電極の、第２の電極と対向する側とは反対側の面に弾性部材が配設されている。さらに、パッケージ部材には、第１の電極の、第２の電極と対向する側とは反対側の面に配設されている弾性部材を開口状態とするように凹部が形成されており、この凹部を介して芯体に印加された圧力が弾性部材を介して第１の電極に伝達される。
【００１６】
したがって、芯体に印加された圧力が第１の電極に直接的に伝達することはなく、常に、第１の電極の一面側に配設されている弾性部材を介して伝達されるので、芯体から印加される圧力に対して耐圧性を備えると共に、予期せずに印加された衝撃性の圧力に対しても耐衝撃性を備える。
【００１７】
そして、第１の電極は、弾性部材を介して圧力を受けるので、外部からの圧力を所定の弾性を有する当該弾性部材により第１の電極に対して適切に伝達するように構成することができ、圧力センシング半導体デバイスは、圧力を確実且つ効率良く感知することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明による圧力センシング半導体デバイスにおいては、第２の電極と対向する第１の電極の、第２の電極と対向する側とは反対側の面に弾性部材が配設されており、パッケージ部材に備えられる凹部を介して芯体に印加された圧力が、この弾性部材を介して第１の電極に伝達される。したがって、この発明による圧力センシング半導体デバイスによれば、芯体に印加された圧力に対して耐圧性を備えると共に、前記圧力を確実且つ効率良く感知することができ、しかも予期しない衝撃性の押圧力に対する耐衝撃性を備えるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明による圧力センシング半導体デバイスの第１の実施形態の基本的構成例を示す図である。
【図２】この発明による圧力センシング半導体デバイスに用いる圧力感知部の構成例を示す図である。
【図３】この発明による圧力センシング半導体デバイスに用いる圧力感知部の特性例を示す図である。
【図４】この発明による圧力センシング半導体デバイスに用いる圧力感知部の他の構成例を示す図である。
【図５】図４の例の圧力センシング半導体デバイスに用いる圧力感知部の特性例を示す図である。
【図６】この発明による圧力センシング半導体デバイスの第１の実施形態の変形例を示す図である。
【図７】この発明による圧力センシング半導体デバイスの第１の実施形態の他の変形例を示す図である。
【図８】この発明による圧力センシング半導体デバイスの第１の実施形態の他の変形例を示す図である。
【図９】この発明による圧力センシング半導体デバイスの第２の実施形態の構成例を示す図である。
【図１０】この発明による圧力センシング半導体デバイスの第３の実施形態の構成例を説明するための図である。
【図１１】この発明による圧力センシング半導体デバイスの第３の実施形態の他の構成例を説明するための図である。
【図１２】この発明による圧力センシング半導体デバイスの第４の実施形態の構成例を説明するための図である。
【図１３】この発明による圧力センシング半導体デバイスの第５の実施形態の構成例を説明するための図である。
【図１４】この発明による圧力センシング半導体デバイスの第６の実施形態の構成例を説明するための図である。
【図１５】この発明による圧力センシング半導体デバイスの第７の実施形態の構成例を説明するための図である。
【図１６】この発明による圧力センシング半導体デバイスの実施形態を適用した位置検出装置を説明するための図である。
【図１７】この発明による圧力センシング半導体デバイスの実施形態を適用した位置指示器を説明するための図である。
【図１８】この発明による圧力センシング半導体デバイスの実施形態を適用した位置検出装置の位置検出および筆圧検出回路の一例の回路図である。
【図１９】この発明による圧力センシング半導体デバイスの変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１の実施形態］
図１は、この発明による圧力センシング半導体デバイスの第１の実施形態の構成を説明するための図であり、図１（Ａ）は、この第１の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００の斜視図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線を含む縦断面図、図１（Ｃ）は、第１の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００をプリント配線基板２００に取り付けたときの状態を示す図である。
【００２１】
この第１の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００は、例えば、ＭＥＭＳ技術により製作されている半導体チップとして構成される圧力感知チップ１０を、例えば立方体あるいは直方体の箱型のパッケージ２０内に封止したものである（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）。圧力感知チップ１０は、圧力感知部の一例である。
【００２２】
圧力感知チップ１０は、印加される圧力を、静電容量の変化として検出するものであり、この例では、図２に示すような構成を備える。図２（Ｂ）は、この例の圧力感知チップ１０を、圧力Ｐを受ける面１ａ側から見た図であり、また、図２（Ａ）は、図２（Ｂ）のＢ−Ｂ線縦断面図である。
【００２３】
この図２に示すように、この第１の例の圧力感知チップ１０は、縦×横×高さ＝Ｌ×Ｌ×Ｈの直方体形状とされている。この例では、Ｌ＝１．５ｍｍ、Ｈ＝０．５ｍｍとされている。
【００２４】
この例の圧力感知チップ１０は、第１の電極１と、第２の電極２と、第１の電極１及び第２の電極２の間の絶縁層（誘電体層）３とからなる。第１の電極１および第２の電極２は、この例では、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる導体で構成される。絶縁層３は、この例では酸化膜（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜で構成される。なお、絶縁層３は、酸化膜で構成する必要はなく、他の絶縁物で構成しても良い。
【００２５】
そして、この絶縁層３の第１の電極１と対向する面側には、この例では、当該面の中央位置を中心とする円形の凹部４が形成されている。この凹部４により、絶縁層３と、第１の電極１との間に空間５が形成される。この例では、凹部４の底面は平坦な面とされ、その直径Ｄは、例えばＤ＝１ｍｍとされている。また、凹部４の深さは、この例では、数十ミクロン〜数百ミクロン程度とされている。
【００２６】
この例の圧力感知チップ１０は、次のようにして半導体プロセスにより作成される。先ず、第２の電極２を構成する単結晶シリコン上に、酸化膜からなる絶縁層３を形成する。次に、当該酸化膜の絶縁層３に対して空間５が形成されるように、直径Ｄの円形の部分以外の部分を覆うマスクを配設してエッチングを施すことにより、凹部４を形成する。そして、絶縁層３の上に、第１の電極１を構成する単結晶シリコンを被着する。これにより、第１の電極１の下方に、空間５を備える圧力感知チップ１０が形成される。
【００２７】
この空間５の存在により、第１の電極１は、第２の電極２と対向する面とは反対側の面１ａ側から押圧されると、当該空間５の方向に撓むように変位可能となる。第１の電極１の例としての単結晶シリコンの厚さｔは、印加される圧力Ｐによって撓むことが可能な厚さとされ、第２の電極２よりも薄くされている。この第１の電極１の厚さｔは、後述するように、印加される圧力Ｐに対する第１の電極１の撓み変位特性が、所望のものとなるように選定される。
【００２８】
以上のような構成の圧力感知チップ１０においては、第１の電極１と第２の電極２との間に静電容量Ｃｖが形成される。そして、図２（Ａ）に示すように、第１の電極１の、第２の電極２と対向する面とは反対側の上面１ａ側から第１の電極１に対して圧力Ｐが印加されると、第１の電極１は、図２（Ａ）において、点線で示すように撓み、第１の電極１と、第２の電極２との間の距離が短くなり、静電容量Ｃｖの値が大きくなるように変化する。第１の電極１の撓み量は、印加される圧力Ｐの大きさに応じて変化する。したがって、静電容量Ｃｖは、図２（Ｃ）の等価回路に示すように、圧力感知チップ１０に印加される圧力Ｐの大きさに応じて変化する。
【００２９】
なお、第１の電極１として例示した単結晶シリコンでは圧力により数ミクロンの撓みを生じる。コンデンサＣｖの容量は、その撓みを引き起こす押圧力Ｐにより０〜１０ｐＦ（ピコファラッド）の変化を呈する。
【００３０】
この実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００においては、以上のような構成を備える圧力感知チップ１０は、圧力を受ける第１の電極１の面１ａが、図１（Ａ）及び（Ｂ）において、パッケージ２０の上面２０ａに対向する状態でパッケージ２０内に収納されている。
【００３１】
パッケージ２０は、この例では、セラミック材料や樹脂材料等の電気絶縁性材料からなるパッケージ部材２１と、このパッケージ部材２１内において、圧力感知チップ１０が圧力を受ける面１ａ側に設けられる弾性部材２２とからなる。弾性部材２２は、所定の弾性を有する圧力伝達部材の一例である。
【００３２】
そして、この例では、パッケージ部材２１内の、圧力感知チップ１０が圧力を受ける第１の電極１の面１ａ側の上部には、第１の電極１の面積に対応した凹部２１ａが設けられており、この凹部２１ａ内には弾性部材２２が充填されて配置されている。弾性部材２２は、この例では、所定の弾性を有するシリコン樹脂で構成され、特にシリコンゴムで構成されている。
【００３３】
そして、パッケージ２０には、上面２０ａから弾性部材２２の一部にまで連通する連通穴２３が形成されている。すなわち、パッケージ部材２１には、当該連通穴２３の一部を構成する貫通孔２１ｂが形成されていると共に、弾性部材２２には、連通穴２３の端部を構成する凹穴２２ａが設けられている。また、パッケージ部材２１の連通穴２３の開口部側（上面２０ａ側）にはテーパー部２１ｃが形成されて、連通穴２３の開口部は、ラッパ状形状とされている。
【００３４】
図１（Ａ）及び（Ｂ）において、点線で示すように、連通穴２３には、圧力センシング半導体デバイス１００に対して、ユーザによる押圧力など、外部から印加される圧力を印加するための押圧部材としての棒状の突状部材３００が挿入される。この場合、外部からの圧力Ｐは、棒状の突状部材３００の軸芯方向（中心線方向）に印加されるものとなる。なお、この例では、貫通孔２１ｂの内径は、突状部材３００が貫通孔２１ｂに当接する部分の直径より若干大きくされていると共に、凹穴２２ａの内径は、突状部材３００が凹穴２２ａに当接する部分の直径よりも若干小さくされていることで、テーパー部２１ｃと貫通孔２１ｂによって突状部材３００の圧力センシング半導体デバイス１００の内部へのガイドを容易にするとともに、圧力センシング半導体デバイス１００に挿入された突状部材３００が容易に脱落しないように構成されている。
【００３５】
すなわち、連通穴２３の開口部はラッパ状形状を有しているので、突状部材３００はその開口部のテーパー部２１ｃにガイドされて、連通穴２３内に容易に導かれて挿入される。そして、突状部材３００は、連通穴２３の端部の弾性部材２２の凹穴２２ａ内まで押し込まれる。こうして、突状部材３００は、圧力センシング半導体デバイス１００の連通穴２３に挿入されることで、圧力感知チップ１０が圧力を受ける面側に対して、軸芯方向の圧力Ｐを印加する状態に位置決めされる。
【００３６】
この場合、突状部材３００が凹穴２２ａに当接する部分の直径よりも凹穴２２ａの内径が若干小さいので、突状部材３００は、弾性部材２２の凹穴２２ａにおいて、弾性部材２２により弾性的に保持される状態となる。つまり、突状部材３００は、圧力センシング半導体デバイス１００の連通穴２３に挿着されると、当該突状部材３００は、圧力センシング半導体デバイス１００に保持される。一方、突状部材３００を所定の力で引き抜くことにより、圧力センシング半導体デバイス１００による保持状態を容易に解除させることができる。
【００３７】
そして、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、圧力センシング半導体デバイス１００のパッケージ部材２１からは、圧力感知チップ１０の第１の電極１と接続される第１のリード端子３１が導出されると共に、圧力感知チップ１０の第２の電極２と接続される第２のリード端子３２が導出される。第１のリード端子３１は、例えば金線３３により第１の電極１と電気的に接続される。また、第２のリード端子３２は、第２の電極２に接触した状態で導出されることにより第２の電極２と電気的に接続される。もっとも、第２のリード端子３２と第２の電極２とも、金線などで電気的に接続しても勿論良い。
【００３８】
この例では、第１及び第２のリード端子３１及び３２は、導体で構成され、図示のように幅広とされている。そして、この例では、第１及び第２のリード端子３１及び３２は、パッケージ２０の上面２０ａに対向した底面２０ｂから、当該底面２０ｂに対して垂直な方向に導出されていると共に、圧力センシング半導体デバイス１００が配設されるプリント配線基板２００の厚さｄに対応する間隔を空けて、互いに平行に対向するように導出されている。
【００３９】
そして、図１（Ｃ）に示すように、圧力センシング半導体デバイス１００を、プリント配線基板２００の端面２００ａに対して、パッケージ２０の底面２０ｂが当接した状態で、第１及び第２のリード端子３１及び３２により当該プリント配線基板２００の厚さ方向を挟持するように配設する。
【００４０】
そして、プリント配線基板２００の一面２００ｂに設けられている印刷配線パターン２０２と、第１のリード端子３１を半田２０１にて電気的に接続しかつ固定する。また、図示は省略するが、同様にして、プリント配線基板２００の一面２００ｂとは反対側の面に設けられている印刷配線パターンと、第２のリード端子３２を半田付けして固定する。なお、プリント配線基板２００の一面２００ｂ側に、信号処理回路（ＩＣなど）が設けられる場合には、第２のリード端子３２が半田付けされる印刷配線パターンは、プリント配線基板２００の一面２００ｂとは反対側の面に設けられているので、プリント配線基板２００に設けられたスルーホールを介して、一面２００ｂ側の印刷配線パターン２０２に接続されて、信号処理回路に接続される。
【００４１】
この状態で、図１（Ｃ）に示すように、突状部材３００の軸芯方向に押圧力Ｐが加わると、その押圧力Ｐに応じた圧力が弾性部材２２を介して、圧力感知チップ１０に印加される。前述したように、圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖは、圧力感知チップ１０に印加された圧力に応じて変化する。したがって、プリント配線基板２００に設けられている信号処理回路は、この静電容量Ｃｖの容量値に応じた信号処理を行う。
【００４２】
この場合に、図１（Ｂ）に示すように、圧力感知チップ１０が圧力を受ける面１ａ側において、弾性部材２２を介して第１の電極１に圧力が印加されることで、突状部材３００による押圧力Ｐに応じた静電容量Ｃｖを呈する。
【００４３】
そして、この場合に、突状部材３００により圧力感知チップ１０が圧力を受ける面側が突状部材３００によって直接に押圧されるのではなく、弾性部材２２が、突状部材３００と圧力感知チップ１０との間に介在するので、圧力感知チップ１０が圧力を受ける面側における耐圧性、耐ショック性が向上し、当該面側が過大な圧力、予期しない瞬間圧力などにより損壊されてしまうことを防止することができる。すなわち、第１の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００は、外部からの突状部材３００による押圧力Ｐによる圧力を所定の弾性を有する圧力伝達部材としての弾性部材２２を介して、圧力感知チップ１０が受けるようにしているので、圧力感知チップ１０、より具体的には圧力を受ける第１の電極１、への印加圧力に対する耐圧性、耐ショック性を備えている。
【００４４】
また、押圧部材としての突状部材３００は、圧力センシング半導体デバイス１００のパッケージ２０に設けられた連通穴２３に差し込まれ、ガイドされることにより位置決めされる。従って、突状部材３００により印加される圧力は、弾性部材２２を介して確実に圧力感知チップ１０に伝達される。
【００４５】
そして、突状部材３００によって印加される押圧力は、弾性部材２２により圧力感知チップ１０の第１の電極１の面１ａへの圧力として伝達される。したがって、突状部材３００によって印加される押圧力が、圧力感知チップ１０が圧力を受ける面１ａに印加されることになり、圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖは、押圧力Ｐに対応して変化する。つまり、この実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００は、押圧力Ｐに対応した静電容量の変化を呈し、これを例えば冒頭で説明したような筆圧検出のために用いた場合には、筆圧を良好に検出することができるようになる。
【００４６】
［第１の実施形態の変形例］
＜圧力−静電容量容量変化特性調整＞
＜第１の例＞
上述した第１の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００の圧力感知チップ１０においては、圧力が印加される第１の電極１を構成する単結晶シリコンの厚さｔを変えると、印加圧力に応じて第１の電極１の撓み量が変わる。したがって、第１の電極１の厚さｔを選定することにより、印加圧力Ｐに対する圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖの容量変化特性を変えることができる。
【００４７】
図３は、圧力感知チップ１０への印加圧力に対する静電容量Ｃｖの容量変化特性の例を示す特性図である。この図３に示すように、第１の電極１の厚さがｔ＝ｔ１の場合、印加圧力に対する圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖの容量変化特性は、曲線４０で示すようなものとなる。
【００４８】
そして、第１の電極１の厚さｔを、ｔ１よりも厚いｔ２（ｔ２＞ｔ１）とした場合には、印加圧力に対して、第１の電極１が、より撓みにくくなるので、印加圧力に対する静電容量Ｃｖの容量変化特性は、曲線４０とは同様の変化をするものではあるが、曲線４０よりも変化が緩やかな曲線４１となる。
【００４９】
また、第１の電極１の厚さｔを、ｔ１よりも薄いｔ３（ｔ３＜ｔ１）とした場合には、印加圧力に対して、第１の電極１が、より撓み易くなるので、印加圧力に対する静電容量Ｃｖの容量変化特性は、曲線４０とは同様の変化をするものではあるが、曲線４０よりも変化が急峻な曲線４２となる。
【００５０】
以上のようにして、圧力感知チップ１０の第１の電極１の厚さｔを変えることにより、印加圧力に対する静電容量Ｃｖの容量変化特性を、所望のものに選定することができる。
【００５１】
なお、以上の例は、第１の電極１の厚さｔを変えるようにしたが、第１の電極１の材質を、より撓み易い材質、より撓みにくい材質、というように異ならせることにより、厚さｔが同一であっても、印加圧力に対する圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖの容量変化特性を変えることができる。この場合に、第１の電極１の材質を異ならせると共に、厚さｔを変えることで、より細かく容量変化特性を変えるようにすることもできる。
【００５２】
なお、弾性部材２２の弾性率を選定することによって、あるいは後述する図１０（Ｂ）及び図１１（Ｂ）を互いに比較することで分かるように、弾性部材２２と第１の電極１との係合関係（例えば、当接形状）にバリエーションを持たせることによって、圧力感知チップ１０への圧力の印加特性（伝達特性）を変化させることもできるために、このような方法で、圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖの容量変化特性を変えることもできる。
【００５３】
＜第２の例＞
以上の例では、圧力感知チップ１０への印加圧力に対する静電容量Ｃｖの容量変化特性は互いに類似した傾向を備えるものであった。第２の例は、圧力感知チップ１０への印加圧力に対する静電容量Ｃｖの容量変化特性の変化率、いわゆる勾配変化の傾向が互いに異なる特性を有する例である。
【００５４】
この第２の例においては、圧力感知チップ１０の絶縁層３の凹部４は、第１の電極１に対向して空間５を形成する面を一様な平面とするのではなく、空間５の厚みが非均一となるような形状とすることにより、圧力感知チップ１０の圧力に対する静電容量Ｃｖの容量変化特性を所望のものとなるようにする。図４（Ａ），（Ｂ）は、この第２の例の圧力感知チップ１０Ａ，１０Ｂを説明するための図であり、それぞれ前述した圧力感知チップ１０の図２（Ａ）に示した断面図に対応する断面図である。この図４（Ａ），（Ｂ）において、前述の圧力感知チップ１０と同一部分には、同一参照番号を付して、その説明は省略する。
【００５５】
図４（Ａ）の例の圧力感知チップ１０Ａにおいては、絶縁層３に形成される凹部４Ａは、当該凹部４Ａの第１の電極１との対向面が徐々に深くなるように厚みが変化する形状とされる場合の一例であり、この例では、凹部４Ａの第１の電極１との対向面が徐々に深くなるようにする２段の段差部６１，６２を形成する。この段差部６１，６２は、前述したようにして凹部４Ａを形成した後、当該凹部４Ａの第１の電極１と対向する底面の所定の大きさの円形領域以外を覆うマスクを配設し、更にエッチング処理を施すことを繰り返すことにより形成する。このエッチング処理により、マスクされていない円形領域は、その周囲よりも深さが更に深い凹部となり、段差部６１，６２が形成される。
【００５６】
第１の電極１との対向面が平面である凹部４を備える前述した圧力感知チップ１０の場合の印加圧力に対する静電容量Ｃｖの特性曲線は、図５において、曲線４３のようなものであるとすると、この図４（Ａ）の例の圧力感知チップ１０Ａは、図５において、曲線４４に示すようなものとなり、印加圧力に対して静電容量Ｃｖが略直線的に比例して変化する特性を有する。
【００５７】
なお、この図５の曲線４４のような特性を得るために、凹部４Ａの第１の電極１との対向面が徐々に深くなる形状とする方法としては、上述の例のような段差部６１，６２を設けるようにする方法に限られるわけではなく、例えば凹部４Ａの中心に向かって徐々に深くなる曲面形状の凹部とするようしても良い。
【００５８】
次に、図４（Ｂ）の例の圧力感知チップ１０Ｂにおいては、絶縁層３に形成される凹部４Ｂは、図４（Ａ）の例とは異なり、当該凹部４Ｂの第１の電極１との対向面が、その周部からその中央部に向かうに従って、徐々に第１の電極１側に近づくように厚みが変化する形状とされる場合の一例である。この例では、凹部４Ｂの第１の電極１との対向面に、第１の電極１側に膨出する膨出部６３，６４を形成する。
【００５９】
この例の場合には、先ず、絶縁層３を構成する酸化膜において、膨出部６３の部分を除いた部分にマスクを配設してエッチング処理を施し、膨出部６３の部分を凸部とする。次に、膨出部６３の部分をマスクすると共に、当該膨出部６３の周囲の膨出部６４の部分を露呈させる状態でマスクを施し、エッチング処理を施して、膨出部６３の部分の周囲に、当該膨出部６３よりも深さの深い領域を形成するようにして膨出部６４を形成する。次に、膨出部６３，６４の部分をマスクすると共に、当該突部６３，６４の周囲の凹部４Ｂの部分を露呈させる状態でマスクを施し、エッチング処理を施して、膨出部６３，６４の部分の周囲に、膨出部６４よりも深さの深い領域を形成するようにする。このような処理を必要に応じ繰り返し行うことで、図４（Ｂ）に示すような周部よりも中央部が膨出した形状の空間５を形成することができる。
【００６０】
この図４（Ｂ）の例の場合、圧力感知チップ１０Ｂへの印加圧力に対する静電容量Ｃｖの特性曲線は、図５において、曲線４５に示すようなものとなり、印加圧力が小さいときには容量は大きく変化し、印加圧力が大きくなると、容量の変化が小さくなる特性となる。
【００６１】
なお、この図５の曲線４５のような特性を得るために、凹部４Ｂの第１の電極１との対向面との間の距離が、凹部４Ｂの中心に向かって第１の電極１側に近づくにつれて、短くなるような形状とする方法としては、上述の例のような膨出部６３，６４を形成する方法に限られるわけではなく、凹部４Ｂの第１の電極１と対向する面を、例えば凹部４Ｂの中心に向かって徐々に曲面状に膨出するドーム形状とするようしても良い。
【００６２】
以上のようにして、絶縁層３と第１の電極１との間で形成される空間５を形成するための凹部４Ａ，４Ｂの、第１の電極１との対向面の形状を変化させることにより第１の電極１との間の距離を非均一とすることで、圧力感知チップ１０Ａ，１０Ｂへの印加圧力に対する静電容量Ｃｖの特性を、所望の特性にすることができる。
【００６３】
なお、上述の圧力感知チップ１０の場合と同様に、圧力感知チップ１０Ａ，１０Ｂへの印加圧力に対する静電容量Ｃｖの特性は、第１の電極１の厚さｔ、弾性部材２２の弾性率や弾性特性、あるいは弾性部材２２と第１の電極１との係合関係（例えば、当接形状）にバリエーションを持たせることによっても所望の特性にすることができる。
【００６４】
すなわち、弾性部材２２に係合する、突状部材３００の先端の形状を、例えば、曲面形状、鋭利に尖らせた形状、あるいは平面形状とする、などのように変化させることにより圧力感知チップ１０，１０Ａ，１０Ｂへの印加圧力に対する第１の電極１の空間５の方向への撓み方を異ならせる。このように、弾性部材２２に係合する、突状部材３００の先端の形状を、上記のように種々の形状に変えることによっても、印加圧力に対する圧力感知チップ１０の可変容量Ｃｖの容量変化特性を変えることができる。
【００６５】
＜圧力センシング半導体デバイスのプリント配線基板への取り付けの位置決め＞
上述の実施形態では、図１（Ｃ）に示したように、圧力センシング半導体デバイス１００のパッケージ２０の上面２０ａと対向する底面２０ｂを、プリント配線基板２００の端面２００ａに押し当てた状態で、プリント配線基板２００に圧力センシング半導体デバイス１００を取り付けるようにした。
【００６６】
この場合に、圧力センシング半導体デバイス１００のパッケージ２０の底面２０ｂが平面であると、圧力センシング半導体デバイス１００をプリント配線基板２００の端面２００ａに位置決めし難い。以下に示す例は、この位置決めを考慮したものである。
【００６７】
図６（Ａ），（Ｂ）は、プリント配線基板への位置決めを容易にできるようにした圧力センシング半導体デバイスの例を説明するための図であり、前述の図１（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図および図１（Ｃ）に対応するものである。この図６（Ａ），（Ｂ）においては、前述した図１の例の圧力センシング半導体デバイス１００と同一部分には同一参照符号を付して、その説明は省略する。
【００６８】
図６（Ａ）の例の圧力センシング半導体デバイス１００Ａは、そのパッケージ２０の底面２０ｂの例えば中央部に、突部２４を設ける。一方、プリント配線基板２００の端面２００ａには、この圧力センシング半導体デバイス１００Ａの突部２４が嵌合する凹部２０３を形成しておく。突部２４は、例えば円柱状形状、四角柱形状、円錐状形状、円錐台形状、角錐台形状、ドーム状形状など、位置決めするためのどのような形状であってもよい。そして、凹部２０３は、突部２４の形状に対応する形状とされるものであることは言うまでもない。
【００６９】
プリント配線基板２００の端面２００ａにおける凹部２０３の形成位置は、圧力センシング半導体デバイス１００Ａのリード端子３１，３２でプリント配線基板２００を挟み、当該凹部２０３に圧力センシング半導体デバイス１００Ａの突起２４が嵌合されたときに、圧力センシング半導体デバイス１００Ａのリード端子３１が、プリント配線基板２００の一面２００ｂに設けられている印刷配線パターン２０２に電気的に接続される位置とされる。このように位置決めされたときには、図示は省略するが、圧力センシング半導体デバイス１００Ａのリード端子３２もまた、プリント配線基板２００の面２００ｂとは反対側の面に形成されている印刷配線パターンに電気的に接続されるように位置決めされる。
【００７０】
したがって、圧力センシング半導体デバイス１００Ａのリード端子３１，３２でプリント配線基板２００を挟み、プリント配線基板２００の凹部２０３に圧力センシング半導体デバイス１００Ａの突部２４を嵌合することにより、プリント配線基板２００に対する圧力センシング半導体デバイス１００Ａが容易に位置決めされ、半田付け等の作業を容易、且つ、確実に行うことができる。なお、パッケージ２０に設けられた突部２４とプリント配線基板２００に設けられた凹部２０３とは互いに置換可能である。すなわち、パッケージ２０に凹部を設け、プリント配線基板２００に凸部を設けることで互いの位置決めを行うこともできる。
【００７１】
また、プリント配線基板２００の端面２００ａを切り欠いて、圧力センシング半導体デバイス１００のパッケージ２０を収納するための凹部を形成することで、圧力センシング半導体デバイス１００を、プリント配線基板２００に対して位置決めすることもできる。図６（Ｂ）にこの例を示す。この例の圧力センシング半導体デバイス１００Ｂは、プリント配線基板２００の端面２００ａが部分的に切り欠かれて形成された凹部２５にそのパッケージ２０の底面２０ｂ側が収納されることで、プリント配線基板２００の端面２００ａに対して位置決めされている。
【００７２】
この図６（Ｂ）の例においても、図６（Ａ）の例と全く同様にして、プリント配線基板２００に対して圧力センシング半導体デバイス１００Ｂが容易に位置決めされ、半田付け等の作業を容易、且つ、確実に行うことができる。
【００７３】
＜圧力センシング半導体デバイスでの押圧部材（突状部材）３００の保持＞
上述の例の圧力センシング半導体デバイス１００，１００Ａ，１００Ｂでは、弾性部材２２をシリコンゴムで形成し、連通穴２３の一部を構成する弾性部材２２に設けた凹穴２２ａの内径を、押圧部材の例としての棒状の突状部材３００の直径よりも若干小さくすることにより、突状部材３００を、連通穴２３内において保持するようにした。しかし、圧力センシング半導体デバイスにおいて、棒状の突状部材３００を保持する手段としては、このような保持手段に限らない。
【００７４】
図７は、棒状の突状部材３００を保持する保持手段に関する他の例を備える圧力センシング半導体デバイス１００Ｃを説明するための図であり、図７（Ａ）は前述の図１（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図に対応する図、また、図７（Ｂ）は、パッケージ２０の上面２０ａ側から見た図である。この図７（Ａ），（Ｂ）においては、前述した図１の例の圧力センシング半導体デバイス１００と同一部分には同一参照符号を付して、その説明は省略する。
【００７５】
図７の例においては、弾性部材２２の凹穴２２ａの内径は、突状部材３００の、当該凹穴２２ａに当接する部分の直径とほぼ等しい、あるいは、前記当接する部分の直径より若干大きく選定する。そして、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、弾性部材２２の凹穴２２ａの内壁面に、複数個の突起、図７の例では、４個の突起２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを、例えば９０度角間隔で形成する。この場合、突起２６ａと突起２６ｃとの距離及び突起２６ｂと突起２６ｄとの間の距離は、突状部材３００が当接する部分の直径よりも短いものとする。
【００７６】
この図７の例によれば、突状部材３００が連通穴２３内に挿入されると、４個の突起２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄにより、当該突状部材３００が弾性的に保持される。しかも、突状部材３００は、圧力センシング半導体デバイス１００Ｃの連通穴２３から容易に引き抜くことができる。
【００７７】
なお、凹穴２２ａの内壁面に形成される突起の数は、２個以上であればよく、好ましくは３個以上が良い。また、このような複数個の突起を、突状部材３００の中心線方向にも更に形成するようにしても良い。
【００７８】
また、棒状の突状部材３００を保持する保持手段としては、弾性部材２２の凹穴２２ａの内壁面に、複数個の突起２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを設ける代わりに、Ｏリング状の突部を形成するようにしても良い。その場合にも、弾性部材２２の凹穴２２ａの内壁のＯリング状の突部は、突状部材３００の中心線方向に複数個形成するようにしても良い。その場合、Ｏリング状の突部の内径は、突状部材３００が当接する部分の直径よりも若干小さくする。
【００７９】
更に、弾性部材２２の凹穴２２ａの内壁において、突状部材３００の中心線方向に沿う方向に複数個の帯状の突条を形成することで、棒状の突状部材３００の保持手段を構成することもできる。
【００８０】
＜圧力センシング半導体デバイスからのリード端子の導出方法の他の例＞
上述の実施形態の圧力センシング半導体デバイスでは、第１の電極１に接続されるリード端子３１と、第２の電極２と接続されるリード端子３２とを、プリント配線基板２００の厚さ分だけ離して導出し、それら２つのリード端子３１，３２によりプリント配線基板２００を厚さ方向に挟むようにして、圧力センシング半導体デバイスをプリント配線基板２００に取り付けようにした。したがって、リード端子３１は、プリント配線基板２００の一面２００ｂの印刷配線パターンに半田付けし、リード端子３２は、一面２００ｂとは反対側の面の印刷配線パターンに半田付けするようにする。
【００８１】
そして、このように、リード端子３１と、リード端子３２とは、プリント配線基板２００の異なる面に接続するようにしたので、リード端子３２を、プリント配線基板２００の一面２００ｂ側に設けられた信号処理回路部に接続する際には、この一面２００ｂとは反対側の面の印刷配線パターンは、例えばスルーホールを介して、当該一面２００ｂ側の導電パターンと接続するようにする必要があった。
【００８２】
以下に説明する例の圧力センシング半導体デバイスは、リード端子３１，３２に対応するリード端子を、共にプリント配線基板２００の一面２００ｂ側に導出することにより、スルーホールなどを通じた接続をしなくても良いようにした例である。
【００８３】
図８は、この例の圧力センシング半導体デバイス１００Ｄを説明するための図であり、図８（Ａ）は、図１（Ｃ）の場合と同様にして、プリント配線基板２００の端面２００ａに、当該圧力センシング半導体デバイス１００Ｄを取り付けた状態を示す図、また、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。この図８（Ａ），（Ｂ）においては、前述した図１の例の圧力センシング半導体デバイス１００と同一部分には同一参照符号を付して、その説明は省略する。
【００８４】
この図８の例の圧力センシング半導体デバイス１００Ｄは、パッケージ２０の大きさが、図１の例の場合と比較して、若干小さいものとされている。そして、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、圧力感知チップ１０の第１の電極１に接続されているリード端子３１Ｄと、第２の電極２に接続されているリード端子３２Ｄとは、パッケージ２０のパッケージ部材２１の一側面２１ｄ側から当該側面に垂直な方向に導出された後、図示のように直角に折り曲げられた形状を備えている。
【００８５】
そして、パッケージ部材２１の前記一側面２１ｄと対向する側面２１ｅからは、圧力感知チップ１０とは電気的には非接続の状態にあるダミー端子３４が導出される。このダミー端子３４も、図示のように直角に折り曲げられた形状を備えている。このダミー端子３４は、前述した圧力センシング半導体デバイス１００のリード端子３２と同様な幅広とされている。
【００８６】
この場合、パッケージ部材２１の側面２１ｄ側から導出されたリード端子３１Ｄ，３２Ｄが直角に折り曲げられた部分と、側面２１ｅ側から導出されたダミー端子３４が直角に折り曲げられた部分とは、互いに対向する状態となり、それらの間の距離は、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、プリント配線基板２００の厚さｄにほぼ等しく選定されている。圧力センシング半導体デバイス１００Ｄのその他の構成は、圧力センシング半導体デバイス１００と同様である。
【００８７】
この例の圧力センシング半導体デバイス１００Ｄは、図８（Ａ）に示すように、プリント配線基板２００の端面２００ａに対して、パッケージ２０の底面２０ｂが当接した状態で、リード端子３１Ｄ，３２Ｄとダミー端子３４とで、プリント配線基板２００の厚さ方向を挟持するように配設される。
【００８８】
そして、プリント配線基板２００の一面２００ｂに設けられている印刷配線パターン２０２Ｄ及び２０３Ｄと、第１のリード端子３１Ｄ及び第２のリード端子３２Ｄをそれぞれ半田付けして固定する。また、図示は省略するが、同様にして、プリント配線基板２００の一面２００ｂとは反対側の面においては、ダミー端子３４をダミー配線パターンと半田付けをして固定する。
【００８９】
この例の圧力センシング半導体デバイス１００Ｄによれば、上述した圧力センシング半導体デバイス１００と同様の効果を得られると共に、圧力感知チップ１０の第１の電極１に接続されるリード端子３１Ｄ及び第２の電極２に接続されるリード端子３２Ｄの両方が、プリント配線基板２００の一面２００ｂ側に位置するので、圧力センシング半導体デバイス１００のように、第２の電極２に接続されるリード端子３２を、プリント配線基板２００の一面２００ｂ側の印刷配線パターンに接続するための、例えばスルーホールなどの配線を設ける必要はないという効果が得られる。
【００９０】
［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態の圧力センシング半導体デバイスにおいては、パッケージ内に圧力伝達部材の例としての弾性部材を配設するようにした。しかし、パッケージを構成するパッケージ部材もまた弾性材で構成することにより、パッケージ部材を圧力伝達部材としても兼用するように構成することもできる。第２の実施形態は、そのようにする場合の一例である。
【００９１】
図９は、この第２の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｅを説明するための図である。図９（Ａ）は、この第２の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｅの斜視図であり、また、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。この図９（Ａ），（Ｂ）においては、前述した図１の例の圧力センシング半導体デバイス１００と同一部分には同一参照符号を付して、その説明は省略する。
【００９２】
すなわち、この第２の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｅのパッケージ２０Ｅは、弾性を有する樹脂材、例えばシリコンゴムから成るパッケージ部材２１Ｅで構成されており、独立して配設された弾性部材２２は有していない。
【００９３】
そして、このパッケージ部材２１Ｅには、前述した圧力センシング半導体デバイス１００の連通穴２３に対応する断面が所定形状、例えば円形の連通穴２３Ｅが形成されている。そして、図９（Ｂ）に示すように、この連通穴２３Ｅの内壁面には、丸棒状の突状部材３００を保持するためのＯリング状の突部２７ａ及び２７ｂが設けられている。すなわち、連通穴２３Ｅの内径は、丸棒状の突状部材３００が当接する部分の直径と等しいあるいは若干大きくされ、また、Ｏリング状の突部２７ａ及び２７ｂの内径は、突状部材３００が当接する部分の直径よりも小さく選定されている。
【００９４】
そして、圧力感知チップ１０の第１の電極１は、導体で構成される第１のリード端子３１Ｅに接続され、また、第２の電極２は、導体で構成される第２のリード端子３２Ｅに接続される。この第２の実施形態では、これら第１及び第２のリード端子３１Ｅ及び３２Ｅは、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、パッケージ２０Ｅの上面２０Ｅａあるいは底面２０Ｅｂに平行で、且つ、底面２０Ｅｂと面一となるように導出されている。圧力センシング半導体デバイス１００Ｅのその他の構成は、圧力センシング半導体デバイス１００と同様である。
【００９５】
この第２の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｅは、プリント配線基板２００の印刷配線パターンが形成されている面２００ｂに、底面２０Ｅｂが当接されて配設され、第１及び第２のリード端子３１Ｅ及び３２Ｅが、導体パターンに半田付けされることにより、プリント配線基板２００に固定される。
【００９６】
この第２の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｅでは、上述の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００と同様の効果を備えると共に、パッケージ２０Ｅは、圧力伝達部材としての機能を果たすパッケージ部材２１Ｅで構成されているために、圧力センシング半導体デバイスとしての構成を非常にシンプルにすることができる。
【００９７】
なお、この第２の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｅを、プリント配線基板２００の印刷配線パターンが形成されている面２００ｂに取り付ける場合にも、図６に示したような端面２００ａへの位置決めの場合と同様にして、位置決め用の突部、凹部、溝、あるいは突状部などによって、位置決めすることができる。
【００９８】
［第３の実施形態］
上述の第１の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００では、圧力伝達部材の例としての弾性部材２２を、パッケージ部材２１に設けられた凹部内に収納した。また、上述の第２の実施形態では、パッケージ部材２１が圧力伝達部材の機能をも併せ持つようにした。圧力伝達部材としての主要な機能は、突状部材３００による印加圧力を圧力感知チップ１０に伝達して、圧力感知チップ１０に印加圧力に応じた弾性的な変位を引き起こさせることにある。この視点から更なる形態の圧力伝達部材が考えられる。既述したように、圧力伝達部材としては、予期しない瞬間圧力に対して防御し得る機能もまた備えていることが好ましい。
【００９９】
第３の実施形態では、圧力伝達部材としての上記の機能を考慮して、当該圧力伝達部材として、パッケージ部材と固着されていない部材を配設している。
【０１００】
図１０は、この第３の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｆを説明するための図である。図１０（Ａ）は、この第３の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｆの斜視図であり、また、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。この図１０（Ａ），（Ｂ）においては、前述した図１の例の圧力センシング半導体デバイス１００と同一部分には同一参照符号を付して、その説明は省略する。
【０１０１】
図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この第３の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｆにおいては、パッケージ２０Ｆは、パッケージ部材２１Ｆと、圧力伝達部材（２２Ｆ、２８Ｆａ、２８Ｆｂ）とで構成される。パッケージ部材２１Ｆは、主要部２１Ｆａと蓋部２１Ｆｂとからなる。そして、パッケージ部材２１Ｆの主要部２１Ｆａには、図１０（Ｂ）に示すように、凹部２３Ｆが形成されており、圧力感知チップ１０は凹部２３Ｆによって第１の電極１の上方が開口状態とされて収納される。また、圧力感知チップ１０の上方に設けられた凹部２３Ｆには、圧力伝達部材２２Ｆを構成する押圧突部２２Ｆａが第１の電極１に対向するようにして収納される。
【０１０２】
そして、圧力感知チップ１０の第１の電極１の上面には、この例では、所定の弾性を有するクッション部材２８Ｆａが被着形成されている。このクッション部材２８Ｆａは、圧力伝達部材２２Ｆの押圧突部２２Ｆａが第１の電極１に直接に接触して第１の電極１を損傷させないように保護すると共に、圧力伝達部材２２Ｆを通じて押圧部材３００Ｆにより印加される圧力を弾性的に伝達する役割を果たす。このクッション部材２８Ｆａは、例えばシリコンゴムなどで構成されるが、その弾性率あるいは弾性特性は、印加圧力に対する圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖの所望の容量変化特性あるいは押圧部材３００Ｆにより印加される予期しない圧力に対する耐衝撃性特性に応じて選定される。
【０１０３】
圧力伝達部材２２Ｆは、圧力感知チップ１０の第１の電極１に対してクッション部材２８Ｆａを介して当接する押圧突部２２Ｆａと、鍔部２２Ｆｂと、パッケージ２０Ｆの外部に露呈して、押圧部材３００Ｆによる押圧力を受ける、パッケージ２０Ｆの上面２０Ｆａから突出した押圧印加部２２Ｆｃとを備える。そして、この例では、圧力伝達部材２２Ｆの押圧突部２２Ｆａは、球状形状に構成されている。また、鍔部２２Ｆｂの、押圧突部２２Ｆａ側の面には、所定の弾性を有するクッション部材２８Ｆｂが被着形成されている。また、押圧印加部２２Ｆｃは、この例では柱状突部形状とされている。
【０１０４】
この例では、圧力伝達部材２２Ｆは、クッション部材２８Ｆａ，２８Ｆｂの存在により、押圧部材３００Ｆから印加される圧力を弾性的に圧力感知チップ１０の第１の電極１に伝達する。したがって、クッション部材２８Ｆａ，２８Ｆｂとは異なり、圧力伝達部材２２Ｆは、弾性を有しない樹脂で構成することができる。また、弾性を有する材料、例えばシリコンゴムなどで圧力伝達部材２２Ｆを構成し、予期しない瞬間圧力に対してはクッション部材２８Ｆａ，２８Ｆｂに防御可能な弾性特性を持たせるようにしても良い。
【０１０５】
なお、圧力伝達部材２２Ｆがシリコンゴムなどの弾性体で構成される場合には、クッション部材２８Ｆａやクッション部材２８Ｆｂは省略することのできる。
【０１０６】
パッケージ部材２１Ｆの主要部２１Ｆａの凹部２３Ｆは、図１０（Ｂ）に示すように、圧力伝達部材２２Ｆの押圧突部２２Ｆａを移動自由に収納する凹穴２３Ｆａを備えていると共に、圧力伝達部材２２Ｆの鍔部２２Ｆｂがクッション部材２８Ｆｂを介して係合する段部２３Ｆｂを備えている。
【０１０７】
そして、この第３の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｆにおいては、圧力感知チップ１０が収納されたパッケージ部材２１Ｆの主要部２１Ｆａ内の凹部２３Ｆの凹穴２３Ｆａ内に、圧力伝達部材２２Ｆの押圧突部２２Ｆａを挿入すると共に、圧力伝達部材２２Ｆの鍔部２２Ｆｂを、クッション部材２８Ｆｂを介してパッケージ部材２１Ｆの主要部２１Ｆａに設けられた段部２３Ｆｂと係合させるようにして、圧力伝達部材２２Ｆをパッケージ部材２１Ｆの主要部２１Ｆａに装着される。このとき、圧力伝達部材２２Ｆの押圧印加部２２Ｆｃと押圧突部２２Ｆａとが、圧力感知チップ１０の第１の電極１の面に直交する印加圧力方向に並ぶようにされる。
【０１０８】
そして、この装着状態を保持して、パッケージ部材２１Ｆの蓋部２１Ｆｂにより、圧力伝達部材２２Ｆの押圧印加部２２Ｆｃをパッケージ２０Ｆの上面２０Ｆａから突出して露呈するような状態で、圧力伝達部材２２Ｆの上部を封止する。
【０１０９】
なお、この第３の実施形態においては、第１の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００と同様にして、第１の電極１に接続されている第１のリード端子３１Ｆ及び第２の電極２に接続されている第２のリード端子３２Ｆは、パッケージ２０Ｆの底面２０Ｆｂから、当該底面２０Ｆｂに垂直な方向に導出されている。
【０１１０】
この第３の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｆにおいては、押圧部材３００Ｆの先端が、圧力伝達部材２２Ｆの押圧印加部２２Ｆｃの上面を押圧する。なお、この第３の実施形態においては、押圧印加部２２Ｆｃはパッケージ２０Ｆの上面２０Ｆａから突出するように構成されているが、上面２０Ｆａと同一面あるいは上面２０Ｆａよりも圧力感知チップ１０側の方向に後退した構成でも良い。
【０１１１】
押圧部材３００Ｆによる押圧力が圧力伝達部材２２Ｆの押圧印加部２２Ｆｃに印加されると、クッション部材２８Ｆａ及び２８Ｆｂの弾性により、圧力伝達部材２２Ｆの押圧突部２２Ｆａが、圧力感知チップ１０の第１の電極１を空間５側に押圧する。これにより、圧力感知チップ１０の第１の電極１は、空間５側に撓ませられ、静電容量Ｃｖが変化する。
【０１１２】
なお、この第３の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｆにおいては、圧力伝達部材２２Ｆの押圧突部２２Ｆａの形状が球状であるために、押圧部材３００Ｆから印加される押圧力の方向が、圧力感知チップ１０の第１の電極１の面に対して垂直な方向とは異なっていたとしても、クッション部材２８Ｆａと球状の押圧突部２２Ｆａとの接触点位置が維持されるために、第１の電極１に対して安定した当接状態を維持することができる。
【０１１３】
［第３の実施形態の変形例］
図１０の例では、圧力伝達部材２２Ｆにはパッケージ２０Ｆの上面２０Ｆａから突出した押圧印加部２２Ｆｃが設けられている。これに対して、より確実に、外部からの押圧部材による押圧の印加を受けるようにするために、このような突状の形状に代えて、凹部あるいは凹穴を設けるようにしても良い。
【０１１４】
図１１は、そのような構成を有する第３の実施形態の変形例の圧力センシング半導体デバイス１００Ｇを説明するための図である。図１１（Ａ）は、この第３の実施形態の変形例の圧力センシング半導体デバイス１００Ｇの斜視図であり、また、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。この図１１（Ａ），（Ｂ）においては、前述した図１の例の圧力センシング半導体デバイス１００と同一部分には同一参照符号を付すと共に、図１０（Ａ），（Ｂ）の圧力センシング半導体デバイス１００Ｆと対応する部分には、同じ数字にサフィックスＦの代わりにＧを付加して示し、その詳細な説明は省略する。
【０１１５】
すなわち、この図１１の例においては、図１０の例と同様に、パッケージ部材２１Ｇは、主要部２１Ｇａと蓋部２１Ｇｂとからなり、その凹部２３Ｇ内に圧力伝達部材（２２Ｇ、２８Ｇａ，２８Ｇｂ）が収納された構成とされる。そして、圧力伝達部材２２Ｇは、圧力伝達部材を別途に構成するクッション部材２８Ｇａ，２８Ｇｂを介して、圧力感知チップ１０の第１の電極１を空間５の方向に撓ませるような圧力を印加することが可能となる構成とされている。
【０１１６】
この図１１の例においては、圧力伝達部材の構造、具体的には圧力伝達部材２２Ｇの形状が、図１０の例の圧力伝達部材とは異なる。圧力センシング半導体デバイス１００Ｇのその他の構成は、圧力センシング半導体デバイス１００Ｆと同様である。
【０１１７】
すなわち、この図１１の例においては、圧力伝達部材２２Ｇは、押圧突部２２Ｇａと、鍔部２２Ｇｂと、押圧印加部２２Ｇｃを備える。押圧突部２２Ｇａは、図１１（Ｂ）に示すように、先端が尖った形状とされていると共に、押圧印加部２２Ｇｃには、半球状の凹部２２Ｇｄを備える。この場合に、圧力伝達部材２２Ｇの凹部２２Ｇｄと押圧突部２２Ｇａとは、圧力感知チップ１０の第１の電極１の面に直交する圧力印加方向に並ぶように形成される。
【０１１８】
この図１１の例においては、圧力伝達部材２２Ｇに対向する、例えば球状形状とされた押圧部材３００Ｇの先端を、圧力伝達部材２２Ｇに設けられた凹部２２Ｇｄに挿入させることで、押圧部材３００Ｇによる圧力印加方向が、圧力感知チップ１０の第１の電極１の面に直交する圧力印加方向とは多少異なることがあってもこの方向のズレを無視し得るように機能させることができ、従って安定して確実に押圧部材３００Ｇによって印加された圧力を圧力感知チップ１０の第１の電極１に伝達することができる。押圧部材３００Ｇにより印加された押圧力により、押圧突部２２Ｇａが圧力感知チップ１０の第１の電極１を空間５側に押圧する。これにより、圧力感知チップ１０の第１の電極１は、空間５側に撓ませられ、静電容量Ｃｖが変化する。
【０１１９】
この図１１の例の圧力センシング半導体デバイス１００Ｇにおいては、圧力伝達部材２２Ｇに設けられた凹部２２Ｇｄに押圧部材３００Ｇの先端を挿入することで、圧力伝達部材２２Ｇと押圧部材３００Ｇとの間の確実な位置決めが行われる。そして、この例においては、凹部２２Ｇｄの形状を半球状とすると共に、押圧部材３００Ｇの先端を球状形状としたので、押圧部材３００Ｇによる押圧方向が、圧力感知チップ１０の第１の電極１の面とは垂直の方向から多少ずれていても、圧力感知チップ１０の第１の電極１には、押圧部材３００Ｇによる押圧力が、電極１に対して垂直な方向に印加された場合と同様に印加される。
【０１２０】
そして、以上説明した図１０及び図１１に示す第３の実施形態においては、圧力感知チップ１０の第１の電極１を押圧する圧力伝達部材の先端部の形状を、突起状あるいは球面形状などを含む、突状形状としている。このように、圧力伝達部材の先端部を種々の突状形状とすることで、例えば圧力伝達部材２２Ｆの押圧突部２２Ｆａまたは圧力伝達部材２２Ｇの押圧突部２２Ｇａの各先端形状と、クッション部材２８Ｆａ，２８Ｆｂまたはクッション部材２８Ｇａ，２８Ｇｂの材料とのいずれか一方あるいは両方を選定することにより、押圧部材３００Ｆまたは押圧部材３００Ｇによって印加される圧力に対する圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖの容量変化特性を所望のものとすることができる。この場合に、圧力感知チップ１０の第１の電極１を押圧する圧力伝達部材の先端部は、前述した球状や先端が尖った形状などのように、非平面形状を有するようにしたが、当該非平面形状としては、第１の電極１側を、点として押圧する例えば角錐や円錐形状であってもよいし、所定の曲率を備える曲面形状であってもよい。また、圧力感知チップ１０の第１の電極１を押圧する圧力伝達部材の先端部は、点として押圧するのではなく、所定の面積をもって、更には、押圧部材３００Ｇによる印加圧力に対応してこの面積が非直線的に変化するように、第１の電極１を押圧するような形状であっても良い。
【０１２１】
［第４の実施形態］
上述の実施形態では、プリント配線基板の、印刷配線パターンが形成されている面（基板面）に平行な方向から押圧される圧力を圧力感知チップ１０で感知するために、圧力センシング半導体デバイスの圧力感知チップ１０の第１の電極１の面を、プリント配線基板の端面と平行となるように取り付けるようにした。この構造では、圧力センシング半導体デバイスは、プリント配線基板の端面の部分に取り付ける必要があり、取り付け位置の自由度が制限されることがある。
【０１２２】
以下に説明する第４の実施形態は、プリント配線基板の基板面に平行な方向からの押圧力を圧力感知チップ１０の第１の電極１に印加させるようにする場合において、圧力センシング半導体デバイスを、プリント配線基板の基板面上の任意の位置に配設することができるようにした圧力センシング半導体デバイスの構成例である。
【０１２３】
図１２は、この第４の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｈの構成例を示すもので、図１２（Ａ）は、この例の圧力センシング半導体デバイス１００Ｈの外観斜視図、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）におけるＧ−Ｇ線断面図である。
【０１２４】
図１２（Ｂ）に示すように、この第４の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｈにおいては、圧力感知チップ１０は、第１の電極１および第２の電極２がパッケージ２０Ｈの底面２０Ｈｂに対して垂直な方向に、パッケージ２０Ｈ内に封止されている。そして、圧力感知チップ１０の第１の電極１と接続されるリード端子３１Ｈは、底面２０Ｈｂと平行な方向に、且つ、底面２０Ｈｂと面一となるように導出される。第２の電極２と接続されるリード端子３２Ｈも、底面２０Ｈｂと平行な方向に、且つ、底面２０Ｈｂと面一となるように導出される。
【０１２５】
そして、圧力感知チップ１０を内部に収納するパッケージ２０Ｈのパッケージ部材２１Ｈ内には、パッケージ２０Ｈの底面２０Ｈｂに平行な方向に凹穴２３Ｈが設けられている。この凹穴２３Ｈは、パッケージ部材２１Ｈ内の圧力感知チップ１０の第１の電極１の上面１ａにまで連通するものとされている。また、この凹穴２３Ｈの開口側は、ラッパ状に広がるテーパー部とされて押圧部材としての突状部材３００Ｈの挿入が容易となるようにガイドする。
【０１２６】
そして、圧力感知チップ１０の第１の電極１の上面１ａ側には、圧力伝達部材を構成する、例えばシリコンゴムからなるクッション部材２２Ｈが設けられている。更に、凹穴２３Ｈの内壁面には、Ｏリング状突部２３Ｈａ及び２３Ｈｂが形成されている。凹穴２３Ｈの内径は、この例の圧力センシング半導体デバイス１００Ｈに対して圧力を外部から印加する突状部材３００Ｈ（図では破線で示す）が当接する部分の直径とほぼ等しいあるいは若干大きくされている。そして、Ｏリング状突部２３Ｈａ及び２３Ｈｂの内径は、突状部材３００Ｈ（図では破線で示す）が当接する部分の直径よりも僅かに小さく選定されている。
【０１２７】
したがって、この凹穴２３Ｈ内に、突状部材３００Ｈを挿入して、突状部材３００Ｈの先端を、クッション部材２２Ｈを介して圧力感知チップ１０の第１の電極１の上面１ａに当接させるようにすることができる。これにより、凹穴２３Ｈ内に挿入された突状部材３００Ｈに、パッケージ２０Ｈの上面２０Ｈａあるいは底面２０Ｈｂに対して平行な方向から押圧力を加えることにより、圧力感知チップ１０の第１の電極１を、空間５の方向に撓ませることができ、圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖを変化させることができる。
【０１２８】
このとき、この第４の実施形態によれば、突状部材３００Ｈは、凹穴２３Ｈ内に挿入されることにより、Ｏリング状突部２３Ｈａ及び２３Ｈｂにより保持される。そして、突状部材３００Ｈによる押圧力に応じた圧力は、クッション部材２２Ｈを介して、確実に圧力感知チップ１０の第１の電極１に対して印加されることになる。
【０１２９】
なお、図１２の例では、圧力伝達部材として、クッション部材２２Ｈを設ける構成としたが、図１の例のように、圧力感知チップ１０の第１の電極１の前面であって凹穴２３Ｈに弾性部材を配設する構成とすることもできる。また、第２の実施形態のように、パッケージ部材２１Ｈを弾性を有する材料で構成することで、圧力伝達部材の機能をパッケージ部材が併せ持つように構成することもできる。
【０１３０】
なお、この図１２の例においては、凹穴２３Ｈ内に挿入される、突状部材３００Ｈの先端部の形状とクッション部材２２Ｈの材料とのいずれか一方あるいは両方を選定することにより、突状部材３００Ｈによって印加される圧力に対する圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖの容量変化特性を所望のものとすることができる。
【０１３１】
［第５の実施形態］
この第５の実施形態も、第４の実施形態と同様に、プリント配線基板に取り付けられたときに、プリント配線基板の基板面に平行な方向から突状部材によって印加された圧力に応じて、圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖが変化する圧力センシング半導体デバイスの場合の例である。
【０１３２】
図１３は、この第５の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｉの構成例を示すもので、図１３（Ａ）は、当該圧力センシング半導体デバイス１００Ｉの外観斜視図、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）におけるＨ−Ｈ線断面図である。
【０１３３】
図１３（Ｂ）に示すように、この第５の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｉは、図１０に示した第３の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｆの側面を、上面及び底面にするような位置関係を備えると共に、リード端子の導出方法を変更した例に、ほぼ等しい。なお、圧力伝達部材の形状についても類似性が高い。そこで、図１３において、図１０の例の圧力センシング半導体デバイス１００Ｆと対応する部分には、同一参照番号に、サフィックスＦの代わりにＩを付して示す。
【０１３４】
すなわち、図１３（Ｂ）に示すように、この第５の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｉにおいては、圧力感知チップ１０は、第１の電極１及び第２の電極２が、パッケージ２０Ｉの底面２０Ｉｂに対して垂直な方向に、パッケージ２０Ｉ内に封止されている。そして、圧力感知チップ１０の第１の電極１と接続されるリード端子３１Ｉは、底面２０Ｉｂと平行な方向であって突状部材（図示せず）によって圧力Ｐが印加される方向とは直交する方向に、底面２０Ｉｂとは面一となるように導出されている。第２の電極２と接続されるリード端子３２Ｉも、底面２０Ｉｂと平行な方向に、且つ、底面２０Ｉｂと面一となるように導出される。
【０１３５】
そして、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この第５の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｉにおいては、パッケージ２０Ｉは、パッケージ部材２１Ｉと、圧力伝達部材２２Ｉとで構成される。そして、パッケージ部材２１Ｉ内の凹部２３Ｉ内に圧力伝達部材２２Ｉが収納される。この場合に、圧力伝達部材２２Ｉは、凹穴２３Ｉａ内に、圧力伝達部材２２Ｉの押圧突部２２Ｉａが挿入されると共に、圧力伝達部材２２Ｉの鍔部２２Ｉｂが、クッション部材２８Ｉｂを介してパッケージ部材２１Ｉの主要部２１Ｉａに設けられた段部２３Ｉｂと衝合させるようにして、圧力伝達部材２２Ｉがパッケージ部材２１Ｉの主要部２１Ｉａに装着される。
【０１３６】
ただし、この例の場合には、パッケージ部材２１Ｉの凹部２３Ｉの開口側において、ラッパ状に広がるようにテーパー部が形成とされると共に、その開口側において、テーパー部の底部に、圧力伝達部材２２Ｉの押圧印加部２２Ｉｃが露呈するように構成されている。すなわち、パッケージ部材２１Ｉを構成する蓋部２１Ｉｂに設けられたテーパー部と圧力伝達部材２２Ｉの押圧印加部２２Ｉｃの露呈面とで凹部が形成される。突状部材の先端をこの凹部でガイドして圧力伝達部材２２Ｉの押圧印加部２２Ｉｃに当接させることで、圧力感知チップ１０への突状部材の装着を容易にし、また確実に圧力を伝達できる。なお、この例の場合に、圧力伝達部材２２Ｉの押圧突部２２Ｉａは、クッション部材２８Ｉａを介して圧力感知チップ１０の第１の電極１を空間５の方向に押圧する。
【０１３７】
この図１３の例の第５の実施形態によれば、第４の実施形態と同様にして、パッケージ２０Ｉの上面２０Ｉａあるいは底面２０Ｉｂに平行な方向からの圧力を、圧力センシング半導体デバイス１００Ｉによって検知することができるようになる。更に、この第５の実施形態においては、前述した第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３８】
なお、この第５の実施形態における圧力伝達部材２２Ｉの、圧力感知チップ１０の第１の電極１を押圧する先端部の形状は、図１３では球状としたが、前述した第３の実施形態と同様に、種々の非平面形状とすることができる。また、この第５の実施形態においても、圧力伝達部材２２Ｉの、圧力感知チップ１０の第１の電極１を押圧する先端部の形状、すなわち、押圧突部２２Ｉａの先端形状と、クッション部材２８Ｉａ，２８Ｉｂの材料とのいずれか一方あるいは両方を選定することにより、突状部材によって印加される圧力に対する圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖの容量変化特性を所望のものとすることができる。
【０１３９】
［第６の実施形態］
この第６の実施形態も、第４〜第５の実施形態と同様に、パッケージの上面あるいは底面に平行な方向からの押圧力に応じて、圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖを変化させる圧力センシング半導体デバイス１００Ｊの場合の例である。
【０１４０】
図１４は、この第６の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｊの構成例を示すもので、図１４（Ａ）は、当該圧力センシング半導体デバイス１００Ｊの外観斜視図、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図である。
【０１４１】
図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この第６の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｊにおいては、パッケージ２０Ｊは、パッケージ部材２１Ｊと、圧力伝達部材２２Ｊとで構成される。パッケージ部材２１Ｊは、主要部２１Ｊａと蓋部２１Ｊｂとからなる。そして、パッケージ部材２１Ｊの主要部２１Ｊａは、図１４（Ｂ）に示すように、圧力感知チップ１０の第１の電極１の上方から、パッケージ２０Ｊの底面２０Ｊｂに平行な方向に鍵型に屈曲する凹部２３Ｊを備える。
【０１４２】
そして、圧力感知チップ１０の第１の電極１の上には、この例では、クッション部材２８Ｊａが被着形成されている。このクッション部材２８Ｊａは、圧力伝達部材２２Ｊが第１の電極１に直接的に接触して第１の電極１を損傷させないように保護すると共に、圧力伝達部材２２Ｊを通じて印加される圧力を弾性的に伝達する役割を果たす。このクッション部材２８Ｊａは、例えばシリコンゴムなどで構成されるが、その弾性率は、押圧部材による印加圧力Ｐに対して、圧力感知チップ１０が所望する静電容量Ｃｖの容量変化特性に応じて選定される。
【０１４３】
圧力伝達部材２２Ｊは、圧力感知チップ１０の第１の電極１に対してクッション部材２８Ｊａを介して当接する押圧突部２２Ｊａと、鍔部２２Ｊｂと、パッケージ２０Ｊの外部に露呈して、押圧部材による圧力を受ける押圧印加部２２Ｊｃとを備える。そして、この例では、押圧突部２２Ｊａは、半球面形状に構成されている。また、鍔部２２Ｊｂの押圧突部２２Ｊａ側の面には、クッション部材２８Ｊｂが被着形成されている。また、圧力伝達部材２２Ｊには、この例では、押圧部材の先端を受け入れる凹部２２Ｊｄが形成されている。
【０１４４】
パッケージ部材２１Ｊの主要部２１Ｊａの凹部２３Ｊは、図１４（Ｂ）に示すように、圧力伝達部材２２Ｊの押圧突部２２Ｊａを移動自由に収納する凹穴２３Ｊａを備えていると共に、圧力伝達部材２２Ｊの鍔部２２Ｊｂがクッション部材２８Ｊｂを介して係合する段部２３Ｊｂを備えている。
【０１４５】
そして、この第６の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｊにおいては、圧力感知チップ１０が収納されたパッケージ部材２１Ｊの主要部２１Ｊａ内の凹部２３Ｊ内に、圧力伝達部材２２Ｊの押圧突部２２Ｊａを挿入すると共に、圧力伝達部材２２Ｊの鍔部２２Ｊｂを、クッション部材２８Ｊｂを介してパッケージ部材２１Ｊの主要部２１Ｊａに設けられた段部２３Ｊｂと衝合させるようにして、圧力伝達部材２２Ｊをパッケージ部材２１Ｊの主要部２１Ｊａに装着する。
【０１４６】
そして、この装着状態を保持して、パッケージ部材２１Ｊの蓋部２１Ｊｂにより、圧力伝達部材２２Ｊの押圧印加部２２Ｊｃをパッケージ２０Ｊから露呈するような状態で、パッケージ２０Ｊを封止する。
【０１４７】
そして、図１４（Ｂ）に示すように、この第６の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｊにおいては、圧力感知チップ１０は、第１の電極１および第２の電極２が、パッケージ２０Ｊの上面２０Ｊａあるいは底面２０Ｊｂに対して、水平な方向となる状態で、パッケージ２０Ｊ内に封止されている。そして、圧力感知チップ１０の第１の電極１と接続されるリード端子３１Ｊは、底面２０Ｊｂおよび押圧部材によって印加される圧力Ｐと平行な方向に、且つ、底面２０Ｊｂと面一となるように導出される。第２の電極２と接続されるリード端子３２Ｊも、底面２０Ｊｂおよび押圧部材によって印加される圧力Ｐと平行な方向に、且つ、底面２０Ｊｂと面一となるように導出される。
【０１４８】
前述したように、凹部２３Ｊは、第１の電極１の上部から鍵形に曲がる形状の、圧力伝達部材２２Ｊのためのガイド孔として形成されており、その鍵形の屈曲部に、傾斜壁２３Ｊｃを備える内部形状とされている。そして、この凹部２３Ｊ内に、当該凹部２３Ｊの内部形状に対応する鍵形形状の圧力伝達部材２２Ｊが、当該ガイド孔２３Ｊ内で、押圧部材による圧力Ｐが印加される方向において位置を変えることができるように遊嵌される状態となる。
【０１４９】
そして、圧力伝達部材２２Ｊの押圧突部２２Ｊａには、凹部２３Ｊの傾斜壁２３Ｊｃと衝合する傾斜面２２Ｊｅを備える。
【０１５０】
第６の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｊにおいては、以上のような構造を備えているので、図１４（Ｂ）における矢印で示す方向からの、押圧部材による圧力Ｐを、圧力伝達部材２２Ｊが受けると、クッション部材２８Ｊｂにより圧力Ｐの印加方向に圧力伝達部材２２Ｊが変位する。すると、圧力伝達部材２２Ｊの押圧突部２２Ｊａの傾斜面２２Ｊｅが、凹部２３Ｊ内の傾斜壁２３Ｊｃに衝合しているため、圧力伝達部材２２Ｊは圧力感知チップ１０の第１の電極１を押圧する方向に変位する。したがって、圧力感知チップ１０の第１の電極１は、この圧力伝達部材２２Ｊの変位による押圧力に応じて撓み、これにより圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖが変化する。
【０１５１】
この第６の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｊにおいても、クッション部材２８Ｊａ，２８Ｊｂの材質および圧力伝達部材２２Ｊの弾性定数を選定することにより、押圧部材による圧力Ｐに対する圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖの容量変化特性を所望のものとすることができる。また、圧力感知チップ１０に圧力Ｐが過大に印加された場合であっても、所定の弾性を有するクッション部材２８Ｊａ，２８Ｊｂが配設されているために過大な圧力Ｐによる損傷から圧力感知チップ１０を保護できるために、パッケージ２０Ｊ及び圧力伝達部材２２Ｊをプラスチック、セラミックなどの比較的高い硬度の樹脂材料で形成することができる。このために、凹部２３Ｊ内の傾斜壁２３Ｊｃと圧力伝達部材２２Ｊの傾斜面２２Ｊｅとが互いに弾性変形することなく、圧力感知チップ１０の電極面に沿った方向から印加された圧力Ｐを、伝達ロスを低減させて、圧力感知チップ１０の電極面に垂直な方向に変換させることができる。
【０１５２】
［第７の実施形態］
この第７の実施形態も、圧力センシング半導体デバイスをプリント配線基板の基板面に取り付けたときに、パッケージの上面あるいは底面に平行な方向からの押圧力を感知できるようにした圧力センシング半導体デバイスの場合の例である。
【０１５３】
図１５は、この第７の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｋの構成例を示すもので、図１５（Ａ）は、当該圧力センシング半導体デバイス１００Ｋの外観斜視図、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）におけるＪ−Ｊ線断面図である。
【０１５４】
この第７の実施形態は、第６の実施形態の変形例である。すなわち、この第７の実施形態においては、圧力感知チップ１０は、第１の電極１および第２の電極２が、パッケージ２０Ｋの上面２０Ｋａあるいは底面２０Ｋｂに対して垂直な方向に配置されて、パッケージ２０Ｋ内に封止されている。そして、圧力感知チップ１０の第１の電極１と接続されるリード端子３１Ｋは、底面２０Ｋｂおよび押圧部材によって印加される圧力Ｐと平行な方向に、且つ、底面２０Ｋｂと面一となるように導出される。第２の電極２と接続されるリード端子３２Ｋも、底面２０Ｋｂおよび押圧部材によって印加される圧力Ｐと平行な方向に、且つ、底面２０Ｋｂと面一となるように導出される。
【０１５５】
図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この第７の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｋにおいては、パッケージ２０Ｋを構成するパッケージ部材２１Ｋは、主要部２１Ｋａと蓋部２１Ｋｂとから構成されており、パッケージ部材２１Ｋ内部には、圧力感知チップ１０の第１の電極１の上部から鍵形に曲がる形状の凹部２３Ｋが形成されている。
【０１５６】
この第７の実施形態では、この凹部２３Ｋ内には、流体（または流動体）２９が充填され、当該流体２９が洩れないように、閉塞弁２２Ｋａにより凹部２３Ｋが閉塞されている。ただし、この閉塞弁２２Ｋａは、後述するように、変位可能とされている。
【０１５７】
そして、この第７の実施形態では、弁押圧部２２Ｋｂが、パッケージ部材２１Ｋの主要部２１Ｋａに設けられた段部２３Ｋｂに係合したクッション部材２８Ｋａを介して、閉塞弁２２Ｋａを、流体２９を圧縮するような方向に押圧する。そして、弁押圧部２２Ｋｂには、図１５（Ｂ）における矢印で示す横方向から押圧力Ｐを印加する押圧部材の先端を受ける凹部２２Ｋｄを備える。
【０１５８】
第７の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｋにおいては、以上のような構造を備えているので、図１５（Ｂ）における矢印で示す方向からの押圧力Ｐを、弁押圧部２２Ｋｂが受けると、クッション部材２８Ｋａにより押圧力Ｐの印加方向に弁押圧部２２Ｋｂが変位し、それに応じて閉塞弁２２Ｋａが流体２９を圧縮する方向に変位する。
【０１５９】
すると、流体２９に伝達された押圧力Ｐは、圧力感知チップ１０の第１の電極１に伝達され、圧力感知チップ１０の第１の電極１は、この押圧力Ｐに応じて撓み、これにより圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖが変化する。
【０１６０】
以上のことから、この第７の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｋにおいては、流体２９と、閉塞弁２２Ｋａと、弁押圧部２２Ｋｂとクッション部材２８Ｋａとにより、圧力伝達部材が構成されるものである。
【０１６１】
この場合に、この例では、凹部２３Ｋの断面積は、閉塞弁２２Ｋａ側の断面積Ｓａよりも、圧力感知チップ１０の第１の電極１上における断面積Ｓｂの方が小さく選定されている。このため、閉塞弁２２Ｋａ側に印加された圧力は、圧力感知チップ１０の第１の電極１上に大きな力となって伝達されることで、効率良く、押圧力Ｐを圧力感知チップ１０の第１の電極１上に伝達することができる。
【０１６２】
この第７の実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｋにおいては、クッション部材２８Ｋａの材質および流体２９の材料は、押圧力Ｐに対する圧力感知チップ１０の静電容量Ｃｖの容量変化特性を所望のものとするように選定されている。ここで、流体２９としては、液体、気体のいずれであっても良く、要は、押圧部材によって印加された圧力Ｐを伝達することができるものであればよい。
【０１６３】
［半導体デバイスの応用例］
以上説明したこの発明の圧力センシング半導体デバイスは、印加圧力に応じて変化する静電容量を、回路の一部に用いて、種々の機能や用途を実現する電子装置に応用可能である。
【０１６４】
以下に説明するのは、その一例であり、冒頭で説明した位置検出装置と共に用いられる位置指示器であって、筆圧検出が可能なものに使用した場合の例である。以下、この応用例について説明する。図１６は、この発明の実施形態の圧力センシング半導体デバイスが使用された位置指示器４００および位置検出装置５００の外観構成例を示す図である。
【０１６５】
位置検出装置５００は、パーソナルコンピュータや携帯機器等の図示しない外部装置にケーブル５０１を介して接続することによって、これら外部装置の入力装置として用いられるものである。あるいは、表示部を備えることで外部装置とは接続することなく操作ができる装置である。
【０１６６】
この例の位置検出装置５００は、位置指示器４００で指示した位置を、電磁誘導方式により検出する検出部５０２と、この検出部５０２を有する中空の薄い略直方体をなす筐体５０３とから構成されている。筐体５０３は、検出部５０２の検出面を露出させるための開口部５０４を有する上部筐体５０５と、この上部筐体５０５に重ね合わされる図示しない下部筐体を有している。そして、上部筐体５０５は、検出部５０２の入力面を露出させる四角形の開口部５０４を有しており、この開口部５０４に、検出部５０２が嵌め込まれる。このような構成を有する位置検出装置５００は、位置指示器４００によるポインティング操作による文字及び図等の入力が行われ、また表示部を備える場合には、表示部に位置指示器４００によるポインティング操作に対応した表示を行うことができる。
【０１６７】
次に、図１７を参照して位置指示器４００の構成例について説明する。図１７は、図１６に示した位置指示器４００のＫ−Ｋ線断面図である。
【０１６８】
この位置指示器４００は、電磁誘導方式により位置検出装置５００に対して位置を指示するものである。すなわち、位置指示器４００は、位置検出装置５００から送信される特定周波数の電磁波に対して共振する共振回路を有している。そして、位置指示器４００は、この共振回路で検出した共振信号を位置検出装置５００に送信することにより位置検出装置５００に対して位置を指示するようになっている。
【０１６９】
図１７に示すように、位置指示器４００は、筐体の一具体例を示すケース４０１と、芯体４０２と、位置指示コイル４０３と、可変容量コンデンサを構成する圧力センシング半導体デバイス４０４と、フェライトコア４０５と、プリント配線基板４０６とを備えて構成されている。位置指示コイル４０３と、圧力センシング半導体デバイス４０４の可変容量コンデンサＣｖと、可変容量コンデンサＣｖに並列に接続される、集合的にコンデンサＣｆとして表されている、複数個の固定容量のコンデンサ４０６ｃとにより共振回路が構成される。なお、固定容量のコンデンサ４０６ｃは、共振回路の共振周波数に応じた個数（静電容量）が選定される。
【０１７０】
ケース４０１は、位置指示器４００の外装部として形成されている。このケース４０１は、一方が閉じられた有底の円筒状をなしている。そして、ケース４０１は、軸方向に重ね合わせて組立結合される第１のケース４０７と第２のケース４０８とから構成されている。第１のケース４０７は、軸方向の一端側が略円錐状をなしており、その先端に開口部４０７ａを有している。そして、この第１のケース４０７の軸方向の他端は、開口している。
【０１７１】
第２のケース４０８は、軸方向の一端が開口し、かつ他端が閉じられた円筒形をなしている。第１のケース４０７と第２のケース４０８とは、同一軸線上に配置されて、接着剤等で係合されている。そして、第２のケース４０８に、電子部品が実装されたプリント配線基板４０６が収納されて接着剤等で固定されている。第１のケース４０７には、フェライトコア４０５が収納されて固定されている。
【０１７２】
フェライトコア４０５は、例えば円筒形をなしており、その筒孔４０５ａに芯体４０２が挿通されている。そして、フェライトコア４０５の軸方向の一端側から芯体４０２の指示部４０２ａが突出している。更に、フェライトコア４０５の外周には、共振回路を構成する位置指示コイル４０３が巻回されて装着されている。位置指示コイル４０３の図示しない両端は、プリント配線基板４０６上の電子部品に電気的に接続されている。
【０１７３】
圧力センシング半導体デバイス４０４は、この例では、前述の図８に示した実施形態の圧力センシング半導体デバイス１００Ｄが用いられている。
【０１７４】
すなわち、図１７の例においては、圧力感知チップ４０４１を内蔵する圧力センシング半導体デバイス４０４は、芯体４０２側に位置する、プリント配線基板４０６の端部に、図８に示したようにして、取り付けられている。すなわち、図１７に示すように、圧力センシング半導体デバイス４０４は、図８に示したリード端子３１Ｄ，３２Ｄに対応した形状を有するリード端子４０４２および４０４３を備える。そして、プリント配線基板４０６の端部において、当該プリント配線基板４０６の各面が、一面側はリード端子４０４２，４０４３によって、他面側はダミー端子（図示せず）によって、挟持されるように、圧力センシング半導体デバイス４０４のパッケージの底面側がプリント配線基板４０６の端面に押し付けられる状態で、取り付けられる。
【０１７５】
そして、リード端子４０４２および４０４３は、プリント配線基板４０６に形成されている導体パターン４０６ａ，４０６ｂに対してそれぞれ半田付けされる。そして、プリント配線基板４０６には、前述した固定容量の複数個のコンデンサ４０６ｃが設けられている。これら複数個のコンデンサ４０６ｃは、導体パターン４０６ａ，４０６ｂの間に並列に接続されている。なお、この導体パターン４０６ａ，４０６ｂは、図示は省略するが、位置指示コイル４０３の一端および他端に電気的に接続されている。こうして、圧力センシング半導体デバイス４０４は、芯体４０２からケース４０１の軸方向の押圧力を受けて、圧力感知チップ４０４１の静電容量Ｃｖを変化させることが可能なように、プリント配線基板４０６に対して固定されて取り付けられる。
【０１７６】
芯体４０２は、棒形状の部材からなり、ケース４０１の軸方向に沿ってケース４０１内に収納されている。この芯体４０２は、その軸方向の一端にペン先の役割を有する指示部４０２ａと、指示部４０２ａから連続して形成された軸部４０２ｂとから構成されている。指示部４０２ａは、略円錐状に形成されている。この指示部４０２ａは、芯体４０２をケース４０１内に収納した際に、第１のケース４０７の開口部４０７ａから外側に向けて突出する。
【０１７７】
そして、一端に指示部４０２ａを有する芯体４０２の他端側は、押圧体４０９に嵌合されている。すなわち、押圧体４０９は、円柱状の形状を備え、芯体４０２の軸方向に芯体４０２の他端側が嵌合する嵌合凹穴４０９ｃを備えている。そして、押圧体４０９の側周部には、保持部４１０の側面に形成されたケース４０１の軸方向に所定の長さを有する切り欠き部４１０ａ，４１０ｂ内に挿入される突部４０９ａ，４０９ｂが形成されている。押圧体４０９は、第１のケース４０７に固定されている筒状の保持部４１０内に、突部４０９ａ，４０９ｂと切り欠き部４１０ａ，４１０ｂとがそれぞれ嵌合することで、芯体４０２の軸方向に移動可能に収納されている。従って、押圧体４０９は、突部４０９ａ，４０９ｂが、切り欠き部４１０ａ，４１０ｂ内に挿入された状態で、保持部４１０の切り欠き部４１０ａ，４１０ｂの長さの範囲内で、ケース４０１の軸方向に移動可能となる。
【０１７８】
そして、押圧体４０９には、更に、圧力センシング半導体デバイス４０４の凹孔（図８の凹孔２３参照）に挿入されて、圧力感知チップ４０４１の第１の電極１を、空間５の方向に押圧する突起４０９ｄが設けられている。
【０１７９】
位置指示器４００は、以上のように構成されているので、使用者が位置指示器４００を手に持って、位置検出装置５００の検出部５０２に接触させて押圧すると、芯体４０２がケース４０１の軸方向に変位し、これにより、押圧体４０９の突起４０９ｄが圧力センシング半導体デバイス４０４の圧力感知チップ４０４１の第１の電極１を、空間５の方向に押圧する。したがって、圧力センシング半導体デバイス４０４の圧力感知チップ４０４１の第１の電極１には、芯体４０２に加わる筆圧に応じた押圧力が印加され、圧力感知チップ４０４１の静電容量Ｃｖは、筆圧に応じて変化する。
【０１８０】
これにより、位置指示器４００の共振回路の共振周波数が変化する。位置検出装置５００は、以下に説明するようにして、この位置指示器４００の共振回路の共振周波数の変化を検出して、位置指示器４００に加わった筆圧を検出するようにする。
【０１８１】
［位置検出装置５００における位置検出および筆圧検出のための回路構成］
次に、上述の実施形態の位置指示器４００を用いて指示位置の検出および筆圧の検出を行う位置検出装置５００における回路構成例について、図１８を参照して説明する。図１８は、位置指示器４００及び位置検出装置５００の回路構成例を示すブロック図である。
【０１８２】
位置指示器４００は、回路構成としては、位置指示コイル４０３と、圧力感知チップ４０４１により構成される可変容量Ｃｖと、固定容量の複数個のコンデンサ４０６ｃからなる固定容量Ｃｆとが並列に接続された共振回路を備える。
【０１８３】
一方、位置検出装置５００には、Ｘ軸方向ループコイル群５１１と、Ｙ軸方向ループコイル群５１２とが積層されて位置検出コイル５１０が形成されている。各ループコイル群５１１，５１２は、例えば、それぞれｎ，ｍ本の矩形のループコイルからなっている。各ループコイル群５１１，５１２を構成する各ループコイルは、等間隔に並んで順次重なり合うように配置されている。
【０１８４】
また、位置検出装置５００には、Ｘ軸方向ループコイル群５１１及びＹ軸方向ループコイル群５１２が接続される選択回路５１３が設けられている。この選択回路５１３は、２つのループコイル群５１１，５１２のうちの一のループコイルを順次選択する。
【０１８５】
さらに、位置検出装置５００には、発振器５２１と、電流ドライバ５２２と、切り替え接続回路５２３と、受信アンプ５２４と、検波器５２５と、低域フィルタ５２６と、サンプルホールド回路５２７と、Ａ／Ｄ変換回路５２８と、同期検波器５２９と、低域フィルタ５３０と、サンプルホールド回路５３１と、Ａ／Ｄ変換回路５３２と、処理制御部５３３とが設けられている。
【０１８６】
発振器５２１は、周波数ｆ０の交流信号を発生する。そして、発振器５２１は、発生した交流信号を、電流ドライバ５２２と同期検波器５２９に供給する。電流ドライバ５２２は、発振器５２１から供給された交流信号を電流に変換して切り替え接続回路５２３へ送出する。切り替え接続回路５２３は、後述する処理制御部５３３からの制御により、選択回路５１３によって選択されたループコイルが接続される接続先（送信側端子Ｔ、受信側端子Ｒ）を切り替える。この接続先のうち、送信側端子Ｔには電流ドライバ５２２が、受信側端子Ｒには受信アンプ５２４が、それぞれ接続されている。
【０１８７】
選択回路５１３に選択されたループコイルに発生する誘導電圧は、選択回路５１３及び切り替え接続回路５２３を介して受信アンプ５２４に送られる。受信アンプ５２４は、ループコイルから供給された誘導電圧を増幅し、検波器５２５及び同期検波器５２９へ送出する。
【０１８８】
検波器５２５は、ループコイルに発生した誘導電圧、すなわち受信信号を検波し、低域フィルタ５２６へ送出する。低域フィルタ５２６は、前述した周波数ｆ０より充分低い遮断周波数を有しており、検波器５２５の出力信号を直流信号に変換してサンプルホールド回路５２７へ送出する。サンプルホールド回路５２７は、低域フィルタ５２６の出力信号の所定のタイミング、具体的には受信期間中の所定のタイミングにおける電圧値を保持し、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路５２８へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路５２８は、サンプルホールド回路５２７のアナログ出力をディジタル信号に変換し、処理制御部５３３に出力する。
【０１８９】
一方、同期検波器５２９は、受信アンプ５２４の出力信号を発振器５２１からの交流信号で同期検波し、それらの間の位相差に応じたレベルの信号を低域フィルタ５３０に送出する。この低域フィルタ５３０は、周波数ｆ０より充分低い遮断周波数を有しており、同期検波器５２９の出力信号を直流信号に変換してサンプルホールド回路５３１に送出する。このサンプルホールド回路５３１は、低域フィルタ５３０の出力信号の所定のタイミングにおける電圧値を保持し、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路５３２へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路５３２は、サンプルホールド回路５３１のアナログ出力をディジタル信号に変換し、処理制御部５３３に出力する。
【０１９０】
処理制御部５３３は、位置検出装置５００の各部を制御する。すなわち、処理制御部５３３は、選択回路５１３におけるループコイルの選択、切り替え接続回路５２３の切り替え、サンプルホールド回路５２７、５３１のタイミングを制御する。処理制御部５３３は、Ａ／Ｄ変換回路５２８、５３２からの入力信号に基づき、Ｘ軸方向ループコイル群５１１及びＹ軸方向ループコイル群５１２から一定の送信継続時間をもって電波を送信させる。
【０１９１】
Ｘ軸方向ループコイル群５１１及びＹ軸方向ループコイル群５１２の各ループコイルには、位置指示器４００から送信される電波によって誘導電圧が発生する。処理制御部５３３は、この各ループコイルに発生した誘導電圧の電圧値のレベルに基づいて位置指示器４００のＸ軸方向及びＹ軸方向の指示位置の座標値を算出する。また、処理制御部５３３は、送信した電波と受信した電波との位相差に応じた信号のレベルに基づいて筆圧を検出する。
【０１９２】
このようにして、位置検出装置５００では、接近した位置指示器４００の位置を処理制御部５３３で検出することができる。しかも、受信した信号の位相を検出することにより、位置指示器４００の筆圧値の情報を得ることができる。
【０１９３】
［他の実施形態または変形例］
上述した第１の実施形態の圧力センシングデバイスでは、パッケージ２０をパッケージ部材２１に設けた凹部２１ａに、圧力伝達部材としての弾性部材２２の例としてのシリコンゴムを充填して一体的に構成するようにしたが、図１９に示すように、パッケージ２０は、上部部材と下部部材とに分けて形成して、それら上部部材と下部部材とを熱溶着等で固着する構成とするようにしても良い。なお、図１９は、図６（Ａ）の例の圧力センシングデバイス１００Ａに、この変形例を適用した場合であり、図６（Ａ）と同一部分には、同一参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【０１９４】
すなわち、図１９（Ａ）に示す圧力センシングデバイスにおいては、パッケージ２０は、上部パッケージ部材２１ＵＰ１と、下部パッケージ部材２１ＤＷ１とに分けられる。そして、上部パッケージ部材２１ＵＰ１には、前述した凹部２１ａに対応する凹部２１ＵＰ１ａが形成されており、圧力伝達部材としての、例えばシリコンゴムからなる弾性部材２２ＵＰがこの凹部２１ＵＰ１ａ内に配設される。この例の場合、図１９（Ａ）に示すように、弾性部材２２ＵＰは、凹部２１ＵＰ１ａ内から、圧力感知チップ１０の第１の電極１側に若干突出する状態とされている。そして、この上部パッケージ部材２１ＵＰ１においては、パッケージ部材２１ＵＰ１の貫通孔２１ＵＰ１ｂと、弾性部材２２ＵＰに形成された凹穴２２ＵＰａとにより、棒状の突状部材３００が挿入される連通穴２３が形成される。
【０１９５】
一方、下部パッケージ部材２１ＤＷ１は、圧力感知チップ１０を、その第１の電極１の一面１ａ側を露呈する状態で、その内部に収納する。そして、下部パッケージ部材２１ＤＷ１は、上述したように、リード端子３１及びリード端子３２を導出する。この場合、この例では、下部パッケージ部材２１ＤＷ１において、上部パッケージ部材２１ＵＰ１の、突出している弾性部材２２ＵＰが丁度嵌合する凹部２１ＤＷ１ａが、圧力感知チップ１０の第１の電極１の一面１ａ上に、当該一面１ａを露呈底部とするように形成されている。
【０１９６】
そして、この図１９（Ａ）の例の圧力センシングデバイスは、以上のように構成された上部パッケージ部材２１ＵＰ１と下部パッケージ部材２１ＤＷ１とは、上部パッケージ部材２１ＵＰ１の弾性部材２２ＵＰの突出部が下部パッケージ部材２１ＤＷ１の凹部２１ＤＷ１ａに嵌合するように、熱溶着などによって互いが固着されて一体化される。これにより、全体として１個のパッケージ２０が構成される。なお、この図１９（Ａ）の例においては、下部パッケージ部材２１ＤＷ１の底面がパッケージ２０の底面２０ｂを構成するが、この底面２０ｂには、プリント配線基板に対してこの圧力センシングデバイスを固定する際の位置決め用の突部２４が形成されている。
【０１９７】
なお、上部パッケージ部材２１ＵＰ１と弾性部材２２ＵＰとは別部材で構成されているが、上部パッケージ部材２１ＵＰ１と弾性部材２２ＵＰとが同一の部材、例えばシリコンゴムなどの樹脂部材で一体的に構成された、一部材から成る圧力伝達部材とすることもできる。
【０１９８】
図１９（Ａ）の例は、圧力伝達部材として弾性部材２２ＵＰが上部パッケージ部材２１ＵＰ１側に設けられた場合である。これに対して、図１９（Ｂ）は、弾性部材が下部パッケージ部材側に設けられた場合である。
【０１９９】
すなわち、この図１９（Ｂ）の例においては、パッケージ２０は、上部パッケージ部材２１ＵＰ２と、下部パッケージ部材２１ＤＷ２とに分けられるが、下部パッケージ部材２１ＤＷ２には、図１９（Ａ）の下部パッケージ部材２１ＤＷ１上に、例えばシリコンゴムからなる弾性部材２２ＤＷが、圧力感知チップ１０の第１の電極１の一面１ａ上に対向して配設されるように、被着されたものとなる。そして、この下部パッケージ部材２１ＤＷ２の弾性部材２２ＤＷの、圧力感知チップ１０の第１の電極１の上部には、連通穴２３の先端部を構成する凹部２２ＤＷａが形成されている。
【０２００】
一方、上部パッケージ部材２１ＵＰ２は、弾性部材２２ＤＷの凹部２２ＤＷａと共に、連通穴２３を構成する貫通孔２１ＵＰ２ｂを備えて構成されている。そして、この上部パッケージ部材２１ＵＰ２と、下部パッケージ部材２１ＤＷ２とが、前記貫通孔２１ＵＰ２ｂと前記弾性部材２２ＤＷの凹部２２ＤＷａとにより連通穴２３が形成されるように結合されて固着される。
なお、図１９（Ｂ）に示す例では、上部パッケージ部材２１ＵＰ２と弾性部材２２ＤＷとは別部材で構成されているが、上部パッケージ部材２１ＵＰ２を弾性部材２２ＤＷと同一の部材、例えばシリコンゴムなどの樹脂部材とすることで、一部材から構成される圧力伝達部材とすることもできる。
【０２０１】
次に、上述の実施形態の圧力センシング半導体デバイスの圧力感知チップ１０においては、空間５は、円形の凹部４により円形の空間として形成するようにしたが、空間の形状は、円形に限らないことはいうまでもない。
【０２０２】
また、上述の説明では、この発明による圧力センシング半導体デバイスの適用例は、位置検出装置の位置指示器の筆圧検出のために用いられるものとした。しかしながら、この発明による圧力センシング半導体デバイスの適用例は、これに限られるものではなく、押圧力に対応した容量変化を利用する装置や電子機器の全てに適用できるものである。
【０２０３】
なお、圧力感知チップは、上述の例では、可変容量コンデンサのみの構成としたが、この可変容量コンデンサに対して、直列または並列のコンデンサを半導体プロセスにより形成した構成のものであっても良い。さらに、圧力感知チップは、可変容量コンデンサ単体あるいは可変容量コンデンサと他のコンデンサとの直列又は並列回路に対して接続されるべき信号処理回路が半導体プロセスにより同一の半導体チップに形成された構成であっても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０２０４】
１…第１の電極、２…第２の電極、３…絶縁層、４…凹部、５…空間、１０…圧力感知チップ、２０…パッケージ、２１…パッケージ部材、２２…弾性部材、２３…凹部、１００…圧力センシング半導体デバイス
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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