JPH0749272A - Electrostatic capacity type force sensor - Google Patents
Electrostatic capacity type force sensorInfo
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- JPH0749272A JPH0749272A JP5192628A JP19262893A JPH0749272A JP H0749272 A JPH0749272 A JP H0749272A JP 5192628 A JP5192628 A JP 5192628A JP 19262893 A JP19262893 A JP 19262893A JP H0749272 A JPH0749272 A JP H0749272A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、コンピュータのカー
ソルの移動操作部(ポインティング・デバイス)等とし
て使用することのできる静電容量式力センサーに関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type force sensor that can be used as a cursor movement operation unit (pointing device) of a computer.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の力センサーとしては、例えば図1
1、12に示すものが存在する。この力センサーは、同
図に示すように、機械的変形により電気抵抗が変化する
少なくとも4個の検出素子を備えた単結晶基板20と、
中央部をダイヤフラム部91とした皿状体90を有し、
前記ダイヤフラム部91の底面中央から突出させた軸部
92を有する金属起歪体94とから構成されており、前
記単結晶基板20を皿状体90の上面中央部に張設して
いる。なお、同図中、Hは単結晶基板20の表面に塗布
してこの単結晶基板20を覆う保護材であり、Cはさら
にその保護材Hの上を覆う金属キャップである。2. Description of the Related Art As a conventional force sensor, for example, FIG.
There are those shown in 1 and 12. This force sensor includes, as shown in the figure, a single crystal substrate 20 having at least four detection elements whose electric resistance is changed by mechanical deformation,
It has a plate-shaped body 90 having a diaphragm portion 91 in the central portion,
It comprises a metal strain element 94 having a shaft portion 92 protruding from the center of the bottom surface of the diaphragm portion 91, and the single crystal substrate 20 is stretched over the center portion of the upper surface of the dish 90. In the figure, H is a protective material coated on the surface of the single crystal substrate 20 to cover the single crystal substrate 20, and C is a metal cap that further covers the protective material H.
【0003】このように構成された従来の力センサーで
は、軸部92に外力が加わると、この外力の大きさ及び
方向に応じて皿状体90の上面と単結晶基板20とが一
体的に変形し、単結晶基板20の変形態様に応じて各検
出素子の電気抵抗が変化する。したがって、上記検出素
子の電気抵抗の変化を電圧の変化として、図12に示す
ように単結晶基板20にワイヤーWでボンディングした
FPC(Flexible Print Circuit)93を介して取り出
すようにすれば、軸部92に作用する外力の方向及びそ
の大きさを検出することができる。In the conventional force sensor having such a structure, when an external force is applied to the shaft portion 92, the upper surface of the dish 90 and the single crystal substrate 20 are integrally formed according to the magnitude and direction of the external force. It deforms, and the electric resistance of each detection element changes according to the deformation mode of the single crystal substrate 20. Therefore, if the change in the electrical resistance of the detection element is taken as the change in voltage and is taken out through the FPC (Flexible Print Circuit) 93 bonded to the single crystal substrate 20 with the wire W as shown in FIG. The direction and magnitude of the external force acting on 92 can be detected.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の力センサーは、半導体ICプロセスを利用して検出
素子を製作しなければならず、また金属起歪体94の精
密な切削加工が必要であるため、製作コストが非常に高
くつくと共に量産性に欠けるという課題を有していた。However, in the above-described conventional force sensor, the detection element must be manufactured by using the semiconductor IC process, and the metal strain element 94 must be precisely cut. Therefore, there are problems that the manufacturing cost is very high and mass productivity is insufficient.
【0005】そこで、この発明は、低コストで製作で
き、しかも量産性に優れた静電容量式力センサーを提供
することを目的としてなされたものである。Therefore, the present invention has been made for the purpose of providing a capacitance type force sensor which can be manufactured at low cost and is excellent in mass productivity.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】そのため、この発明の静
電容量式力センサーは、入力軸4の下端に設けた電極C
となる電極板5、及びギャップGを有してこの電極板5
に対向するように左右前後方向から配された電極Cx
+、Cx−、Cy+、Cy−となる電極部6a、6b、
6c、6dからなるセンサー部1を、モールド3により
パッケージ化したものとしている。Therefore, according to the capacitance type force sensor of the present invention, the electrode C provided at the lower end of the input shaft 4 is used.
And an electrode plate 5 having a gap G.
Electrodes Cx arranged in the left-right front-back direction so as to face the
+, Cx-, Cy +, and Cy- are the electrode portions 6a, 6b,
The sensor unit 1 including 6c and 6d is packaged by the mold 3.
【0007】また、この発明の静電容量式力センサー
は、入力軸4の下端に設けた電極Cとなる電極板5、及
びギャップGを有してこの電極板5に対向するように左
右前後方向から配された電極Cx+、Cx−、Cy+、
Cy−となる電極部6a、6b、6c、6dと、前記電
極板5に対向するように中央に配された電極Czとなる
電極部6eからなるセンサー部1を、モールド3により
パッケージ化したものとすることもできる。Further, the capacitance type force sensor of the present invention has an electrode plate 5 serving as an electrode C provided at the lower end of the input shaft 4 and a left and right front and back so as to face the electrode plate 5 with a gap G. The electrodes Cx +, Cx−, Cy +, which are arranged from the direction
The sensor unit 1 including the electrode portions 6a, 6b, 6c, 6d to be Cy- and the electrode portion 6e to be the electrode Cz arranged in the center so as to face the electrode plate 5 is packaged by the mold 3. Can also be
【0008】さらに、この発明の静電容量式力センサー
は、前記センサー部1にIC部2を並設させて、モール
ド3によりパッケージ化したものとしてもよい。Further, in the capacitance type force sensor of the present invention, the sensor section 1 may be provided with the IC section 2 in parallel, and the IC section 2 may be packaged by the mold 3.
【0009】[0009]
【作用】この発明の静電容量式力センサーは、上記構成
としたため、手指等で入力軸4を左右前後方向に変位さ
せると電極相互間の各部のギャップGが変化することと
なり、これら相互間に静電容量が変化する。その結果、
変位した方向の入力軸4の変位量が電圧出力として、リ
ード端子等から直接取り出せるので、FPCが不要とな
る。また、精密な切削加工を必要とする金属起歪体を使
用しなくてもよくなる。Since the capacitance type force sensor of the present invention has the above-mentioned structure, when the input shaft 4 is displaced in the left-right and front-back directions by the fingers or the like, the gap G between the respective electrodes is changed, and the gap G between them is changed. The capacitance changes. as a result,
Since the amount of displacement of the input shaft 4 in the displaced direction can be directly taken out from the lead terminal or the like as a voltage output, the FPC is unnecessary. Further, it becomes unnecessary to use a metal flexure element that requires precise cutting.
【0010】[0010]
【実施例】以下、この発明の静電容量式力センサーの構
成を、実施例として示した図面に基づいて詳細に説明す
る。図は、この発明の静電容量式力センサーの実施例を
示しており、図1〜4は第一実施例、図5〜8は第二実
施例、図9は第三実施例、図10は第4実施例を示して
いる。そして、第一〜第三実施例では、センサー部1に
IC部2を並設させて、両者をモールド3によりパッケ
ージ化したものとしている。第四実施例では、IC部2
を別体とし、センサー部1のみモールド3によりパッケ
ージ化したものとしている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of a capacitance type force sensor of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings shown as embodiments. FIGS. 1 to 4 show a first embodiment of the present invention, FIGS. 1 to 4 show a second embodiment, FIG. 9 shows a third embodiment, and FIG. Shows a fourth embodiment. In the first to third embodiments, the IC unit 2 is arranged in parallel with the sensor unit 1 and both are packaged by the mold 3. In the fourth embodiment, the IC unit 2
Is a separate body, and only the sensor portion 1 is packaged by the mold 3.
【0011】センサー部1は、第一実施例では、入力軸
4の下端に設けた電極Cとなる電極板5、及びギャップ
Gを有してこの電極板5に対向するように左右前後方向
(X−X方向、Y−Y方向)から配された電極Cx+、
Cx−、Cy+、Cy−となる電極部6a、6b、6
c、6dから構成されている。また、前記センサー部1
は、第二〜第四実施例では、入力軸4の下端に設けた電
極Cとなる電極板5、及びギャップGを有してこの電極
板5に対向するように左右前後方向(X−X方向、Y−
Y方向)から配された電極Cx+、Cx−、Cy+、C
y−となる電極部6a、6b、6c、6dと、前記電極
板5に対向するように中央に配された電極Czとなる電
極部6eから構成されている。In the first embodiment, the sensor portion 1 has an electrode plate 5 serving as an electrode C provided at the lower end of the input shaft 4 and a left and right front-rear direction (face) so as to face the electrode plate 5 with a gap G. Electrodes Cx + arranged from the (X-X direction, YY direction),
Electrode portions 6a, 6b, 6 serving as Cx−, Cy +, and Cy−
It is composed of c and 6d. Also, the sensor unit 1
In the second to fourth embodiments, is an electrode plate 5 provided on the lower end of the input shaft 4 to serve as an electrode C, and has a gap G so as to face the electrode plate 5 in the left-right front-back direction (XX Direction, Y-
Electrodes Cx +, Cx−, Cy +, C arranged from (Y direction)
It is composed of electrode portions 6a, 6b, 6c and 6d which are y-, and an electrode portion 6e which is an electrode Cz arranged in the center so as to face the electrode plate 5.
【0012】そして、前記電極板5には、第一、第三実
施例では、向かい合う側辺にそれぞれ弾性足部5aが設
けられており、第二、第四実施例では、四側辺にそれぞ
れ弾性足部5aが設けられており、これら弾性足部5a
は、リード端子7の端部にそれぞれスポット溶接等によ
り接続されている。また、前記電極部6a、6b、6
c、6d、6eは、第一、第二、第四実施例では、リー
ド端子7の端部にそれぞれ形成したものとしており、第
三実施例では、リード端子7と別体とした金属板として
いる。In the first and third embodiments, the electrode plate 5 is provided with elastic foot portions 5a on opposite sides thereof, and in the second and fourth embodiments, it is provided on four sides thereof. Elastic foot portions 5a are provided, and these elastic foot portions 5a are provided.
Are connected to the ends of the lead terminals 7 by spot welding or the like. In addition, the electrode portions 6a, 6b, 6
c, 6d, and 6e are formed on the end portions of the lead terminals 7 in the first, second, and fourth embodiments, respectively, and in the third embodiment, as metal plates that are separate from the lead terminals 7. There is.
【0013】IC部2は、基板取付部8にICチップ9
をダイボンディングしてなる。そして、ICチップ9に
は、第一、第二実施例では、リード端子7の端部からワ
イヤーWをボンディングしており、第三実施例では、リ
ード端子7の端部及び前記金属板の端部からワイヤーW
をボンディングしている。モールド3は、通常、エポキ
シ樹脂等からなる合成樹脂製モールドとしているが、必
要に応じセラミック製モールド等としてもよい。The IC part 2 has an IC chip 9 on the board mounting part 8.
It is formed by die bonding. The wires W are bonded to the IC chip 9 from the ends of the lead terminals 7 in the first and second embodiments, and in the third embodiment, the ends of the lead terminals 7 and the ends of the metal plate. Wire from part W
Are bonded. The mold 3 is usually a synthetic resin mold made of epoxy resin or the like, but a ceramic mold or the like may be used if necessary.
【0014】前記モールド3によるパッケージの形態
は、実施例ではDIP(Dual Inline Package)型を示し
たが、SOP(Small Outline Package) 型、SOJ(Sma
ll Outline J-lead Package)型、QFP(Quad Flat Pac
kage)型等、各種のパッケージとすることができる。ま
た、前記電極Cと、電極Cx+、Cx−、Cy+、Cy
−、Czは、必要に応じて何れも、または何れかを絶縁
膜(図示せず)で被覆することができる。The form of the package formed by the mold 3 is the DIP (Dual Inline Package) type in the embodiment, but is SOP (Small Outline Package) type, SOJ (Sma).
ll Outline J-lead Package) type, QFP (Quad Flat Pac)
kage) type and other various packages. Also, the electrode C and the electrodes Cx +, Cx−, Cy +, Cy
Any one or both of − and Cz can be coated with an insulating film (not shown) as necessary.
【0015】さらに、前記電極Cと、電極Cx+、Cx
−、Cy+、Cy−、Cz間のギャップGは、必要に応
じゴム等の弾性部材(図示せず)で埋設してもよい。な
お、この発明の静電容量式力センサーは、電子装置(図
示せず)を備えたものとしている。この電子装置は、電
極Cと各電極Cx+、Cx−、Cy+、Cy−、Cz相
互間のギャップGの変化にともなう各静電容量をそれぞ
れ電圧Vx+、Vx−、Vy+、Vy−、Vzに変換す
るものとしている。Further, the electrode C and the electrodes Cx +, Cx
The gap G between −, Cy +, Cy−, and Cz may be filled with an elastic member (not shown) such as rubber if necessary. The electrostatic capacity type force sensor of the present invention is equipped with an electronic device (not shown). This electronic device converts the respective capacitances due to the change in the gap G between the electrode C and the respective electrodes Cx +, Cx−, Cy +, Cy−, Cz into voltages Vx +, Vx−, Vy +, Vy−, Vz, respectively. It is supposed to do.
【0016】したがって、入力軸2を左右方向(X−X
方向)に変位させたときの電圧Vxは(Vx+)−(V
x−)で、入力軸2を前後方向(Y−Y方向)に変位さ
せたときの電圧Vyは(Vy+)−(Vy−)で、入力
軸2を上下方向(Z−Z方向)に変位させたときの電圧
Vzは(Vx+)+(Vx−)+(Vy+)+(Vy
−)又はVzで求めることができる。Therefore, the input shaft 2 is moved in the left-right direction (X-X
Voltage Vx when displaced in the (direction) is (Vx +)-(V
x-), the voltage Vy when the input shaft 2 is displaced in the front-back direction (Y-Y direction) is (Vy +)-(Vy-), and the input shaft 2 is displaced in the vertical direction (Z-Z direction). The voltage Vz when the voltage is set is (Vx +) + (Vx −) + (Vy +) + (Vy
-) Or Vz.
【0017】[0017]
【発明の効果】この発明の静電容量式力センサーは、以
上に述べたように構成されており、手指等で入力軸4を
左右前後方向、及び上下方向に変位させると電極相互間
の各部のギャップGが変化することとなり、これら相互
間に静電容量が変化する。その結果、変位した方向の入
力軸4の変位量が電圧出力として、リード端子等から直
接取り出せる。したがって、従来の力センサーで必要で
あったFPCが不要となり、また精密な切削加工を必要
とする金属起歪体を使用しなくてもよくなるので、低コ
ストで製作でき、しかも量産性に優れたものとなる。The capacitance type force sensor of the present invention is configured as described above, and when the input shaft 4 is displaced in the left-right front-back direction and the up-down direction by a finger or the like, each portion between the electrodes is changed. Gap G changes, and the capacitance changes between them. As a result, the amount of displacement of the input shaft 4 in the displaced direction can be directly taken out from the lead terminal or the like as a voltage output. Therefore, the FPC, which was required in the conventional force sensor, becomes unnecessary, and the metal flexure element that requires a precise cutting process is not used, so that it can be manufactured at low cost and has excellent mass productivity. Will be things.
【図1】この発明の静電容量式力センサーの第一実施例
を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a capacitance type force sensor of the present invention.
【図2】図1中のA−A線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
【図3】第一実施例の静電容量式力センサーの入力軸と
その下端に設けた電極板の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of an input shaft of the capacitance type force sensor of the first embodiment and an electrode plate provided at a lower end thereof.
【図4】第一実施例の静電容量式力センサーの平面図で
あり、モールド、入力軸、及び電極板を省略して示して
いる。FIG. 4 is a plan view of the capacitance type force sensor according to the first embodiment, in which a mold, an input shaft, and an electrode plate are omitted.
【図5】この発明の静電容量式力センサーの第二実施例
を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a second embodiment of the capacitance type force sensor of the present invention.
【図6】図5中のB−B線断面図である。6 is a sectional view taken along line BB in FIG.
【図7】第二実施例の静電容量式力センサーの入力軸と
その下端に設けた電極板の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of an input shaft of an electrostatic capacity type force sensor of a second embodiment and an electrode plate provided at a lower end thereof.
【図8】第二実施例の静電容量式力センサーの平面図で
あり、モールド、入力軸、及び電極板を省略して示して
いる。FIG. 8 is a plan view of a capacitance type force sensor according to a second embodiment, in which a mold, an input shaft, and an electrode plate are omitted.
【図9】第三実施例の静電容量式力センサーの平面図で
あり、モールド、入力軸、及び電極板を省略して示して
いる。FIG. 9 is a plan view of a capacitance type force sensor according to a third embodiment, in which a mold, an input shaft, and an electrode plate are omitted.
【図10】第四実施例の静電容量式力センサーの平面図
であり、モールド、入力軸、及び電極板を省略して示し
ている。FIG. 10 is a plan view of a capacitance type force sensor according to a fourth embodiment, in which a mold, an input shaft, and an electrode plate are omitted.
【図11】従来の力センサーの断面図である。FIG. 11 is a sectional view of a conventional force sensor.
【図12】従来の力センサーの主要部を示す斜視図であ
る。FIG. 12 is a perspective view showing a main part of a conventional force sensor.
1 センサー部 2 IC部 3 モールド 4 入力軸 5 電極板 6a 電極部 6b 電極部 6c 電極部 6d 電極部 6e 電極部 C 電極 Cx+ 電極 Cx− 電極 Cy+ 電極 Cy− 電極 Cz 電極 G ギャップ 1 sensor part 2 IC part 3 mold 4 input shaft 5 electrode plate 6a electrode part 6b electrode part 6c electrode part 6d electrode part 6e electrode part C electrode Cx + electrode Cx− electrode Cy + electrode Cy− electrode Cz electrode G gap
Claims (4)
となる電極板(5)、及びギャップ(G)を有してこの
電極板(5)に対向するように左右前後方向から配され
た電極(Cx+)(Cx−)(Cy+)(Cy−)とな
る電極部(6a)(6b)(6c)(6d)からなるセ
ンサー部(1)を、モールド(3)によりパッケージ化
したことを特徴とする静電容量式力センサー。1. An electrode (C) provided at the lower end of an input shaft (4)
And an electrode (5) having a gap (G) and electrodes (Cx +) (Cx−) (Cy +) (Cy−) arranged in the front-rear direction so as to face the electrode plate (5). A capacitive force sensor, characterized in that a sensor section (1) comprising electrode sections (6a) (6b) (6c) (6d) is packaged by a mold (3).
となる電極板(5)、及びギャップ(G)を有してこの
電極板(5)に対向するように左右前後方向から配され
た電極(Cx+)(Cx−)(Cy+)(Cy−)とな
る電極部(6a)(6b)(6c)(6d)と、前記電
極板(5)に対向するように中央に配された電極(C
z)となる電極部(6e)からなるセンサー部(1)
を、モールド(3)によりパッケージ化したことを特徴
とする静電容量式力センサー。2. An electrode (C) provided at the lower end of the input shaft (4)
And an electrode (5) having a gap (G) and electrodes (Cx +) (Cx−) (Cy +) (Cy−) arranged in the front-rear direction so as to face the electrode plate (5). Electrode portions (6a) (6b) (6c) (6d), and an electrode (C disposed in the center so as to face the electrode plate (5).
z) sensor part (1) consisting of electrode part (6e)
Is a packaged by a mold (3).
となる電極板(5)、及びギャップ(G)を有してこの
電極板(5)に対向するように左右前後方向から配され
た電極(Cx+)(Cx−)(Cy+)(Cy−)とな
る電極部(6a)(6b)(6c)(6d)からなるセ
ンサー部(1)に、IC部(2)を並設させて、両者を
モールド(3)によりパッケージ化したことを特徴とす
る静電容量式力センサー。3. An electrode (C) provided at the lower end of the input shaft (4)
And an electrode (5) having a gap (G) and electrodes (Cx +) (Cx−) (Cy +) (Cy−) arranged in the front-rear direction so as to face the electrode plate (5). The IC part (2) is arranged in parallel with the sensor part (1) composed of the electrode parts (6a) (6b) (6c) (6d), and both are packaged by the mold (3). Capacitive force sensor.
となる電極板(5)、及びギャップ(G)を有してこの
電極板(5)に対向するように左右前後方向から配され
た電極(Cx+)(Cx−)(Cy+)(Cy−)とな
る電極部(6a)(6b)(6c)(6d)と、前記電
極板(5)に対向するように中央に配された電極(C
z)となる電極部(6e)からなるセンサー部(1)
に、IC部(2)を並設させて、両者をモールド(3)
によりパッケージ化したことを特徴とする静電容量式力
センサー。4. An electrode (C) provided at the lower end of the input shaft (4)
And an electrode (5) having a gap (G) and electrodes (Cx +) (Cx−) (Cy +) (Cy−) arranged in the front-rear direction so as to face the electrode plate (5). Electrode portions (6a) (6b) (6c) (6d), and an electrode (C disposed in the center so as to face the electrode plate (5).
z) sensor part (1) consisting of electrode part (6e)
Then, the IC parts (2) are arranged side by side, and both are molded (3).
Capacitive force sensor characterized by being packaged by.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19262893A JP3284251B2 (en) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | Capacitive force sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19262893A JP3284251B2 (en) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | Capacitive force sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0749272A true JPH0749272A (en) | 1995-02-21 |
JP3284251B2 JP3284251B2 (en) | 2002-05-20 |
Family
ID=16294417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP19262893A Expired - Fee Related JP3284251B2 (en) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | Capacitive force sensor |
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JP (1) | JP3284251B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012234450A (en) * | 2011-05-09 | 2012-11-29 | Bluemouse Technology Co Ltd | Character recognition device |
-
1993
- 1993-08-03 JP JP19262893A patent/JP3284251B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012234450A (en) * | 2011-05-09 | 2012-11-29 | Bluemouse Technology Co Ltd | Character recognition device |
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JP3284251B2 (en) | 2002-05-20 |
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