CN103246369A - 位置指示器 - Google Patents

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Abstract

一种位置指示器，结构简单，并且能够切实且高效地检测与框体的一个端部上所施加的力对应的集中的压力。位置指示器(100)包括使静电电容与向框体(101)的一个端部施加的力对应地发生变化的电容器。电容器由压力检测芯片(10)构成，该压力检测芯片包括第1电极(1)和与第1电极隔着预定的距离而相对配置的第2电极(2)，向框体的一个端部施加的力传递到第1电极上，从而在第1电极与第2电极之间形成的静电电容(Cv)发生变化。在半导体元件的第1电极上配置有具有预定的弹性的压力传递部件(22)，由按压部件(112b)经由压力传递部件向半导体元件的第1电极传递向框体的一个端部施加的力。

Description

位置指示器
技术领域
本发明涉及一种和位置检测装置一起使用的例如笔形状的位置指示器，尤其涉及具有检测位置指示器的末端部上所施加的压力的笔压检测功能的位置指示器。
背景技术
作为个人计算机等的输入设备，公知有如下位置输入装置：具有进行指示操作、文字及图等的输入的输入面，使用通过电磁感应方式检测该输入面上的操作输入位置的位置检测装置。通常情况下，这种位置输入装置使用具有像笔那样的形状且具有笔压检测部的位置指示器作为对位置检测装置的上述输入面的操作输入构件。
该位置指示器的笔压检测部中使用例如专利文献1(日本特开平4-96212号公报)中所记载的可变电容器。该专利文献1中所记载的可变电容器中，作为细长的筒状的框体内所容纳的机构性构造部件，包括电介质的一个面上所安装的第1电极和电介质的与上述一个面相对的另一面侧所配置的具有挠性的第2电极。并且，该可变电容器包括将第2电极与电介质的另一面之间除了其一部分以外隔离微小的间隔的隔离构件、以及向第2电极与电介质之间添加相对的压力或位移的部件。该添加相对的压力或位移的部件与笔形状的位置指示器的芯体结合，若向位置指示器从其框体的一个端部施加笔压，则由于芯体上所施加的轴向的力，挠性的第2电极发生位移。由此，经由电介质而相对的第1电极与第2电极的距离发生变化，静电电容发生变化。
从而，该专利文献1的位置指示器的可变电容器中，如电介质、第1电极、第2电极、隔离件、弹性体、保持电介质的保持体、用于连接第1及第2电极与印刷电路板的端子部件等这样部件数量多，此外分别为独立的机构部件。因此，位置指示器的结构复杂，并且位置指示器的组装费工夫，存在成本增加的问题。
另一方面，例如专利文献2(日本特开平11-284204号公报)、专利文献3(日本特开2001-83030号公报)、专利文献4(日本特开2004-309282号公报)、专利文献5(美国公开公报US2002/0194919)中所公开那样，提出了通过以MEMS(Micro Electro Mechanical System：微机电***)技术等为代表的半导体微细加工技术制作的静电电容方式的压力传感器。
该专利文献2~专利文献5中所公开的压力传感器具有包括第1电极和与该第1电极隔着预定的距离而相对配置的第2电极的半导体构造，根据第1电极上所施加的压力，第1电极与第2电极之间的距离发生变化，从而第1电极与第2电极之间所形成的静电电容发生变化，因此能够将上述压力作为上述静电电容的变化而检测出来。
专利文献1：日本特开平4-96212号公报
专利文献2：日本特开平11-284204号公报
专利文献3：日本特开2001-83030号公报
专利文献4：日本特开2004-309282号公报
专利文献5：美国公开公报US2002/0194919
若能够将上述专利文献1那样的为了能够通过来自外部的按压力改变静电电容而由多个机构性构造部件构成的可变电容器置换为专利文献2~专利文献5中所记载的通过MEMS技术构成的压力传感器，则能够减少部件数量，并且没有用于组装的机构性部件，因此结构简单，有助于提高可靠性及降低成本。
然而，作为上述专利文献1中所记载的位置指示器的笔压检测用等检测来自外部的按压力的压力传感器，为了应对与声压等压力级别相比非常大的压力，需要具备具有能够承受该压力的耐压性的结构。并且，在位置指示器的情况下，优选具备如下结构：能够切实且高效地检测像来自框体的一个端部的轴芯方向的压力这样来自特定方向的集中的压力(笔压)的结构。
但是，专利文献2及专利文献3的压力传感器用于检测水及空气等流体的压力，无法用于检测上述位置指示器的笔压。
此外，在专利文献4及专利文献5的压力传感器中，例如陶瓷层及由例如硅等构成的半导体基板承受压力而挠曲，从而第1电极与第2电极的距离发生变化，静电电容发生变化。然而，在上述专利文献4及专利文献5中，仅记载有压力直接施加到上述陶瓷层及半导体基板上时的行为，而没有公开检测位置指示器的笔压的情况下所需要的、用于切实且高效地检测与框体的一个端部上所施加的力对应的来自特定方向的集中的压力的结构。
发明内容
本发明考虑到上述问题，目的在于提供一种位置指示器，结构简单，并且能够切实且高效地检测与框体的一个端部上所施加的力对应的集中的压力。
为了解决上述课题，本发明提供一种位置指示器，包括使静电电容与向框体的一个端部施加的力对应地发生变化的电容器，上述位置指示器的特征在于，上述电容器由半导体元件构成，该半导体元件包括第1电极和与上述第1电极隔着预定的距离而相对配置的第2电极，在上述第1电极与上述第2电极之间形成静电电容，向上述框体的一个端部施加的力传递到上述第1电极，从而上述静电电容发生变化，并且，上述位置指示器包括：压力传递部件，具有预定的弹性，向上述半导体元件的上述第1电极传递力；和按压部件，向具有上述预定的弹性的上述压力传递部件传递向上述框体的一个端部施加的力，从而向上述框体的一个端部施加的力通过上述按压部件传递到具有上述预定的弹性的上述压力传递部件，上述半导体元件的上述第1电极上所施加的力是经由具有上述预定的弹性的上述压力传递部件传递的。
在具有上述结构的本发明的位置指示器中，向框体的一个端部施加的力经由具有预定的弹性的压力传递部件，作为按压构成电容器的半导体元件的第1电极的压力而传递。并且，根据半导体元件的第1电极上所施加的压力，第1电极与第2电极的距离发生变化，从而电容器的静电电容发生变化。
从而，由于存在具有预定的弹性的压力传递部件，与向框体的一个端部施加的力对应的压力不直接施加到半导体元件的第1电极。因此，根据本发明的位置指示器，构成电容器的半导体元件对于向框体的一个端部施加的力具有耐压性。
并且，构成电容器的半导体元件的第1电极经由具有预定的弹性的压力传递部件受到压力，因此能够通过具有预定的弹性的压力传递部件，对第1电极适当地传递与向框体的一个端部施加的力对应的压力，构成电容器的半导体元件能够切实且高效地检测上述压力。
此外，由于存在具有预定的弹性的压力传递部件，因此对于超预期地施加的冲击性的压力也具有耐冲击性。
根据本发明，能够提供一种位置指示器，在框体内具有由半导体元件构成的电容器，并且经由具有预定的弹性的压力传递部件，对该半导体元件施加与向框体的一个端部施加的力对应的压力，因此对于向上述框体的一个端部施加的力具有耐压性，并且能够切实且高效地检测上述力，而且还具有应对超预期的冲击性的压力的耐冲击性。
附图说明
图1是用于说明本发明的第1实施方式的位置指示器的结构例的图。
图2是表示本发明的位置指示器的实施方式和与该位置指示器一起使用的具有位置检测装置的电子设备的例子的图。
图3是用于说明图1的实施方式的位置指示器的主要部分的图。
图4是用于说明本发明的位置指示器的实施方式所具备的由半导体元件构成的电容器的一例的图。
图5是用于说明与本发明的位置指示器的实施方式一起使用的位置检测装置的结构例的图。
图6是用于说明本发明的位置指示器的实施方式所具有的由半导体元件构成的电容器的特性例的图。
图7是用于说明本发明的位置指示器的实施方式所具备的由半导体元件构成的电容器的其他例的图。
图8是用于说明本发明的位置指示器的实施方式所具备的由半导体元件构成的电容器的其他例的特性例的图。
图9是用于说明本发明的第2实施方式的位置指示器的结构例的图。
图10是用于说明本发明的第3实施方式的位置指示器的结构例的图。
图11是用于说明与本发明的位置指示器的实施方式一起使用的位置检测装置的其他例的结构例的图。
图12是用于说明本发明的第4实施方式的位置指示器的结构例的图。
图13是用于说明本发明的第5实施方式的位置指示器的结构例的图。
图14是用于说明本发明的第5实施方式的位置指示器中所使用的包括半导体元件的器件的结构例的图。
图15是用于说明本发明的第6实施方式的位置指示器的结构例的图。
图16是用于说明本发明的第6实施方式的位置指示器中所使用的包括半导体元件的器件的结构例的图。
图17是用于说明本发明的第7实施方式的位置指示器的结构例的图。
图18是表示本发明的位置指示器的实施方式和与该位置指示器一起使用的包括位置检测装置的电子设备的例子的图。
具体实施方式
[第1实施方式]
图1是用于说明本发明的位置指示器的实施方式的图。此外，图2表示使用本实施方式的位置指示器100的电子设备200的一例，在该例子中，电子设备200是包括例如LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)等显示装置的显示画面200D的高功能便携电话终端，在显示画面200D的下部，具有电磁感应方式的位置检测装置202。
并且，在该例的电子设备200的框体上具有容纳笔形状的位置指示器100的容纳凹孔201。使用者根据需要从电子设备200取出容纳凹孔201中所容纳的位置指示器100，在显示画面200D上进行位置指示操作。
在电子设备200中，若在显示画面200D上通过笔形状的位置指示器100进行位置指示操作，则在显示画面200D的下部所设置的位置检测装置202检测通过位置指示器100操作的位置及笔压，电子设备200的位置检测装置202所具备的微型计算机实施与显示画面200D上的操作位置及笔压对应的显示处理。
图1(A)表示本实施方式的位置指示器100整体的概要，其轴向的一半表示为剖面。此外，图1(B)是图1(A)的A-A线剖视图(放大图)。此外，图1(C)是图1(B)的B-B线剖视图，图1(D)是图1(B)的C-C线剖视图。
如图1(A)所示，位置指示器100包括在轴芯方向上细长且构成一方封闭的有底的圆筒状的框体的壳体101。该壳体101通过由例如树脂等构成的第1壳体102和第2壳体103构成，上述第1壳体102和第2壳体103为同心圆状组合的结构。此时，如图1(A)所示，以第2壳体103位于第1壳体102的内侧的方式使两者组装结合。其中，如图1(B)所示，第2壳体103的轴向的长度比壳体101的轴向(长边方向)的整体的长度短，壳体101的笔尖侧由第1壳体102构成其内壁面。
具有第1壳体102的轴向的一端侧成为笔形状的位置指示器的笔尖侧，且在笔形状的位置指示器的笔尖即构成框体的第1壳体102的轴向的一端部施加笔压的结构。
在该第1壳体102的笔尖侧，如图1(B)所示，形成有用于笔尖套筒104螺合的螺纹部102a。笔尖套筒104具有与第1壳体102的螺纹部102a螺合的螺纹部104a，并且具有用于使后述的突出部件(笔尖部)向外部突出的贯通孔104b。
并且，在位置指示器100的壳体101内设置有图1(B)所示的位置指示器主体110。图3是用于说明该位置指示器主体110的结构的图，图3(A)是图1(A)中去除壳体101后仅表示位置指示器主体110的剖视图。此外，图3(B)是位置指示器主体110的中央部的放大透视图。
该例的位置指示器主体110包括：作为电感元件的一例的位置指示线圈111；作为磁性材料的一例的铁氧体芯112；压力传感半导体器件113；端子板114、115；半固定的调整用电容器116；以及调整用电容器117a、117b、117c、117d。并且，如后所述，通过位置指示线圈111、由压力传感半导体器件113构成的可变电容器、半固定的调整用电容器116及调整用电容器117a、117b、117c、117d构成并联共振电路。
在本第1实施方式中，如图3(A)所示，位置指示器主体110具有从压力传感半导体器件113的封装20导出端子板114、115，并且保持构成棒状部件的由磁性材料构成的铁氧体芯112而成为一体化构造的单元的结构。
如图1(B)及图3(A)所示，位置指示线圈111卷绕在铁氧体芯112上。铁氧体芯112在该例子中具有实心的圆柱状形状，并且其中心线方向的两端为直径小的小径部112a、112b，此外中央部为直径大的大径部112c。位置指示线圈111卷绕在铁氧体芯112的大径部112c上。在该例子中，铁氧体芯112的小径部112a及112b的直径为1mm，大径部112c的直径为3mm。
并且，如图1(B)所示，铁氧体芯112的一个小径部112a构成通过笔尖套筒104的贯通孔104b而向外部突出的突出部件。在该例子中，在该铁氧体芯112的小径部112a的末端，偏好调整部件105与笔尖套筒104设置有极小的间隙，并以覆盖该末端的方式装卸自如地被安装。偏好调整部件105是根据位置指示操作者的偏好在小径部112a的末端根据需要来安装的部件。通过该偏好调整部件105，例如能够将位置指示器100的笔尖替换为各种粗细、形状、弹性模量、材料，从而能够根据偏好调整与位置指示操作的目标方例如显示画面200D之间的写入手感。
另一方面，铁氧体芯112的另一个小径部112b***到压力传感半导体器件113内，以成为向压力传感半导体器件113传递与笔压对应的压力的按压部件。并且，在该例子中，如图1(B)及图3(A)所示，铁氧体芯112的大径部112c的一部分也保持在压力传感半导体器件113的封装20内。
[压力传感半导体器件113的结构例]
接着，说明该例的压力传感半导体器件113的结构。
该例的压力传感半导体器件113例如将通过MEMS技术制作的构成为半导体元件的压力检测芯片10密封在例如立方体或长方体的箱型的封装20内(参照图3)。
压力检测芯片10将所施加的压力作为静电电容的变化而检测出来，在该例子中，具有图4所示的结构。图4(B)是从受到压力P(参照图4(A))的面1a侧观察该例的压力检测芯片10的图，此外图4(A)是图4(B)的D-D线剖视图。
如该图4所示，该例的压力检测芯片10为纵×横×高度=L×L×H的长方体形状。在该例子中，L=1.5mm，H=0.5mm。
该例的压力检测芯片10包括第1电极1、第2电极2以及第1电极1与第2电极2之间的绝缘层(电介质层)3。第1电极1及第2电极2在该例子中通过由单晶硅(Si)构成的导体构成。绝缘层3在该例子中通过由氧化膜(SiO2)构成的绝缘膜构成。另外，绝缘层3未必由氧化膜构成，也可以由其他绝缘物质构成。
并且，在该绝缘层3的与第1电极1相对的一面侧，在该例子中，形成有以该面的中央位置为中心的圆形的凹部4。通过该凹部4，在绝缘层3与第1电极1之间形成有空间5。在该例子中，凹部4的底面为平坦的面，其直径D为例如D=1mm。此外，凹部4的深度在该例子中为约数十微米~约数百微米。
该例的压力检测芯片10如下通过半导体工艺制作出来。首先，在构成第2电极2的单晶硅上形成由氧化膜构成的绝缘层3。接着，配置覆盖直径D的圆形部分以外的部分的掩模来实施蚀刻，从而形成凹部4，以对该氧化膜的绝缘层3形成空间5。并且，在绝缘层3的上方包覆构成第1电极1的单晶硅。由此，形成在第1电极1的下方具有空间5的压力检测芯片10。
由于存在该空间5，第1电极1若从与第2电极2相对的面的相反侧的面1a侧被按压，则能够向空间5的方向挠曲地位移。作为第1电极1的例子的单晶硅的厚度t被设置为能够因所施加的压力P而挠曲的厚度，比第2电极2薄。该第1电极1的厚度t如后所述被选定为使第1电极1相对于所施加的压力P的挠曲位移特性达到所希望的特性。
上述结构的压力检测芯片10是在第1电极1与第2电极2之间形成有静电电容Cv的电容器。并且，如图4(A)所示，若从第1电极1的与第2电极2相对的面的相反侧的面1a侧对第1电极1施加压力P，则第1电极1在图4(A)中如虚线所示挠曲，第1电极1与第2电极2之间的距离缩短，变化为静电电容Cv的值增大。第1电极1的挠曲量根据所施加的压力P的大小而变化。因此，如图4(C)的等效电路所示，静电电容Cv根据向压力检测芯片10施加的压力P的大小而变化。
另外，在作为第1电极1而例示的单晶硅的情况下，由于压力而产生数微米的挠曲。由压力检测芯片10构成的电容器的静电电容Cv根据引起该挠曲的按压力P而发生0~250pF(皮法)的变化。
在本实施方式的压力传感半导体器件113中，具有上述结构的压力检测芯片10以受到压力的第1电极1的面1a在图1(B)及图3(A)、(B)中与封装20的上表面20a相对的状态容纳在封装20内。
在该例子中，封装20包括由陶瓷材料、树脂材料等电绝缘性材料构成的封装部件21和在该封装部件21内在压力检测芯片10受到压力的面1a侧所设置的弹性部件22。弹性部件22是具有预定的弹性的压力传递部件的一例。
并且，在该例子中，在封装部件21内的压力检测芯片10受到压力的第1电极1的面1a侧的上部，设置有与第1电极1的面积对应的凹部21a，在该凹部21a内填充配置有弹性部件22。在该例子中，弹性部件22由具有预定的弹性的硅树脂构成，特别由硅橡胶构成。
并且，在封装20上形成有从上表面20a连通至弹性部件22的一部分的连通孔23。即，在封装部件21上形成有构成连通孔23的一部分的贯通孔21b，并且在弹性部件22上设置有构成连通孔23的端部的凹孔22a(参照图3(A))。此外，在封装部件21的连通孔23的开口部侧(上表面20a侧)形成有锥形部21c，连通孔23的开口部成为喇叭状形状。
如图1(B)及图3(A)、(B)所示，在连通孔23中，对压力传感半导体器件113***有铁氧体芯112的小径部112b。此时，与构成作为笔尖部的突出部件的铁氧体芯112的小径部112a上所施加的笔压对应的压力P向铁氧体芯112的轴芯方向(中心线方向)传递到压力传感半导体器件113的压力检测芯片10上。另外，在该例子中，封装部件21的贯通孔21b的内径比铁氧体芯112的小径部112b与贯通孔21b抵接的部分的直径稍大，并且弹性部件22的凹孔22a的内径比铁氧体芯112的小径部112b与凹孔22a抵接的部分的直径稍小。由此，具有如下结构：通过锥形部21c和贯通孔21b，容易进行铁氧体芯112的小径部112b朝向压力传感半导体器件113的内部的引导，并且能够将小径部112b***到压力传感半导体器件113中的铁氧体芯112保持为不容易脱落。
即，由于连通孔23的开口部具有喇叭状形状，因此铁氧体芯112的小径部112b被该开口部的锥形部21c引导，容易向连通孔23内引导并***。并且，铁氧体芯112的小径部112b被压入到连通孔23的端部的弹性部件22的凹孔22a内。由此，通过铁氧体芯112的小径部112b***到压力传感半导体器件113的连通孔23中，被定位为对压力检测芯片10受到压力的面侧施加轴芯方向的压力P的状态。
此时，由于与铁氧体芯112的小径部112b与凹孔22a抵接的部分的直径相比，凹孔22a的内径稍小，因此铁氧体芯112的小径部112b成为在弹性部件22的凹孔22a中被弹性部件22弹性保持的状态。即，铁氧体芯112的小径部112b若***到压力传感半导体器件113的连通孔23中，则被压力传感半导体器件113保持。
此外，在该例子中，压力传感半导体器件113的封装20在其上表面20a侧具有用于将铁氧体芯112的大径部112c的一部分嵌合保持的凹部20c。并且，封装20以铁氧体芯112的小径部112b***到封装20的连通孔23内、且将铁氧体芯112的大径部112c的一部分与凹部20c嵌合的状态保持铁氧体芯112。
此时，以不限制铁氧体芯112的小径部112b通过所施加的压力使压力检测芯片10的第1电极向空间5的方向挠曲的方式，在铁氧体芯112的大径部112c和小径部112b的台阶部与压力传感半导体器件113的封装20的凹部20c的底部之间，设置有缓冲部件23s。另外，也可以通过与弹性部件22相同的材料例如硅树脂来构成构成封装20的封装部件21。
并且，如图1(B)及图3(A)、(B)所示，从压力传感半导体器件113的封装20的与上表面20a相对的底面20b导出与压力检测芯片10的第1电极1连接的第1端子板114，并且导出与压力检测芯片10的第2电极2连接的第2端子板115。第1端子板114例如通过金丝31与第1电极1电连接。此外，第2端子板115通过金丝32与第2电极2电连接。
在该例子中，第1及第2端子板114及115由板状的导体构成，如图所示宽度宽。并且，在该例子中，第1及第2端子板114及115如图1(B)及图3(A)、(B)所示从封装20的底面20b向与底面20b垂直的方向导出，并且以其板面成为同一面的方式隔着预定的间隔而配置。
并且，以桥接两端子板114、115的方式，半固定的调整用电容器116及调整用电容器117a、117b、117c、117d的一端、另一端通过焊接等电连接在第1端子板114和第2端子板115的板面上。
此时，半固定的调整用电容器116及调整用电容器117a、117b、117c、117d和位置指示线圈111一起构成共振电路。并且，半固定的调整用电容器116通过从外部用夹具调整静电电容，能够调整上述共振电路的共振频率。此外，调整用电容器117a、117b、117c、117d用于通过调整其数量同样调整共振电路的共振频率。另外，调整用电容器的数量的调整是能够通过在第1及第2端子板114、115上预先连接预定数量的电容器，并在所需要的调整用的电容器的数量的位置切断第1及第2端子板114、115来进行的。或者，也可以通过在第1及第2端子板114、115之间追加连接所希望的调整用电容器来进行。
此外，在该例子中，如图3(A)、(B)所示，在封装20的上表面20a上设置有与第1及第2端子板114、115分别电连接(用虚线图示)的端子118、119。并且，上述端子118和端子119与铁氧体芯112的大径部112c上所卷绕的位置指示线圈111的一端及另一端分别连接。由此，单元化的位置指示器主体110中，如后述的图5所示，通过位置指示线圈111、压力传感半导体器件113的压力检测芯片10的静电电容Cv、由半固定的调整用电容器116及调整用电容器117a、117b、117c、117d构成的静电电容Cf构成并联共振电路。
并且，如图1(D)所示，在壳体101的第2壳体103的内壁面，形成有保持位置指示器主体110的第1端子板114及第2端子板115的宽度方向的端部的槽103a、103b。位置指示器主体110通过在第2壳体103的内壁面的槽103a、103b中***第1端子板114及第2端子板115的宽度方向的端部来容纳在壳体101内。第2壳体103的内壁面的槽103a、103b从第2壳体103的末端部103c正好形成为第1及第2端子板114、115的长度量。从而，位置指示器主体110通过第2壳体103的内壁面的槽103a、103b卡定其轴向的位置。
此外，第2壳体103的末端部103c和第1壳体102的内壁面形成台阶部。并且，形成该台阶部的第2壳体103的末端部103c与位置指示器主体110的封装20的底面20b碰撞，位置指示器主体110的壳体101内的轴向的位置由此也被限制。即，位置指示器主体110通过第2壳体103的内壁的槽103a、103b和末端部103c，克服来自壳体101的轴向的笔尖侧的压力而被卡定，压力传感半导体器件113能够受到轴向的笔压。
此外，如图1(C)所示，第1壳体102的与压力传感半导体器件113的封装20的侧面相对的内壁面部分102b为与压力传感半导体器件113的封装20的外形形状对应的、剖面为四边形的形状。因此，在容纳于壳体101内时，位置指示器主体110中的压力传感半导体器件113的封装20被第1壳体102的剖面为四边形形状的内壁面部分保持。
此外，笔尖套筒104具有与壳体101内所容纳的位置指示器主体110的铁氧体芯112的大径部112c和小径部112a的台阶部112d卡合的壁部104c。并且，该壁部104c在将笔尖套筒104螺合在第1壳体102上时与铁氧体芯112的台阶部112d卡合，由此壳体101内所容纳的位置指示器主体110的轴向的位置被限制。
在该状态下，若在位置指示器100的笔尖侧向轴芯方向施加按压力，即若施加笔压，则通过与该笔压对应的压力，铁氧体芯112经由压力传感半导体器件113的弹性部件22按压压力检测芯片10。如上所述，压力检测芯片10的静电电容Cv根据传递到压力检测芯片10的笔压而变化。
此时，如图1(B)及图3(A)所示，在受到压力的面1a侧经由弹性部件22向第1电极1施加压力，从而压力检测芯片10呈现与铁氧体芯112的小径部112b的笔压对应的静电电容Cv。
并且，此时，压力检测芯片10受到压力的面侧不是被铁氧体芯112的小径部112b直接按压，而是弹性部件22夹在铁氧体芯112的小径部112b与压力检测芯片10之间，因此压力检测芯片10受到压力的面侧的耐压性、耐冲击性提高，能够防止该面侧因过大的压力、超预期的瞬间压力等而损坏。即，压力传感半导体器件113中，压力检测芯片10经由作为具有预定的弹性的压力传递部件的弹性部件22受到笔压的压力，因此压力传感半导体器件113具有应对向压力检测芯片10更具体地说是向受到压力的第1电极1施加的压力的耐压性、耐冲击性。
此外，铁氧体芯112的小径部112b***到压力传感半导体器件113的封装20上所设置的连通孔23中并被引导，从而进行定位，因此所施加的笔压经由弹性部件22切实地传递到压力检测芯片10。
并且，所施加的笔压通过弹性部件22作为对压力检测芯片10的第1电极1的面1a施加的压力而被传递。从而，所施加的笔压切实地施加到压力检测芯片10受到压力的面1a上，压力传感半导体器件113呈现与笔压P对应的静电电容的变化，能够良好地检测笔压。
[电子设备200中的用于位置检测及笔压检测的电路结构]
接着，参照图5说明使用上述实施方式的位置指示器100进行指示位置的检测及笔压的检测的电子设备200的位置检测装置202中的电路结构例。图5是表示位置指示器100及电子设备200所具备的位置检测装置202的电路结构例的框图。
位置指示器100中，作为电路结构，如上所述，包括作为电感元件的位置指示线圈111、作为半导体元件由压力检测芯片10构成的电容器的可变电容Cv、由半固定的调整用电容器116及调整用电容器117a、117b、117c、117d构成的固定电容Cf并联连接而成的共振电路。
另一方面，在电子设备200的位置检测装置202中，X轴方向环路线圈组211和Y轴方向环路线圈组212层叠而形成位置检测线圈210。各环路线圈组211、212例如分别由n、m个矩形的环路线圈构成。构成各环路线圈组211、212的各环路线圈等间隔排列并依次重合地配置。
此外，在位置检测装置202中设置有与X轴方向环路线圈组211及Y轴方向环路线圈组212连接的选择电路213。该选择电路213依次选择两个环路线圈组211、212中的一个环路线圈。
此外，在位置检测装置202中设置有振荡器221、电流驱动器222、切换连接电路223、接收放大器224、检波器225、低通滤波器226、采样保持电路227、A/D转换电路228、同步检波器229、低通滤波器230、采样保持电路231、A/D转换电路232及处理控制部233。处理控制部233由微型计算机构成。
振荡器221产生频率f0的交流信号。并且，振荡器221向电流驱动器222和同步检波器229供给所产生的交流信号。电流驱动器222将从振荡器221供给的交流信号转换为电流并向切换连接电路223送出。切换连接电路223根据来自处理控制部233的控制，切换由选择电路213选择的环路线圈所连接的连接目标(发送侧端子T、接收侧端子R)。该连接目标中，在发送侧端子T上连接电流驱动器222，在接收侧端子R上连接接收放大器224。
由选择电路213选择的环路线圈上所产生的感应电压经由选择电路213及切换连接电路223发送到接收放大器224。接收放大器224放大从环路线圈供给的感应电压，并向检波器225及同步检波器229送出。
检波器225对环路线圈上所产生的感应电压即接收信号进行检波，并向低通滤波器226送出。低通滤波器226具有比上述频率f0足够低的截止频率，将检波器225的输出信号转换为直流信号并向采样保持电路227送出。采样保持电路227保持低通滤波器226的输出信号的预定的定时具体地说是接收期间中的预定的定时的电压值，并向A/D(Analog to Digital：模拟到数字)转换电路228送出。A/D转换电路228将采样保持电路227的模拟输出转换为数字信号，并向处理控制部233输出。
另一方面，同步检波器229通过来自振荡器221的交流信号对接收放大器224的输出信号进行同步检波，向低通滤波器230送出与它们之间的相位差对应的电平的信号。该低通滤波器230具有比频率f0足够低的截止频率，将同步检波器229的输出信号转换为直流信号并向采样保持电路231送出。该采样保持电路231保持低通滤波器230的输出信号的预定的定时的电压值，并向A/D(Analog to Digital)转换电路232送出。A/D转换电路232将采样保持电路231的模拟输出转换为数字信号，并向处理控制部233输出。
处理控制部233控制位置检测装置202的各部。即，处理控制部233控制选择电路213中的环路线圈的选择、切换连接电路223的切换、采样保持电路227、231的定时。处理控制部233根据来自A/D转换电路228、232的输入信号，使得从X轴方向环路线圈组211及Y轴方向环路线圈组212以一定的发送持续时间发送电波。
在X轴方向环路线圈组211及Y轴方向环路线圈组212的各环路线圈上，通过从位置指示器100发送的电波产生感应电压。处理控制部233根据该各环路线圈上所产生的感应电压的电压值的电平，计算出位置指示器100的X轴方向及Y轴方向的指示位置的坐标值。此外，处理控制部233根据与发送的电波和接收的电波的相位差对应的信号的电平，检测笔压。
由此，在位置检测装置202中，能够通过处理控制部233检测所接近的位置指示器100的位置。并且，通过检测所接收的信号的相位，能够得到位置指示器100的笔压值的信息。
[第1实施方式的变形例]
<笔压-静电电容变化特性调整>
<第1例>
在上述第1实施方式的压力传感半导体器件113的压力检测芯片10中，若改变构成被施加压力(笔压)的第1电极1的单晶硅的厚度t，则与笔压对应的第1电极1的挠曲量发生变化。从而，通过选定第1电极1的厚度t，能够改变与笔压对应的压力检测芯片10的静电电容Cv的电容变化特性。
图6是表示与向压力检测芯片10施加的笔压对应的静电电容Cv的电容变化特性的例子的特性图。如该图6所示，在第1电极1的厚度为t=t1的情况下，与所施加的笔压对应的压力检测芯片10的静电电容Cv的电容变化特性如曲线40所示。
并且，在将第1电极1的厚度t设为比t1厚的t2(t2>t1)的情况下，相对于所施加的笔压，第1电极1更难以挠曲，因此与所施加的笔压对应的静电电容Cv的电容变化特性虽然进行与曲线40同样的变化，但成为变化比曲线40平缓的曲线41。
此外，在将第1电极1的厚度t设为比t1薄的t3(t3<t1)的情况下，相对于所施加的笔压，第1电极1更容易挠曲，因此与所施加的笔压对应的静电电容Cv的电容变化特性虽然进行与曲线40同样的变化，但成为变化比曲线40急剧的曲线42。
这样通过改变压力检测芯片10的第1电极1的厚度t，能够将与所施加的笔压对应的静电电容Cv的电容变化特性选定为所希望的特性。
另外，以上例子改变了第1电极1的厚度t，但是通过将第1电极1的材质改变为更容易挠曲的材质、更难以挠曲的材质，即使厚度t相同，也能够改变与所施加的笔压对应的压力检测芯片10的静电电容Cv的电容变化特性。此时，通过改变第1电极1的材质并且改变厚度t，还能够更细微地改变电容变化特性。
另外，通过选定弹性部件22的弹性模量，或者通过对弹性部件22与第1电极1的卡合关系(例如抵接形状)进行变更(variation)，还能够改变笔压对压力检测芯片10的施加特性(传递特性)，因此通过这样的方法，还能够改变压力检测芯片10的静电电容Cv的电容变化特性。
<第2例>
以上例子中，与向压力检测芯片10施加的笔压对应的静电电容Cv的电容变化特性具有相互类似的趋势。第2例是与向压力检测芯片10施加的笔压对应的静电电容Cv的电容变化特性的变化率所谓的梯度变化的趋势具有相互不同的特性的例子。
在该第2例中，不是将压力检测芯片10的绝缘层3的凹部4的与第1电极1相对而形成空间5的面设置为平坦的平面，而是通过设置为厚度不均匀的形状，将压力检测芯片10相对于笔压的静电电容Cv的电容变化特性设为所希望的特性。图7(A)、(B)是用于说明该第2例的压力检测芯片10A、10B的图，是分别与上述压力检测芯片10的图4(A)所示的剖视图对应的剖视图。在该图7(A)、(B)中，对与上述压力检测芯片10相同的部分标以同一参照标号，并省略其说明。
在图7(A)的例子的压力检测芯片10A中，绝缘层3上所形成的凹部4A是以该凹部4A的与第1电极1的相对面逐渐加深的方式使厚度发生变化的形状的情况的一例，在该例子中，形成两级的台阶部61、62，以使凹部4A的与第1电极1的相对面逐渐加深。该台阶部61、62是如上所述形成凹部4A之后，通过反复进行配置覆盖凹部4A的与第1电极1相对的底面的预定大小的圆形区域以外的掩模并进一步实施蚀刻处理的过程来形成的。通过该蚀刻处理，没有被掩模覆盖的圆形区域成为深度比其周围更深的凹部，形成台阶部61、62。
具有与第1电极1的相对面为平面的凹部4的上述压力检测芯片10的情况下与施加压力对应的静电电容Cv的特性曲线在图8中如曲线43所示，此时该图7(A)的例子的压力检测芯片10A在图8中如曲线44所示，具有相对于施加压力而言静电电容Cv以大致直线成比例地变化的特性。
另外，作为为了得到该图8的曲线44所示的特性而将凹部4A的与第1电极1的相对面设置为逐渐加深的形状的方法，不限于上述例子那样的设置台阶部61、62的方法，例如也可以设置为朝向凹部4A的中心逐渐加深的曲面形状的凹部。
接着，在图7(B)的例子的压力检测芯片10B中，绝缘层3上所形成的凹部4B与图7(A)的例子不同，是以随着凹部4B的与第1电极1的相对面从其周部靠向其中央部、向第1电极1侧逐渐接近的方式厚度发生变化的形状的情况的一例。在该例子中，在凹部4B的与第1电极1的相对面上，形成向第1电极1侧膨出的膨出部63、64。
在该例子的情况下，首先，在构成绝缘层3的氧化膜上，在除了膨出部63的部分以外的部分配置掩模并实施蚀刻处理，使膨出部63的部分成为凹部。接着，对膨出部63的部分配置掩模，并且以露出膨出部63周围的膨出部64的部分的状态配置掩模，并实施蚀刻处理，以在膨出部63的部分的周围形成深度比膨出部63深的区域的方式形成膨出部64。接着，对膨出部63、64的部分配置掩模，并且以露出膨出部63、64周围的凹部4B的部分的状态配置掩模，并实施蚀刻处理，在膨出部63、64的部分的周围形成深度比膨出部64深的区域。根据需要反复进行这样的处理，能够形成图7(B)所示的中央部比周部膨出的形状的空间5。
在该图7(B)的例子的情况下，与向压力检测芯片10B施加的压力对应的静电电容Cv的特性曲线在图8中如曲线45所示，具有在所施加的笔压小时电容大幅变化、在所施加的笔压大时电容的变化减小的特性。
另外，作为为了得到该图8的曲线45所示的特性而设置为第1电极1和凹部4B的与第1电极1的相对面之间的距离随着靠向凹部4B的中心且向第1电极1侧接近而缩短的形状的方法，不限于上述例子那样的形成膨出部63、64的方法，也可以将凹部4B的与第1电极1相对的面例如设置为随着靠向凹部4B的中心而逐渐以曲面状膨出的拱形状。
这样通过改变用于形成绝缘层3与第1电极1之间所形成的空间5的凹部4A、4B的与第1电极1的相对面的形状，使与第1电极1之间的距离不均匀，从而能够将与向压力检测芯片10A、10B施加的压力对应的静电电容Cv的特性设置为所希望的特性。
另外，与上述压力检测芯片10的情况同样地，通过对第1电极1的厚度t、弹性部件22的弹性模量及弹性特性、或弹性部件22与第1电极1的卡合关系(例如抵接形状)进行变更，也能够将与向压力检测芯片10A、10B施加的笔压对应的静电电容Cv的特性设置为所希望的特性。
即，改变与弹性部件22卡合的铁氧体芯112的小径部112b的末端的形状，例如像设置为球面形状等曲面形状、锐利地形成尖的形状等非平面状、或平面形状等那样进行改变，从而改变与向压力检测芯片10、10A、10B施加的压力对应的朝向第1电极1的空间5的方向的挠曲方式。由此，通过将与弹性部件22卡合的铁氧体芯112的小径部112b的末端的形状如上所述改变为各种形状，也能够改变与施加压力对应的压力检测芯片10的可变电容Cv的电容变化特性。
[第2实施方式]
图9是用于说明第2实施方式的位置指示器100A的图。本第2实施方式的位置指示器100A是与第1实施方式的情况同样的便携电话终端等电子设备所具有的位置检测装置的位置指示器的情况，对与上述第1实施方式的位置指示器100相同的部分标以同一参照标号并省略其说明。
图9(A)表示与图1(A)的A-A线剖视图对应的部分的第2实施方式的位置指示器100A的剖视图。此外，图9(B)是本第2实施方式的位置指示器100A中的压力传感半导体器件113A的结构例的透视图。图9(C)是图9(B)的E-E线剖视图。
在本第2实施方式的位置指示器100A中，壳体101及笔尖套筒104与第1实施方式同样地构成。本第2实施方式中构成框体的壳体101内所容纳的位置指示器主体的结构与上述第1实施方式不同。
即，本第2实施方式的位置指示器主体110A包括：压力传感半导体器件113A；卷绕有位置指示线圈111的由磁性材料构成的棒状部件即铁氧体芯112A；作为突出部件的笔尖106；端子板114、115；半固定的调整用电容器116；调整用电容器117a、117b、117c、117d；以及结合部件118。并且，在本第2实施方式中，压力传感半导体器件113A的封装20A构成为，在其底面20Ab侧保持铁氧体芯112A，并且在后述凹孔23A中嵌合由例如树脂构成的笔尖106。
并且，铁氧体芯112A在本第2实施方式中具有直径一定的圆柱状形状，且卷绕有位置指示线圈111。并且，铁氧体芯112A的中心线方向(轴向)的一侧与压力传感半导体器件113A的封装20A的底面20Ab侧上所设置的凹部21Ad嵌合。此外，铁氧体芯112A的中心线方向的另一侧与由例如树脂构成的结合部件118嵌合而结合。并且，该结合部件118是与上述压力传感半导体器件113的封装20同样地保持端子板114及115的结构。结合部件118被设置成具有与第1壳体102的内径大致相同的外径的圆柱状的部件，被第1壳体102保持。
并且，在端子板114与端子板115之间，与第1实施方式同样地设置有半固定的调整用电容器116和调整用电容器117a、117b、117c、117d。另外，端子板114和端子板115与第1实施方式同样地通过第2壳体103的内壁面上所设置的槽103a及103b得到保持并容纳在壳体101内。
本第2实施方式的压力传感半导体器件113A也可以设置成与第1实施方式的压力传感半导体器件113相同的结构，但在该例子中设置为图9(B)及(C)所示的结构。
即，本第2实施方式的压力传感半导体器件113A的封装20A通过由具有弹性的树脂部件例如硅橡胶构成的封装部件21A构成，没有独立配置的弹性部件22。
并且，在该封装部件21A上形成有与上述压力传感半导体器件113的连通孔23对应的、剖面为预定形状例如圆形的凹孔23A。并且，如图9(C)所示，在该凹孔23A的内壁面，设置有用于保持圆棒状的笔尖106的O形环状的突部27a及27b。即，凹孔23A的内径选定为与圆棒状的笔尖106所抵接的部分的直径相等或稍大，此外O形环状的突部27a及27b的内径选定为比笔尖106所抵接的部分的直径小。
从而，在笔尖106被封装部件21A的开口部侧(上表面20Aa侧)上所设置的锥形部21Ac引导并***到凹孔23A内时，笔尖106通过突部27a、27b被保持。但是，笔尖106并没有固定在凹孔23A内，能够通过预定的力从凹孔23A拔出。从而，能够容易地更换笔尖106。另外，在第2实施方式中，作为突状部件的笔尖106还是向作为压力传递部件的封装部件21A传递压力的按压部件。
并且，压力检测芯片10的第1电极1通过金丝33与由导体构成的第1引线端子24A连接，此外第2电极2与由导体构成的第2引线端子25A连接。在本第2实施方式中，上述第1及第2引线端子24A及25A如图9(B)、(C)所示以与封装20A的上表面20Aa或底面20Ab垂直的方式导出。压力传感半导体器件113A的其他结构与压力传感半导体器件113相同。
另外，虽然省略了图示，但本第2实施方式的压力传感半导体器件113A的第1引线端子24A及第2引线端子25A分别通过金丝等与端子板114及115电连接。此外，铁氧体芯112A上所卷绕的位置指示线圈111的一端及另一端也分别与端子板114及115电连接。
在本第2实施方式中，压力传感半导体器件113A配置在接近笔尖106的位置，因此能够灵敏度良好地检测笔压。此外，在本第2实施方式的位置指示器100A中所使用的压力传感半导体器件113A中，封装20A由发挥压力传递部件的功能的封装部件21A构成，因此能够非常简化作为压力传感半导体器件的结构。
[第3实施方式]
在上述第1实施方式的位置指示器100中，位置指示器主体110是仅由位置指示线圈与电容器的共振电路构成的电路结构，能够实现单元化。然而，作为位置指示器，根据与该位置指示器电磁耦合的位置检测装置的结构，还有需要具备包括IC(Integrated Circuit：集成电路)的信号处理电路的情况。在这种情况下，位置指示器通常情况下包括用于配置信号处理电路的印刷电路板。
第3实施方式的位置指示器在壳体内具有印刷电路板。并且，检测笔压的压力传感半导体器件固定地配置在该印刷电路板上。
图10是用于说明本第3实施方式的位置指示器100B的图。本第3实施方式的位置指示器100B是与第1实施方式的情况相同的便携电话终端等电子设备所具备的位置检测装置的位置指示器的情况，对与上述第1实施方式的位置指示器100相同的部分标以同一参照标号并省略其说明。
图10(A)表示与图1(A)的A-A线剖视图对应的部分的第3实施方式的位置指示器100B的剖视图。此外，图10(B)是表示本第3实施方式的位置指示器100B中的压力传感半导体器件113B和印刷电路板300的安装部的结构例的图。此外，图10(C)是图10(B)的F-F线剖视图。
本第3实施方式的位置指示器100B的壳体101B与第1实施方式的位置指示器100的壳体101同样由第1壳体102B和第2壳体103B构成，两者同心圆状地组合，从而成为有底的筒状形状。
并且，在本第3实施方式中，在第2壳体103B上在轴向上形成有槽103Ba、103Bb，在该槽内分别嵌合印刷电路板300的宽度方向的端部，印刷电路板300容纳并配置在壳体101B内。另外，印刷电路板300紧靠在第2壳体103B的轴向的槽103Ba、103Bb的与笔尖侧相反侧的端部(省略图示)，以承受来自笔尖方向的力的方式被卡定。
本第3实施方式的位置指示器主体110B不是像上述第1实施方式那样的一个单元的结构。本第3实施方式的位置指示器主体110B包括印刷电路板300、压力传感半导体器件113B、按压部件120、位置指示线圈111、铁氧体芯112B、笔尖保持部130、构成突状部件的笔尖131。
并且，如图10(B)所示，压力传感半导体器件113B安装在印刷电路板300的笔尖侧的端面300a上。图10(C)是表示本第3实施方式的位置指示器主体110B中所使用的压力传感半导体器件113B的结构例的放大剖视图。
该例子的压力传感半导体器件113B具有与第1实施方式中所使用的压力传感半导体器件113相同的结构，具有使用由例如硅橡胶构成的弹性部件22作为压力传递部件的结构。在该图10(C)中，对与上述压力传感半导体器件113相同的部分标以同一参照标号并省略其说明。
其中，该例的压力传感半导体器件113B与第1实施方式中所使用的压力传感半导体器件113相比，端子部的导出方法不同，并且不同点还在于，如图10(C)所示，构成封装20B的封装部件在与压力检测芯片10的第1电极1的面1a垂直的方向上一分为二为第1封装部件21UP和第2封装部件21DW。
并且，在该例子中，第1封装部件21UP构成为具有弹性部件22且形成有连通孔23的部件。此外，在连通孔23的开口部侧形成有锥形部21c。
另一方面，第2封装部件21DW构成为，将压力检测芯片10以露出其第1电极1的面1a侧的状态密封，并且导出引线端子24B、25B。
并且，以使弹性部件22紧靠在压力检测芯片10的第1电极1的面1a上的方式，例如通过粘结材料、压接等将上述结构的第1封装部件21UP和第2封装部件21DW一体地结合，构成一个封装20B。
在该例的压力传感半导体器件113B中，封装20B的大小与图1的例子的情况相比稍小。并且，如图10(B)及(C)所示，在该例的压力传感半导体器件113B中，与压力检测芯片10的第1电极1连接的引线端子24B和与第2电极2连接的引线端子25B在封装20B的一侧面20Bd侧从封装部件21DW向与侧面20Bd垂直的方向导出。并且，该导出的引线端子24B及引线端子25B还具有如图所示弯折为直角的形状，以朝向与封装20B的底面20Bb垂直的方向。
此外，在封装20B的与上述一侧面20Bd相对的侧面20Be，从第2封装部件21DW导出处于没有与压力检测芯片10电连接的状态的伪端子26。该伪端子26具有如图所示弯折为直角的形状。此外，该伪端子26的宽度宽。
此时，从封装20B的侧面20Bd侧导出的引线端子24B、25B弯折为直角的部分与从侧面20Be侧导出的伪端子26弯折为直角的部分成为相互相对的状态，它们之间的距离如图10(B)、(C)所示选定为与印刷电路板300的厚度d大致相等。
此外，在压力传感半导体器件113B的封装20B的底面20Bb的例如中央部形成有定位用的突部28。另一方面，如图10(B)所示，在印刷电路板300的端面300a上设置有与突部28嵌合的凹孔301。突部28也可以是例如圆柱状形状、四棱柱形状、圆椎形状、圆椎台形状、棱锥台形状、拱形状等用于进行定位的任何形状。并且，凹孔301当然是与突部28的形状对应的形状。
印刷电路板300的端面300a上的凹孔301的形成位置为如下位置，即在由压力传感半导体器件113B的引线端子24B、25B及伪端子26夹持印刷电路板300，并在凹孔301中嵌合压力传感半导体器件113B的突部28时，压力传感半导体器件113B的引线端子24B及25B与印刷电路板300的一面300b上所设置的各印刷布线图案302及303电连接。
压力传感半导体器件113B的其他结构与压力传感半导体器件113相同。
该例的压力传感半导体器件113B被配置成，如图10(B)所示，在封装20B的底面20Bb与印刷电路板300的端面300a抵接的状态下，由引线端子24B、25B与伪端子26夹持印刷电路板300的厚度方向。此时，如图10(B)所示，压力传感半导体器件113B的封装20B的突部28***该凹孔301并嵌合，从而压力传感半导体器件113B在印刷电路板300的端面300a上被定位。
并且，将印刷电路板300的一面300b上所设置的印刷布线图案302及303和第1引线端子24B及第2引线端子25B分别焊接而固定。此外，虽然省略了图示，但同样在印刷电路板300的与一面300b相反侧的面上，将伪端子26与伪布线图案焊接，从而将压力传感半导体器件113B牢固地固定在印刷电路板300上。由此，压力传感半导体器件113B以能够从笔尖131受到壳体101B的轴向的按压力来改变压力检测芯片10的静电电容Cv的方式，固定安装在印刷电路板300上。
接着，在本第3实施方式中，铁氧体芯112B是由磁性材料构成的棒状部件，在该例子中具有圆柱状形状。在铁氧体芯112B上卷绕位置指示线圈111而构成电感元件。位置指示线圈111的一端及另一端与印刷电路板300的印刷图案连接，对此省略图示。并且，在铁氧体芯112B的轴向的笔尖侧的端面的中央部形成有凹部112Ba，此外在轴向的与笔尖侧相反侧的端面的中央部形成有凹部112Bb。
此外，笔尖保持部130通过由例如硅橡胶等具有弹性的树脂等构成的圆柱状形状的弹性部件构成。并且，在该笔尖保持部130的轴向的笔尖侧的端面的中央部，设置有将作为突状部件的由例如树脂等构成的棒状的笔尖131嵌合的凹部130a，并且在轴向的与笔尖侧相反侧的端面的中央部，设置有用于与铁氧体芯112B的凹部112Ba嵌合而与铁氧体芯112B结合的突部130b。
此时，笔尖保持部130在其突部130b与铁氧体芯112B的凹部112Ba嵌合的状态下通过粘结材料等固定在铁氧体芯112B上。但是，笔尖131仅是压入嵌合在笔尖保持部130的凹部130a中，笔尖131能够从笔尖保持部130拔出并更换。另外，在笔尖131上，与上述实施方式同样装卸自如地包覆有偏好调整部件105。
另一方面，在铁氧体芯112B的轴向的与笔尖侧相反的一侧，设置有由例如树脂构成的圆柱状形状的结合部件140。在该结合部件140的铁氧体芯112B侧的端面的中心部，与铁氧体芯112B的凹部112Bb嵌合的突部140a。并且，在铁氧体芯112B的凹部112Bb与结合部件140的突部140a嵌合的状态下，结合部件140通过例如粘结材料与铁氧体芯112B粘结并固定。
此外，在结合部件140的与铁氧体芯112B相反侧的端面的中央部，设置有与按压部件120嵌合的突部140b。在该例子中，笔尖131、铁氧体芯112B及结合部件140构成向按压部件120传递与所施加的笔压对应的压力的棒状部件。
按压部件120具有由例如树脂构成的圆柱状的形状，具有与结合部件140的突部140b嵌合的嵌合凹孔120c。结合部件140的突部140b与按压部件120的嵌合凹孔120c嵌合，从而结合部件140与按压部件120一体地结合。
并且，在按压部件120的侧周部形成有突部120a、120b，该突部120a、120b***到第1壳体102B的内壁面上所固定的保持部121的侧面上所形成的在壳体101B的轴向上具有预定的长度的缺口部121a、121b内。通过突部120a、120b与缺口部121a、121b分别嵌合，按压部件120能够在壳体101B的轴向上移动地容纳在第1壳体102B上所固定的筒状的保持部121内。从而，按压部件120在突部120a、120b***到缺口部121a、121b内的状态下，能够在保持部121的缺口部121a、121b的长度的范围内在壳体101B的轴向上移动。
并且，在按压部件120上还设置有突起120d，该突起120d***到压力传感半导体器件113B的连通孔23中而向空间5的方向按压压力检测芯片10的第1电极1。
另外，构成连通孔23的贯通孔21b的内径比向该连通孔23中***的按压部件120的突起120d的直径稍大，和锥形部21c一起引导按压部件120的***。此外，构成连通孔23的弹性部件22的凹孔22a的内径比突起120d的直径稍小，形成按压部件120的保持部。
位置指示器100B由于具有上述结构，因此若使用者用手把持该位置指示器100B并在例如电子设备的显示画面上接触并按压，则笔尖131受到壳体101B的轴向的力，由此按压部件120的突起120d向空间5的方向按压压力传感半导体器件113B的压力检测芯片10的第1电极1。从而，在压力传感半导体器件113B的压力检测芯片10的第1电极1上施加与笔尖131上所施加的笔压对应的按压力，压力检测芯片10的静电电容Cv根据笔压发生变化。
该例的情况下，在印刷电路板300上，除了设置有调整用的电容器304，还设置有构成信号处理电路的IC(Integrated Circuit：集成电路)305，如以下进行的说明那样，在该IC305中，进行对与通过压力传感半导体器件113B的压力检测芯片10检测的笔压对应的静电电容Cv的处理。
另外，在图10(B)、(C)的例子中，在压力传感半导体器件113B中，在第1封装部件21UP侧设置有作为压力传递部件的弹性部件22，但弹性部件22也可以设置在第2封装部件21DW侧。此时，也可以在压力检测芯片10的第1电极1的前表面上配置例如由硅树脂构成的具有弹性的膜状部件作为弹性部件22，并通过按压部件120的突起120d按压弹性部件22。此外，在该例子中，在位置指示器100B内配置印刷电路板300，在印刷电路板300上除了配置调整用的电容器304，还配置有构成信号处理电路的IC(Integrated Circuit：集成电路)305等，但是在要求省空间化或小型化的位置指示器的情况下，上述电子部件和压力传感半导体器件113B集成并容纳在一个封装中。
[用于第3实施方式中的位置检测及笔压检测的电路结构]
图11是表示本第3实施方式的位置指示器100B的等效电路和通过与位置指示器100B电磁感应耦合进行位置检测及笔压检测的位置检测装置203的电路结构例的图。
在该图11的例子的位置检测装置203中，与图5所示的位置检测装置202同样地，X轴方向环路线圈组211和Y轴方向环路线圈组212层叠而形成位置检测线圈210，并且还同样设置有依次选择两个环路线圈组211、212中的一个环路线圈的选择电路213。但是，在该图11例示的由位置指示器100B和位置检测装置203构成的***中，在位置指示器100B中包括由IC电路构成的信号控制电路，并从由位置检测装置203所具备的励磁线圈214发送的励磁信号取得用于驱动该IC电路的驱动电压，这一点不同于由位置指示器100和位置检测装置202构成的上述***。此外，在图11中，作为一例，说明位置检测装置203的环路线圈组211、212仅用于接收来自位置指示器100B的电磁耦合信号，但不排除通过在与位置指示器100B之间进行电磁耦合，代替励磁线圈214来驱动位置指示器100B所具备的信号控制电路的情况。此外，也不排除对位置指示器100B所具备的信号控制电路发送预定的控制数据等的信号的情况。
在该图11的例子的位置检测装置203中，以包围位置检测线圈210的方式配置有励磁线圈214。在图11中，励磁线圈214为两匝，但实际上为更多的匝数，例如为8~10匝。如图11所示，励磁线圈214与驱动电路242连接，驱动电路242与以频率fo振荡的振荡电路241连接。
驱动电路242通过由微型计算机构成的处理控制部240控制。处理控制部240控制驱动电路242来控制来自振荡电路241的频率fo的振荡信号向励磁线圈214的供给，并控制从励磁线圈214向位置指示器100B的信号发送。
选择电路213与上述位置检测装置202同样通过处理控制部240进行选择控制来选择一个环路线圈。通过该选择电路213选择的环路线圈上所产生的感应电压通过接收放大器243放大，并供给到带通滤波器245，仅提取出频率fo的成分。带通滤波器245向检波电路246供给该提取的成分。
检波电路246检测频率fo的成分，向采样保持电路247供给与该检测的频率fo的成分对应的直流信号。采样保持电路247保持检波电路246的输出信号的预定的定时具体地说是接收期间中的预定的定时的电压值，并向A/D转换电路248送出。A/D转换电路248将采样保持电路247的模拟输出转换为数字信号，并向处理控制部240输出。处理控制部240向采样保持电路247供给上述预定的定时的信号。
并且，处理控制部240判定来自A/D转换电路248的数字信号是否为超过预定的阈值的值，判定由选择电路213选择的环路线圈是否为由位置指示器100B位置指示的位置的环路线圈。
此外，如后所述，处理控制部240除了检测位置指示器100B的指示位置以外，将来自位置指示器100B的信号的断续作为数位例如8位的数字信号来进行检测，从而检测笔压。
位置指示器100B的电路结构是在图11中用虚线包围表示的部分。即，由作为电感元件的位置指示线圈111和印刷电路板300上所配置的电容器306构成共振电路321。并且，与该共振电路321并联连接有开关307。该开关307由IC305进行接通/断开控制。另外，位置指示线圈111卷绕在由磁性材料构成的棒状部件上。
并且，IC305构成为，根据通过整流电路(电源供给电路)322对在由位置指示线圈111和电容器306构成的共振电路321中从位置检测装置203采用电磁感应接收的交流信号进行整流而得到的电源Vcc进行动作，该整流电路322由二极管308及电容器309构成。IC305经由电容器310与共振电路321连接，监视共振电路321的动作状况。通过监视共振电路321的动作状况，能够由IC305检测与位置检测装置203的励磁线圈214的电磁耦合状况、或使用两个环路线圈组211、212从位置检测装置203发送的控制数据等的信号，并进行所希望的动作控制，在该例子中省略说明使用两个环路线圈组211、212从位置检测装置203发送的控制数据等的信号。
此外，在IC305上连接有由压力检测芯片10构成的电容器(静电电容Cv)，能够检测与笔压对应的可变电容Cv。IC305根据可变电容Cv的值检测位置指示器100B的笔压。并且，将所检测的笔压转换为例如8位的数字信号，根据与该笔压对应的数字信号来控制开关307。在上述电路结构中，由压力检测芯片10构成的电容器不需要构成共振电路321。此外，除了位置指示线圈111和由压力检测芯片10构成的可变电容Cv以外，全部配置在印刷电路板300上。
说明如上所述构成的位置指示器100B及位置检测装置203的位置检测动作及笔压检测动作。
处理控制部240首先对驱动电路242进行驱动来从励磁线圈214在预定时间向位置指示器100B发送信号，并且在选择电路213中依次选择X轴方向环路线圈组211中的一个环路线圈，求出由位置指示器100B指示的位置的X坐标值。
接着，处理控制部240对驱动电路242进行驱动来从励磁线圈214在预定时间向位置指示器100B发送信号，并且在选择电路213中依次选择Y轴方向环路线圈组212中的一个环路线圈，求出由位置指示器100B指示的位置的Y坐标值。
由此，若检测到位置指示器100B的指示位置，则为了检测来自位置指示器100B的8位的笔压信息，处理控制部240从励磁线圈214在预定时间以上持续发送信号之后，在与检测坐标时相同的定时持续进行8次发送接收。此时，在选择电路213中，根据所检测的坐标值，选择与位置指示器100B最近的环路线圈(可以是X轴方向环路线圈、Y轴方向环路线圈中的任一方)来接收信号。
另一方面，位置指示器100B的IC305将与压力检测芯片10的静电电容Cv对应而得到的笔压转换为8位的数字信号，根据该8位的数字信号，与来自位置检测装置203的信号的发送接收同步而对开关307进行接通/断开控制。在开关307断开时，共振电路321能够向位置检测装置203返送从位置检测装置203发送的信号，因此位置检测装置203的环路线圈接收该信号。而在开关307接通时，共振电路321处于动作被禁止的状态，因此信号不从共振电路321向位置检测装置203返送，位置检测装置203的环路线圈不接收信号。
位置检测装置203的处理控制部240对接收信号的有无进行8次确认，从而接收与笔压对应的8位的数字信号，能够检测来自位置指示器100B的笔压信息。
[第4实施方式]
图12是用于说明第4实施方式的位置指示器100C的结构例的图。本第4实施方式的位置指示器100C是第1实施方式的变形例，在图12中，对与上述第1实施方式的位置指示器100相同的部分标以同一参照标号并省略其说明。
图12(A)表示本实施方式的位置指示器100C整体的概要，其轴向的一半表示为剖面。此外，图12(B)是图12(A)的G-G线剖视图(放大图)。此外，图12(C)是图12(B)的H-H线剖视图。
在本第4实施方式的位置指示器100C中，壳体101C内所容纳的位置指示器主体110C中主要是铁氧体芯112C的形状不同。即，如图12(B)所示，本第4实施方式的位置指示器100C的位置指示器主体110C的铁氧体芯112C不是实心的圆柱状，而是具有中心部设置为贯通孔的中空部112Ca的筒状的形状的由磁性材料构成的棒状部件。作为电感元件的位置指示线圈111卷绕在该铁氧体芯112C的外周部。
从而，铁氧体芯112C的直径大于压力传感半导体器件113C，因此与第1实施方式不同，压力传感半导体器件113C与铁氧体芯112C不一定结合。
并且，铁氧体芯112C通过第1壳体102C的一部分保持其径向，并且通过笔尖套筒104的壁部104c限制壳体101C的轴向的笔尖侧的位置，此外与第2壳体103C的端部卡合来限制壳体101C的轴向的与笔尖侧相反侧的位置。
在本实施方式中，压力传感半导体器件113C除了没有保持铁氧体芯112C的结构以外，具备与第1实施方式的压力传感半导体器件113大致相同的结构。即，本第4实施方式的情况的压力传感半导体器件113C具有在其封装20的底面20b侧保持端子板114及115的结构。并且，通过端子板114及115的轴向的端部与槽103Ca及103Cb的紧靠以及压力传感半导体器件113C的底面20b与第2壳体103C的台阶部的紧靠，压力传感半导体器件113C被卡定在壳体101C的轴向的位置，以便能够受到来自笔尖侧的压力。
并且，在本第4实施方式中，包括贯通铁氧体芯112C的中空部112Ca的由例如树脂构成的芯体107，该芯体107的一端侧从笔尖套筒104的开口部104b向外部突出而构成突出部件，并且另一端侧插通到压力传感半导体器件113C的连通孔23中而构成按压部件。从而，在该例子中，芯体107的一端侧构成突出部件，另一端侧构成按压部件。此外，该芯体107构成向作为压力传递部件的弹性部件22传递与所施加的笔压对应的压力的棒状部件。
另外，在该例子中，构成连通孔23的封装部件21的贯通孔21b的内径比芯体107的另一端部与贯通孔21b抵接的部分的直径稍大，并且凹孔22a的内径比芯体107的另一端部与凹孔22a抵接的部分的直径稍小，从而通过锥形部21c和贯通孔21b容易向压力传感半导体器件113C的内部引导芯体107的另一端部，并且凹孔22a构成保持芯体107的保持部，以使压力传感半导体器件113C中所***的芯体107不容易脱落。另外，芯体107通过用预定的力拉拽能够脱离压力传感半导体器件113C的保持，因此容易更换芯体107。
在本第4实施方式的位置指示器100C中，铁氧体芯112C构成设置为具有中心孔(贯通孔)的中空圆筒状的由磁性材料构成的棒状部件，具有比较粗的形状，因此相应地如图12(A)所示，整体上与第1实施方式的位置指示器100相比具有粗的笔形状。但是，壳体101C只是粗细与第1实施方式的壳体101不同，第1壳体102C和第2壳体103C同心圆状地组合。并且，如图12(C)所示，通过第2壳体103C的内壁上所形成的槽103Ca及103Cb嵌合保持端子板114及115的结构与第1实施方式相同。
[第5实施方式]
图13是用于说明第5实施方式的位置指示器100D的结构例的图。本第5实施方式的位置指示器100D是第3实施方式的变形例，在图13中，对与上述第3实施方式的位置指示器100B相同的部分标以同一参照标号并省略其说明。
与第4实施方式和第1实施方式的关系同样地，本第5实施方式相当于如下结构：在第3实施方式中将铁氧体芯的形状从实心的结构设置为具有贯通孔的中空的圆筒状，并且在铁氧体芯的中空部中***棒状的芯体。
即，图13(A)是第5实施方式的位置指示器100D的局部剖视图，这是与图12(A)的G-G线剖视图(放大图)对应的图。此外，图13(B)是图13(A)的I-I线剖视图。
在本第5实施方式的位置指示器100D中，壳体101D内所容纳的位置指示器主体110D中，铁氧体芯112D如图13(A)所示构成具有中心部设置为贯通孔的中空部112Da的筒状的形状的由磁性材料构成的具有中心孔(贯通孔)的棒状部件。
并且，铁氧体芯112D通过第1壳体102D的一部分保持其径向，并且限制壳体101D的轴向的与笔尖侧相反侧的位置。此外，通过笔尖套筒104的壁部104c限制壳体101D的轴向的笔尖侧的位置。
并且，在本第5实施方式中，包括贯通铁氧体芯112D的中空部112Da的芯体107D，芯体107D的一端侧从笔尖套筒104的开口部104b向外部突出而构成突出部件。另一端侧压入嵌合到按压部件120D中。
按压部件120D具有圆柱状的形状，在轴向上铁氧体芯112D一侧具有芯体107D的另一端侧所压入嵌合的嵌合凹孔112Dc。并且，在按压部件120D的侧周部形成有突部120Da、120Db，该突部120Da、120Db***到第1壳体102D的内壁面上所固定的保持部121D的侧面上形成的在壳体101D的轴向上具有预定的长度的缺口部121Da、121Db内。
并且，如图13(B)所示，在壳体101D的第2壳体103D的内壁面上，形成有用于将印刷电路板300固定在位置指示器主体110D上的槽103Da、103Db。此外，在印刷电路板300的端面300a上，通过切除该端面300a的一部分，形成有用于容纳压力传感半导体器件113D的封装的一部分并定位的凹部311。
通过突部120Da、120Db与缺口部121Da、121Db分别嵌合，按压部件120D能够在壳体101D的轴向上移动地容纳在第1壳体102D上所固定的筒状的保持部121D内。从而，按压部件120D在突部120Da、120Db***到缺口部121Da、121Db内的状态下，能够在保持部121D的缺口部121Da、121Db的长度的范围内在壳体101D的轴向上移动。
并且，在按压部件120D上还设置有突起120Dd，该突起120Dd用于向空间5的方向按压压力传感半导体器件113D的压力检测芯片10的第1电极1。
压力传感半导体器件113D也可以设置为与第3实施方式相同的结构的压力传感半导体器件113B的结构，但是在本第5实施方式中，具有图14所示的结构。
图14(A)是本第5实施方式中所使用的压力传感半导体器件113D的透视图，此外图14(B)是图14(A)的J-J线剖视图。此外，图14(C)是表示将压力传感半导体器件113D安装在印刷电路板300上的状态的图的一例。在该图14中，对与上述压力传感半导体器件113相同的部分标以同一参照标号并省略其说明。
如图14(A)及(B)所示，在本第5实施方式的压力传感半导体器件113D中，封装20D由封装部件21D和压力传递部件(22D、29Da、29Db)构成。封装部件21D包括主要部21Da和盖部21Db。并且，在封装部件21D的主要部21Da上，如图14(B)所示形成有凹部23D，通过凹部23D，第1电极1的上方成为开口状态，从而容纳压力检测芯片10。此外，在压力检测芯片10的上方所设置的凹部23D中，以与第1电极1相对的方式容纳构成压力传递部件22D的按压突部22Da。
并且，在压力检测芯片10的第1电极1的上表面上，在该例子中，包覆形成有具有预定的弹性的缓冲部件29Da。该缓冲部件29Da保护第1电极1以免压力传递部件22D的按压突部22Da与第1电极1直接接触而损伤，并且发挥通过压力传递部件22D弹性地传递由按压部件120D的突部120Dd施加的压力的作用。该缓冲部件29Da是由例如硅橡胶等构成的膜状的弹性部件，其弹性模量或弹性特性是根据与施加压力对应的压力检测芯片10的静电电容Cv的所希望的电容变化特性或由对按压部件120D的突部120Dd施加的超预期的压力的耐冲击性特性而选定的。
压力传递部件22D包括经由缓冲部件29Da与压力检测芯片10的第1电极1抵接的按压突部22Da、凸缘部22Db、以及向封装20D的外部露出并受到按压部件120D的突部120Dd的按压力的、与封装20D的上表面20Da为同一平面的按压施加部22Dc。并且，在该例子中，压力传递部件22D的按压突部22Da构成为球状形状。此外，在凸缘部22Db的按压突部22Da侧的面上包覆形成有具有预定的弹性的缓冲部件29Db。此外，在该例子中，在按压施加部22Dc上形成有半球状凹部22Dd。
在该例子中，由于存在缓冲部件29Da、29Db，压力传递部件22D将通过芯体107D及按压部件120D施加的压力弹性地传递到压力检测芯片10的第1电极1。从而，与缓冲部件29Da、29Db不同，压力传递部件22D能够由没有弹性的树脂构成。此外，也可以由具有弹性的材料例如硅橡胶等构成压力传递部件22D，也可以使缓冲部件29Da、29Db具有弹性特性，以便能够防御超预期的瞬间压力。
另外，在压力传递部件22D由硅橡胶等弹性体构成的情况下，可以省略缓冲部件29Da及缓冲部件29Db。
如图14(B)所示，封装部件21D的主要部21Da的凹部23D具有将压力传递部件22D的按压突部22Da移动自由地容纳的凹孔23Da，并且具有压力传递部件22D的凸缘部22Db经由缓冲部件29Db卡合的台阶部23Db。
并且，在该压力传感半导体器件113D中，在容纳有压力检测芯片10的封装部件21D的主要部21Da内的凹部23D的凹孔23Da内***压力传递部件22D的按压突部22Da，并且使压力传递部件22D的凸缘部22Db经由缓冲部件29Db与封装部件21D的主要部21Da上所设置的台阶部23Db卡合，从而将压力传递部件22D安装在封装部件21D的主要部21Da上。
并且，保持该安装状态，通过封装部件21D的盖部21Db以压力传递部件22D的按压施加部22Dc与封装20D的上表面20Da为同一平面的状态密封压力传递部件22D的上部。
另外，在该例子中，与第1电极1连接的第1引线端子24D及与第2电极2连接的第2引线端子25D从封装20D的底面20Db向与该底面20Db垂直的方向导出。此时，第1引线端子24D及第2引线端子25D隔着与印刷电路板300的厚度d对应的间隔相互平行且相对地导出。
并且，如图14(C)所示，将压力传感半导体器件113D配置为，在封装20D的底面20Db与印刷电路板300的端面300a抵接的状态下，通过第1及第2引线端子24D及25D夹持印刷电路板300的厚度方向。
并且，此时，在印刷电路板300的端面300a上，通过切除该端面300a的一部分，形成有用于容纳压力传感半导体器件113D的封装20D的一部分的凹部311。该例的压力传感半导体器件113D在该印刷电路板300的端面300a上所形成的凹部311中容纳其封装20D的底面20Db侧，从而相对于印刷电路板300的端面300a被定位。
并且，印刷电路板300的一面300b上所设置的印刷布线图案312与第1引线端子24D通过焊接313电连接并固定。此外，虽然省略图示，但同样地印刷电路板300的与一面300b相反侧的面上所设置的印刷布线图案与第2引线端子25D通过焊接进行固定。另外，在印刷电路板300的一面300b侧设置有信号处理电路(IC等)的情况下，由于焊接有第2引线端子25D的印刷布线图案设置在印刷电路板300的与一面300b相反侧的面上，因此经由印刷电路板300上所设置的通孔，与一面300b侧的印刷布线图案连接，并与信号处理电路连接。
如上所述，在该例子中，压力传感半导体器件113D嵌合在印刷电路板300的端面300a上所设置的凹部311中，从而与图10(B)的例子完全同样地，压力传感半导体器件113D相对于印刷电路板300容易被定位，能够容易且切实地进行焊接等作业。
由此，在相对于印刷电路板300固定的压力传感半导体器件113D中，按压部件120D的突部120Dd的末端按压压力传递部件22D的按压施加部22Dc的上表面。另外，在该例子的压力传感半导体器件113D中，按压部件120D的突部120Dd的末端为球面形状，按压施加部22Dc上所形成的凹部22Dd也具有与突部120Dd的末端形状卡合的形状，从而按压部件120D的压力切实地施加到压力传感半导体器件113D。
若按压部件120D的按压力施加到压力传递部件22D的按压施加部22Dc，则通过缓冲部件29Da及29Db的弹性，压力传递部件22D的按压突部22Da向空间5侧按压压力检测芯片10的第1电极1。由此，压力检测芯片10的第1电极1向空间5侧挠曲，静电电容Cv发生变化。
另外，在本第5实施方式中所使用的压力传感半导体器件113D中，由于压力传递部件22D的按压突部22Da的形状为球状，因此即使通过芯体107D及按压部件120D施加的按压力的方向与相对于压力检测芯片10的第1电极1的面垂直的方向不同，由于缓冲部件29Da与球状的按压突部22Da的接触点位置得以维持，因此能够对第1电极1维持稳定的抵接状态。
在以上说明的图14所示的第5实施方式中，按压压力检测芯片10的第1电极1的压力传递部件的末端部的形状为球面形状，但压力传递部件的末端部的形状不限于球面形状，也可以是例如突起状形状。由此，通过将压力传递部件的末端部设置为包括球面形状及突起状形状的各种突状形状，例如选定压力传递部件22D的按压突部22Da的末端形状和缓冲部件29Da、29Db的材料中的任一方或双方，从而能够将与所施加的笔压对应的压力检测芯片10的静电电容Cv的电容变化特性设为所希望的特性。此时，按压压力检测芯片10的第1电极1的压力传递部件的末端部如上述球状及末端尖的形状等那样设为具有非平面形状，作为该非平面形状，也可以是点接触第1电极1侧的例如棱锥及圆椎形状，也可以是具有预定的曲率的曲面形状。此外，按压压力检测芯片10的第1电极1的压力传递部件的末端部也可以不是点接触的形状，而是以预定的面积、进而与施加压力对应而使该面积非线性地变化的方式按压第1电极1的形状。
[第6实施方式]
图15是用于说明第6实施方式的位置指示器100E的结构例的图。本第6实施方式的位置指示器100E是第5实施方式的变形例，在第5实施方式中，压力传感半导体器件113D是安装在印刷电路板300的端面300a上的例子，而在本第6实施方式中，将压力传感半导体器件113E安装在印刷电路板300的一面(基板面)300b上。
图15(A)是与第5实施方式的位置指示器100D的局部剖视图对应的第6实施方式的位置指示器100E的局部剖视图。此外，图15(B)是本第6实施方式的位置指示器100E中所使用的压力传感半导体器件113E的外观的立体图，图15(C)是图15(B)的K-K线剖视图。
本第6实施方式的位置指示器100E的位置指示器主体110E与第5实施方式同样地，包括构成由磁性材料构成的棒状部件的中空的筒状形状的铁氧体芯112E、铁氧体芯112E上所卷绕的位置指示线圈111、压力传感半导体器件113E、印刷电路板300、以及芯体107E。其中，与第5实施方式不同，在本第6实施方式中，芯体的一端构成从笔尖突出的突出部件，并且芯体的另一端构成按压压力传递部件的按压部件。
印刷电路板300通过构成壳体101E的第2壳体103E的内壁上所形成的槽103Ea及103Eb保持在壳体101E内。并且，与上述实施方式同样地，通过槽103Ea及103Eb的与壳体101E的轴向的笔尖相反侧的端部，印刷电路板300的位置被限制，以便抵抗笔压而卡定。另外，在本第6实施方式的情况下，槽103Ea及103Eb形成为在从壳体101E的中心线位置偏移的位置保持印刷电路板300，以便芯体107E能够与该印刷电路板300的一面300b上所配置的压力传感半导体器件113E嵌合。
并且，在印刷电路板300的一面300b上，安装有压力传感半导体器件113E。参照图15(B)及图15(C)说明该例的压力传感半导体器件113E的结构例。
如图15(C)所示，在本第6实施方式的压力传感半导体器件113E中，压力检测芯片10以第1电极1及第2电极2与封装20E的底面20Eb垂直的方向密封在封装20E内。并且，与压力检测芯片10的第1电极1连接的引线端子24E以与底面20Eb平行的方向且与底面20Eb同一面的方式，从封装20E的侧面20Ec导出。此外，与第2电极2连接的引线端子25E同样以与底面20Eb平行的方向且与底面20Eb同一面的方式，从封装20E的与上述侧面20Ec相对的侧面20Ed导出。
并且，在该例子中，如图15(C)所示，引线端子24E及25E具有向与封装20E的底面20Eb垂直的方向进一步弯折的弯折部24Ea及25Ea。另一方面，在印刷电路板300上，在该压力传感半导体器件113E的安装位置，形成有***引线端子24E及25E的弯折部24Ea及25Ea的透孔314、315。
压力传感半导体器件113E通过在印刷电路板300的透孔314、315中***引线端子24E及25E的弯折部24Ea及25Eb，在印刷电路板300的一面300b上定位配置。在该状态下，引线端子24E及25E与印刷电路板300的印刷图案316及317焊接，从而压力传感半导体器件113E相对于印刷电路板300被固定。
在将压力检测芯片10容纳在内部的封装20E的封装部件21E内，在与封装20E的底面20Eb平行的方向上设置有凹孔23E。该凹孔23E连通至封装部件21E内的压力检测芯片10的第1电极1的上表面1a。此外，该凹孔23E的开口侧设置为喇叭状扩展的锥形部21Ec，引导作为按压部件的芯体107E容易***。
并且，在压力检测芯片10的第1电极1的上表面1a侧，设置有构成压力传递部件的由膜状的弹性部件例如硅橡胶构成的缓冲部件22E。此外，在凹孔23E的内壁面，形成有O形环状突部23Ea及23Eb。凹孔23E的内径选定为与芯体107E(图15(C)中用虚线表示)所抵接的部分的直径大致相等或稍大。并且，O形环状突部23Ea及23Eb的内径选定为比芯体107E所抵接的部分的直径稍小。
从而，能够在该凹孔23E内***芯体107E，并使其末端经由缓冲部件22E与压力检测芯片10的第1电极1的上表面1a抵接。此时，芯体107E的与成为笔尖的一端侧相反侧的端部107Ea如图15(A)所示贯通铁氧体芯112E的中空部112Ea并***到压力传感半导体器件113E的凹孔23E内。
从而，若笔压施加在芯体107E上，则通过凹孔23E内所***的芯体107E的端部107Ea从与封装20E的上表面20Ea或底面20Eb平行的方向向缓冲部件22E传递压力，压力检测芯片10的第1电极1向空间5的方向挠曲，压力检测芯片10的静电电容Cv根据所施加的笔压而发生变化。即，作为按压体的芯体107E按压作为压力传递部件的缓冲部件22E，从而压力检测芯片10的静电电容Cv发生变化。另外，从贯通孔104b向外部突出的笔尖部构成突出部件。
此时，根据本第6实施方式的压力传感半导体器件113E，芯体107E通过其端部107Ea***到凹孔23E内，被由O形环状突部23Ea及23Eb形成的保持部保持。并且，与芯体107E的笔压对应的压力经由缓冲部件22E切实地传递到压力检测芯片10的第1电极1。
另外，在上述例子的压力传感半导体器件113E中，作为压力传递部件，设置有缓冲部件22E，但也可以像图1的例子的压力传感半导体器件113那样，在压力检测芯片10的第1电极1的前表面且凹孔23E中配置弹性部件。此外，也可以像第2实施方式的压力传感半导体器件113A那样，通过由具有弹性的材料构成封装部件21E，使封装部件兼备压力传递部件的功能。
此外，在该图15的例子中，通过选定***到凹孔23E内的芯体107E的末端部的形状和缓冲部件22E的材料中的任一方或双方，能够将与由芯体107E施加的笔压对应的压力检测芯片10的静电电容Cv的电容变化特性设为所希望的特性。
此外，上述第6实施方式的说明的例子是使用中空的筒状的铁氧体芯的例子，但是在像上述第1~第3实施方式那样的由实心的铁氧体芯构成的情况下，也能够同样适用。即，通过作为按压部件的实心的铁氧体芯的端部，或者将实心的铁氧体芯的端部上所设置的其他部件作为按压部件，向压力传递部件传递压力，从而对印刷电路板300的一面300b上所配置的压力传感半导体器件传递笔压。
[第6实施方式中所使用的压力传感半导体器件的其他例]
图16表示第6实施方式的位置指示器100E中所使用的压力传感半导体器件的其他例的结构例。图16(A)是该例的压力传感半导体器件113F的外观立体图，图16(B)是图16(A)的L-L线剖视图。
在该例的压力传感半导体器件113F中，压力检测芯片10以第1电极1的面1a与封装20F的上表面20Fa或底面20Fb平行的状态密封在封装20F内。并且，与压力检测芯片10的第1电极1连接的引线端子24F以与底面20Fb及所施加的笔压的方向平行的方向且与底面20Fb同一面的方式导出。与第2电极2连接的引线端子25F也以与底面20Fb及所施加的笔压平行的方向且与底面20Fb同一面的方式导出。
如图16(A)及(B)所示，在该例的压力传感半导体器件113F中，构成封装20F的封装部件21F由主要部21Fa和盖部21Fb构成，在封装部件21F的内部，形成有从压力检测芯片10的第1电极1的上部弯曲成钩形的形状的凹部23F。
在该凹部23F内填充有流体(或流动体)50，并通过封闭阀22Fa封闭凹部23F，以防止该流体50泄漏。其中，该封闭阀22Fa如后所述能够位移。
并且，在该例子中，阀按压部22Fb经由与封装部件21F的主要部21Fa上所设置的台阶部23Fb卡合的膜状的弹性部件即缓冲部件29Fa，向压缩流体50的方向按压封闭阀22Fa。并且，在阀按压部22Fb上设置有凹部22Fd，该凹部22Fd接收从由图16(B)中的箭头表示的横向施加笔压P的芯体107E的末端。
在该例的压力传感半导体器件113F中，由于具有上述结构，因此若阀按压部22Fb受到来自由图16(B)中的箭头表示的方向的按压力(笔压)P，则由于缓冲部件29Fa，阀按压部22Fb向按压力P的施加方向位移，与之相应封闭阀22Fa向压缩流体50的方向位移。
于是，传递到流体50的按压力P被传递到压力检测芯片10的第1电极1，压力检测芯片10的第1电极1根据该按压力P而挠曲，由此压力检测芯片10的静电电容Cv发生变化。
从而，在该例的压力传感半导体器件113F中，由流体50、封闭阀22Fa、阀按压部22Fb及缓冲部件29Fa构成压力传递部件。
此时，在该例子中，凹部23F的剖面积被选定为，与封闭阀22Fa侧的剖面积Sa相比，压力检测芯片10的第1电极1上的剖面积Sb小。因此，施加在封闭阀22Fa侧的压力在压力检测芯片10的第1电极1上成为较大的力而被传递，从而能够高效地将按压力P传递到压力检测芯片10的第1电极1上。
在该例的压力传感半导体器件113F中，缓冲部件29Fa的材质及流体50的材料被选定为，将与按压力P对应的压力检测芯片10的静电电容Cv的电容变化特性设为所希望的特性。在此，作为流体50，可以是液体、气体中的任一种，关键是能够传递所施加的压力P即可。
[第7实施方式]
图17是用于说明第7实施方式的位置指示器100G的结构例的图。图17(A)是与第6实施方式的位置指示器100E的局部剖视图对应的第7实施方式的位置指示器100G的局部剖视图。此外，图17(B)是图17(A)的M-M线剖视图。图17(C)是用于说明本第7实施方式的一部分的构成部的图。此外，图17(D)是用于说明本第7实施方式的动作的图。
在本第7实施方式的位置指示器100G中，与第6实施方式的同样地，在印刷电路板300的一面300b上形成有压力传感半导体器件113G。该压力传感半导体器件113G具有与第6实施方式的位置指示器100E的压力传感半导体器件113E相同的结构，与上述第6实施方式同样地固定并安装在印刷电路板300的一面300b上。
与第6实施方式不同，在本第7实施方式中，不使用铁氧体芯，而是在由例如树脂构成的芯体150上卷绕位置指示线圈111。此时，芯体150包括作为突出部件的笔尖151和与该笔尖151嵌合且卷绕有作为电感元件的位置指示线圈111的棒状部件即柱状体152。
并且，在柱状体152的笔尖151侧的端面的中央部，形成有与笔尖151嵌合的凹部152a。此外，在轴向上，在柱状体152的与笔尖151侧相反的一侧，形成有向压力传感半导体器件113G的凹孔23G***的作为按压压力传递部件的按压部件的突状部件152b。并且，在压力检测芯片10的第1电极1的上表面1a侧，如上所述，设置有构成压力传递部件的由膜状的弹性部件例如硅橡胶构成的缓冲部件22G。
从而，在本第7实施方式中，若笔压施加到作为突出部件的笔尖151上，则与该笔压对应的按压力通过作为按压部件的柱状体152的突状部件152b，经由作为压力传递部件的缓冲部件22G，传递到压力传感半导体器件113G的压力检测芯片10的第1电极1，从而压力检测芯片10的静电电容Cv发生变化。
此外，在本第7实施方式中，还能够检测与芯体150的轴芯方向交叉的方向的笔压。即，如图17(B)所示，以与柱状体152的笔尖151侧的周面相对的方式，设置有三个压力传感半导体器件161、162、163。
虽然省略图示，但这三个压力传感半导体器件161、162、163分别为如上所述以例如压力检测芯片10的第1电极1上配置有作为压力传递部件的缓冲部件22G，并且在密封有压力检测芯片10的封装上所形成的开口面161a、162a、163a上该缓冲部件向外部露出的状态被密封的薄型形状。并且，这三个压力传感半导体器件161、162、163如图17(C)所示隔着预定的间隔而安装在T字型的挠性基板164的T字的横线部164a上。
印刷电路板300通过构成壳体101G的第2壳体103G的内壁上所形成的槽103Ga及103Gb保持在壳体101G内。并且，与上述实施方式同样地，通过槽103Ga及103Gb的与壳体101G的轴向的笔尖相反侧的端部，印刷电路板300的位置被限制，以便抵抗笔压而卡定。另外。该横线部164a的长度与位置指示器100G的壳体101G的第1壳体102G的内径对应。并且，在各压力传感半导体器件161、162、163与柱状部152的周面相对的状态下以柱状部152为中心卷绕的方式，在第1壳体102G的笔尖151侧设置该横线部164a。此时，挠性基板的横线部164a粘结固定在第1壳体102G的内壁面。其结果，在该例子中，三个压力传感半导体器件161、162、163如图17(B)所示以120度角的间隔与柱状部152的周面相对地配置。
并且，在柱状部152的周面的与压力传感半导体器件161、162、163的第1电极1的面1a分别相对的部分，如图17(A)及(B)所示形成有按压突部153a、153b、153c。
挠性基板164的横线部164a上所安装的三个压力传感半导体器件161、162、163的各第1电极和第2电极与该挠性基板164上所形成的各引线布线图案连接。并且，虽然省略图示，但该引线布线图案形成为横跨到挠性基板164的纵线部164b。
挠性基板164的纵线部164b的长度被设置为，能够将第1壳体102G的内壁上所粘结的横线部164a的三个压力传感半导体器件161、162、163各自的第1电极及第2电极与印刷电路板300的印刷图案电连接的长度。并且，挠性基板164的纵线部164b的端部经由印刷电路板300的印刷图案与IC305连接。
由于具有上述结构，如图17(D)所示，在将位置指示器100G倾斜的状态下向笔尖151施加笔压的情况下，对笔尖151施加与轴向交叉的方向的笔压Ps。此时，芯体150的柱状部152以与压力传感半导体器件113G的嵌合部侧为支点，受到与轴向交叉的方向的分力PsX，向与该轴向交叉的方向稍微位移。在三个压力传感半导体器件161、162、163上，由于各封装上所形成的开口面161a、162a、163a被各突部153a、153b、153c按压，因此施加有与该位移对应的压力。从而，三个压力传感半导体器件161、162、163的压力检测芯片10的静电电容Cv分别为与该受到的压力对应的值。
在本实施方式中，这三个压力传感半导体器件161、162、163各自的压力检测芯片10的静电电容Cv由IC305检测。此外，IC305如上所述还检测与由压力传感半导体器件113G检测的轴向的笔压对应的静电电容Cv。
IC305能够根据所检测的压力传感半导体器件113G的静电电容及三个压力传感半导体器件161、162、163的静电电容，求出与位置指示器100G对应的笔压及侧力(side force)的大小。此外，三个压力传感半导体器件161、162、163各自的压力检测芯片10的静电电容Cv是与各自受到的压力对应的值，因此IC305能够根据三个压力检测芯片10的静电电容Cv的值，检测与轴向交叉的方向的笔压Ps的施加方向。
在本实施方式中，IC305如用上述图11进行的说明那样，除了所检测的笔压的大小以外，还将所检测的笔压的施加方向作为数字信号发送到位置检测装置。
如上所述，根据本第7实施方式，在从与轴向交叉的方向施加笔压的情况下，能够包含其施加方向在内检测出该笔压。
另外，在上述第7实施方式中，芯体150由树脂构成，但与上述实施方式同样地，可以使用实心的磁性体(铁氧体芯)。此时，与图10所示的第3实施方式同样地，铁氧体芯的轴向的两端当然也可以由树脂构成。
此外，挠性基板164上所设置的压力传感半导体器件的数量不限于三个，也可以是1~2个，也可以是三个以上。此外，在上述实施方式中，除了检测从与轴向交叉的方向施加的压力的压力传感半导体器件161、162、163以外，设置有直接检测壳体的轴向的压力的压力传感半导体器件113G等，但也可以不设置直接检测该壳体的轴向的压力的压力传感半导体器件。此时，芯体的与笔尖相反侧的端部当然由任何手段来固定。
[其他实施方式或变形例]
上述各实施方式的位置指示器作为图2所示的便携电话终端上所搭载的位置检测装置用的位置指示器的情况进行了说明。然而，本发明的位置指示器当然可以用作各种电子设备上所搭载的位置检测装置用的位置指示器。
例如，图18是表示通过无线或经由电缆与个人计算机及便携设备等未图示的外部的电子设备进行连接而用作上述电子设备的输入装置的所谓被称为数位板的位置检测装置500、和在该位置检测装置500上所使用的位置指示器400的图。该位置检测装置500通过具备显示部还可以构成为不需要与外部的电子设备连接就能够操作的装置。本发明的位置指示器能够适用于该位置检测装置500用的位置指示器400。
该例子的位置检测装置500由通过电磁感应方式检测由位置指示器400指示的位置的检测部501和具有该检测部501的设置为中空的薄的大致长方体的框体502构成。框体502包括具有用于露出检测部501的检测面的开口部503的上部框体504和与该上部框体504重合的未图示的下部框体。并且，上部框体504具有露出检测部501的输入面的四边形的开口部503，在该开口部503中嵌入检测部501。
具有这种结构的位置检测装置500在通过位置指示器400的指示操作进行了文字及图等的输入且具备显示部的情况下，能够在显示部上进行与位置指示器400的指示操作对应的显示。此外，位置检测装置500能够按照根据从位置指示器400通过电磁感应接收的信息检测的笔压，进行文字的粗细的改变等与笔压对应的显示。
另外，在上述实施方式的压力传感半导体器件的压力检测芯片10中，空间5通过圆形的凹部4形成为圆形的空间，但空间的形状当然不限于圆形。
此外，压力检测芯片10在上述例子中仅由可变电容器构成，但也可以是在该可变电容器上通过半导体工艺形成有串联或并联的电容器的结构。此外，压力检测芯片10也可以是可变电容器单体或者可变电容器和其他电容器的串联或并联电路上应连接的信号处理电路通过半导体工艺形成在同一半导体芯片上的结构。
此外，在上述实施方式中，在成为笔尖的突出部件上包覆有偏好调整部件，但也可以将突出部件本身设置为偏好调整部件。
此外，除了如图5所示作为可变静电电容元件的压力检测芯片10和电感元件一起构成共振电路的电路结构以外，表示了如图11所示通过根据压力检测芯片10作为静电电容的变化而检测的压力生成的控制信号，控制与压力检测芯片10独立地设置的电感元件和静电电容元件所构成的共振电路的电路结构，并将作为位置指示器(100、100A、100B、100C、100D、100E、100G)的各种结构与各电路结构建立关联来进行了说明。然而，不取决于这种电路结构的不同，在各种结构的位置指示器之间，当然可以根据需要，按构成位置指示器的各部件，或从功能性观点出发，相互置换部件的组合或配置关系。

Claims (27)

1.一种位置指示器，包括使静电电容与向框体的一个端部施加的力对应地发生变化的电容器，上述位置指示器的特征在于，
上述电容器由半导体元件构成，该半导体元件包括第1电极和与上述第1电极隔着预定的距离而相对配置的第2电极，在上述第1电极与上述第2电极之间形成静电电容，向上述框体的一个端部施加的力传递到上述第1电极，从而上述静电电容发生变化，
并且，上述位置指示器包括：
压力传递部件，具有预定的弹性，向上述半导体元件的上述第1电极传递力；和
按压部件，向具有上述预定的弹性的上述压力传递部件传递向上述框体的一个端部施加的力，
从而向上述框体的一个端部施加的力通过上述按压部件传递到具有上述预定的弹性的上述压力传递部件，上述半导体元件的上述第1电极上所施加的力是经由具有上述预定的弹性的上述压力传递部件传递的力。
2.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，
上述半导体元件和上述压力传递部件容纳在一个封装内。
3.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，
容纳上述半导体元件的封装部件和容纳上述压力传递部件的封装部件一体化而构成一个封装。
4.根据权利要求3所述的位置指示器，其特征在于，
容纳上述半导体元件的封装部件与容纳上述压力传递部件的封装部件为同一材料。
5.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，
上述压力传递部件由硅树脂构成。
6.根据权利要求2或3所述的位置指示器，其特征在于，
在上述封装上设置有保持部，该保持部保持向具有上述预定的弹性的上述压力传递部件传递向上述框体的一个端部施加的力的按压部件。
7.根据权利要求2或3所述的位置指示器，其特征在于，
在上述封装上设置有凹部，在该凹部中***向具有上述预定的弹性的上述压力传递部件传递向上述框体的一个端部施加的力的按压部件。
8.根据权利要求7所述的位置指示器，其特征在于，
上述按压部件与上述凹部相对的面具有非平面形状。
9.根据权利要求8所述的位置指示器，其特征在于，
上述按压部件与上述凹部相对的面具有曲面形状。
10.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，
包括电感元件，该电感元件和由上述半导体元件构成的电容器一起构成共振电路，
与向上述框体的一个端部施加的力对应地，上述共振电路的共振特性发生变化。
11.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，
包括包含电感元件的共振电路，
并且包括控制电路，该控制电路生成基于上述半导体元件的静电电容变化的控制信号，控制上述共振电路，上述半导体元件的静电电容变化与向框体的一个端部施加的力对应。
12.根据权利要求11所述的位置指示器，其特征在于，
在上述共振电路中包括开关电路，
上述开关电路是通过根据与向框体的一个端部施加的力对应的上述半导体元件的静电电容变化生成的上述控制信号来控制的。
13.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，
包括控制电路，该控制电路生成基于上述半导体元件的静电电容变化的控制信号，上述半导体元件的静电电容变化与向框体的一个端部施加的力对应，
并且，上述控制电路和上述半导体元件容纳在一个封装内。
14.根据权利要求10或11所述的位置指示器，其特征在于，
上述电感元件由卷绕在棒状部件上的线圈构成。
15.根据权利要求10或11所述的位置指示器，其特征在于，
在上述框体的长边方向上，在上述框体的一个端部与上述电感元件之间配置有上述半导体元件，
上述框体的一个端部上所施加的力经由具有上述预定的弹性的上述压力传递部件传递到上述半导体元件的上述第1电极。
16.根据权利要求15所述的位置指示器，其特征在于，
上述按压部件从上述框体的一个端部突出，
从上述框体的一个端部突出的上述按压部件上所施加的力经由具有上述预定的弹性的上述压力传递部件传递到上述半导体元件的第1电极。
17.根据权利要求10或11所述的位置指示器，其特征在于，
在上述框体的长边方向上，在上述框体的一个端部与上述半导体元件之间，配置有由卷绕在棒状部件上的线圈构成的电感元件，
上述框体的一个端部上所施加的力经由具有上述预定的弹性的上述压力传递部件传递到上述半导体元件的上述第1电极。
18.根据权利要求17所述的位置指示器，其特征在于，
在上述棒状部件中设置有贯通孔，
上述框体的一个端部上所施加的力经由上述棒状部件中所设置的上述贯通孔传递到具有上述预定的弹性的上述压力传递部件。
19.根据权利要求18所述的位置指示器，其特征在于，
上述按压部件通过上述棒状部件中所设置的上述贯通孔而从上述框体的一个端部突出，
从上述框体的一个端部突出的上述按压部件上所施加的力传递到具有上述预定的弹性的上述压力传递部件。
20.根据权利要求17所述的位置指示器，其特征在于，
上述框体的一个端部上所施加的力经由上述棒状部件传递到上述按压部件，从而上述框体的一个端部上所施加的力经由具有上述预定的弹性的上述压力传递部件传递到上述半导体元件的上述第1电极。
21.根据权利要求20所述的位置指示器，其特征在于，
上述棒状部件和上述按压部件一体地形成。
22.根据权利要求21所述的位置指示器，其特征在于，
包括从上述框体的一个端部突出的突出部件，
上述框体的一个端部上所施加的力通过上述突出部件传递到上述棒状部件。
23.根据权利要求22所述的位置指示器，其特征在于，
上述突出部件和上述棒状部件一体地形成。
24.根据权利要求17~23中任一项所述的位置指示器，其特征在于，
上述棒状部件由磁性材料构成。
25.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，
在上述框体中配置有印刷电路板，
并且，在上述印刷电路板的上述框体的长边方向上的上述框体的一个端部一侧配置有上述半导体元件，上述框体的一个端部上所施加的力经由具有上述预定的弹性的上述压力传递部件传递到上述半导体元件的上述第1电极。
26.根据权利要求25所述的位置指示器，其特征在于，
上述半导体元件配置在上述印刷电路板的端面上。
27.根据权利要求1所述的位置指示器，其特征在于，
在上述框体的内壁面上配置有多个使静电电容与所施加的力对应地发生变化的半导体元件，
并且，由向上述框体的一个端部施加的力生成的朝向与上述框体的长边方向交叉的方向的分力施加到上述内壁面上所配置的上述多个半导体元件。
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