專利名稱：高分辨率鑒相式容柵位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鑒相式容柵位移傳感技術(shù)。
鑒相式容柵傳感器的付柵柵條一直采用按八路驅(qū)動(dòng)器輸出相位秩序依次排列，為了提高傳感器精度，柵條為多組并聯(lián)輸出，以取得平均效應(yīng)，這樣就帶來了柵條連線交叉的問題，布線只能采用雙面布線，用金屬化小孔連接兩面線路，由于金屬化小孔不能做得很小(0.3mm以下金屬化小孔在印制線路板制做上是極為困難的)，所以柵條間距不能做得很小，而縮小柵條間矩正是提高鑒相式容柵位移傳感器分辨率的有效方法，例如要使鑒相式容柵位移傳感器的分辨率提高到0.001mm，則其付柵節(jié)距要縮小到原有分辨率為0.01mm節(jié)距的1/10，即為0.508mm，而在付柵上每個(gè)節(jié)距包含八條輸出柵條，其柵條間距為0.0635mm，若此時(shí)仍采用金屬化小孔連接兩面線路，已屬不可能，現(xiàn)在鑒相式容柵位移傳感器付柵材料是用環(huán)氧玻璃纖維布板，使用此種材料有兩大缺點(diǎn);一是材料的尺寸穩(wěn)定性差;二是柵條制作只能采用印制線路板制作，柵條尺寸很難做細(xì)，同時(shí)金屬化孔也難做到很小，本人申請(qǐng)的發(fā)明專利《分布式鑒相型容柵位移傳感器》(92110055.8)，提出用分布式的布線方法，是解決上述問題的一有較方法，但其設(shè)想中仍有許多缺陷，如在付柵與主柵的有效偶合面積內(nèi)存在柵條的分組連線，影響了鑒相式容柵位移傳感器的精度提高，甚至使鑒相式容柵位移傳感器無法正常工作，柵條間無地屏蔽，主、付柵偶合時(shí)的雜散電容大大影響了鑒相式容柵位移傳感器精度的提高，柵條的分布設(shè)有嚴(yán)格的分布規(guī)律等。
本發(fā)明針對(duì)上述問題提出一種能提高鑒相式容柵位移傳感器分辨率，精度及穩(wěn)定性的可行性設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的特征在于傳感器的付柵的八路輸出柵條按特定規(guī)律分布排列，其規(guī)律是輸出相位角相差180°的兩柵條在同一節(jié)距內(nèi)，且各柵條所在位置與按輸出相位角順序依次排列時(shí)所應(yīng)在位置相差整數(shù)倍節(jié)距，以及每相鄰兩柵條間都采用地線隔離，并且傳感器主、付柵節(jié)距相同，本發(fā)明還采用了類似集成電路多層布線的工藝，其特征在于采用玻璃或陶瓷為基片，在基片表面蒸鍍一層金屬層，做出柵條圖形，然后在金屬層上制做一層絕緣層，并且在絕緣層上相對(duì)于第一層金屬層需連接處開窗口，其后再在絕緣層上蒸鍍一層金屬層，并做出連線圖形，最后除引腳外的整個(gè)付柵工作面涂敷保護(hù)層，并用金屬引腳(或其它連接方法)將連線引出端與電路連通。在同組兩路柵條中，有一路柵條直接在柵條面連接，并引至側(cè)邊，再通過絕緣層上的一個(gè)窗口引至連接面，而另一路的各柵條則通過絕緣層的窗口在連接面連通。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用分布式排列柵條的方法，在不加大鑒相式容柵位移傳感器的制作難度的情況下，即能使傳感器分辨率提高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，并且精度也得到相應(yīng)提高，采用玻璃或陶瓷做基材更有效的提高了傳感器的可靠性、穩(wěn)定性和精度。
以下參照實(shí)例及附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明

圖1分布式排列傳感器分析2以玻璃為基材的付柵結(jié)構(gòu)示意3玻璃基材付柵與線路連接示意4付柵另一種分布式排列方法附圖所示為(1)付柵、(2)主柵、(3)柵條、(4)接收極、(5)地屏蔽線(6)柵條面連線、(7)柵條面連接點(diǎn)、(8)按八路輸出相位角順序依次排列時(shí)柵條所應(yīng)在位置、(9)主柵極板、(10)主柵地屏蔽線、(11)玻璃基片、(12)金屬層，其中第一層為柵條面，第二層為連接面、(13)絕緣層、(14)保護(hù)層、(15)絕緣層窗口、(16)保護(hù)層窗口、(17)金屬引腳、(18)線路板、(19)按輸出相位角順序依次排列時(shí)柵條在主柵極板上的相對(duì)位置、(20)分布排列后，柵條在主柵極板上的相對(duì)位置、(21)付柵節(jié)距。
由圖1所示，可以看出，付柵(1)分散排列的各柵條(3)是有規(guī)律排布的。其各柵條(3)與按輸出相位順序依次排列時(shí)各自所應(yīng)在位置(8)相差整數(shù)倍節(jié)距(21)，主柵(2)是由若干個(gè)獨(dú)立的極板(9)組成，且各極板(9)間距與付柵(1)的節(jié)距(21)相同，所以付柵(1)的各柵條(3)在主柵(2)不同極板(9)上的相對(duì)位置(20)與按輸出相位角順序依次排列時(shí)柵條(3)在主柵(2)極板(9)上的相對(duì)位置(19)相同，其中有一點(diǎn)必須加以說明的是輸出相位角相差180°的兩柵條(3)必須在同一節(jié)距(21)內(nèi)，如輸出相位角為0°的柵條(3)必須與輸出相位角為180°的柵條(3)在同一節(jié)距內(nèi)(這是由于鑒相式容柵位移傳感器工作原理所決定的)，這樣付柵(1)的接收極(4)才能得到與柵條(3)按輸出相位角順序依次排列時(shí)接收極(4)相同的耦合信號(hào)，同時(shí)這也是分布式排列方法中最優(yōu)的排布方式，因?yàn)檩敵鱿辔唤窍嗖?80°的柵條(3)之間的位置相差半個(gè)節(jié)距(21)，這樣同節(jié)距(21)內(nèi)的柵條(3)之間的空隙最大。在各柵條(3)之間都用地屏蔽線(5)隔離，可以減少雜散電容的影響，主柵(2)上的地屏蔽線(10)也是同樣的作用。
圖2及圖3所示為以玻璃為基片的付柵(1)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)其制做方法類似于集成電路多層布線的制作過程。首先在玻璃基片(11)表面用真空電鍍或其它方法(如化學(xué)沉積)制一層金屬層(12)并制出柵條面的圖形，然后在金屬層(12)上制一層絕緣層(13)，絕緣層(13)上對(duì)應(yīng)柵條面的連接點(diǎn)(7)開有窗口(15)，在絕緣層(13)上用制作第一層金屬層(12)同樣的方法制作第二層金屬層(12)并做出連接面的圖形，保護(hù)層(14)選用質(zhì)地堅(jiān)硬，而摩擦的絕緣材料制作，同時(shí)在連線面的引出端留有窗口(6)，最后用金屬引腳將(17)將連線面的引出端與線路板(18)連通，第一層金屬層(12)的各組柵條(3)的連接如圖1所示，在同組兩路柵條(3)中，有一路直接在柵條面用連線(6)連通，并引至側(cè)邊，另一路則通過對(duì)應(yīng)于柵條(3)的連接點(diǎn)(7)的絕緣層(13)窗口(15)在第二層金屬層(12)進(jìn)行連接，從而可以避免在主柵(2)和付柵(1)的耦合范圍內(nèi)存在輸出柵條(3)的連線。
圖4所示為付柵(1)分布式排列的第一種排布方式，付柵(1)的各柵條(3)排列在接收極(4)同一側(cè)。這樣可以減少主柵(2)及付柵(1)的寬度，在不增加付柵(1)的長度的情況下，付柵(1)與主柵(2)之間的耦合面積會(huì)有所減少，這就要縮小主柵(2)與付柵(1)之間的間隙，以便付柵(1)的接收極(4)能得到足夠強(qiáng)的信號(hào)，此種設(shè)計(jì)主要是針對(duì)體積要求小，精度要求高，而其零件配合精度也較高的儀器、儀表等。
以上僅是參照部分實(shí)例對(duì)本發(fā)明做一詳細(xì)說明，在不違背本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神的前提下，還會(huì)有許多其它的實(shí)施方法及方案。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明由主柵、付柵組成，其特征在于付柵八路輸出柵條采用分布排列方法，輸出相位角相差180°的兩柵條在同一節(jié)距內(nèi)，且各柵條所在位置與按輸出相位角順序依次排列時(shí)各自所應(yīng)位置相差整數(shù)倍節(jié)距，每相鄰兩柵條間都采用地線隔離。
2.本發(fā)明采用類似于集成電路多層布線的制作方法，其特征在于采用玻璃或陶瓷為基片，在基片表面蒸鍍一層金屬層，做出柵條圖形，然后在金屬層上制做一絕緣層，并且在絕緣層上相對(duì)于第一層金屬層需連接處開窗口，其后再在絕緣層上蒸鍍第二層金屬層，并做出連線圖形，最后在除引出腳處的整個(gè)付柵工作面涂敷保護(hù)層，并用金屬引腳(或其它連接方法)將連線引出端與電路連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述，本發(fā)明的特征還在于在同組兩路柵條中，有一路柵條直接在柵條面連接，引至側(cè)邊，再通過絕緣層上的一個(gè)窗口，引至連接面，而另一路的各柵條則通過絕緣層的窗口在連線面連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述，本發(fā)明的特征還在于主柵的節(jié)距與付柵節(jié)距一樣。
全文摘要
本發(fā)明屬于鑒相式容柵位移傳感技術(shù)，鑒相式容柵位移傳感器具有集成度高、價(jià)格低廉、功耗小等特點(diǎn)，但由于副柵輸出柵條排列設(shè)計(jì)，基材選用等問題，使得此種位移傳感技術(shù)未能應(yīng)用到較高分辨率和精度的產(chǎn)品上。本發(fā)明的特點(diǎn)是采用分布式排列方法排列柵條，和選玻璃或陶瓷為基片，并運(yùn)用集電路制作中多層布線工藝，使得鑒相式容柵傳感器的分辨率能提1—2個(gè)數(shù)量級(jí)，并且精度和穩(wěn)定性也相應(yīng)得到提高。
文檔編號(hào)G01B7/02GK1101974SQ9311891
公開日1995年4月26日 申請(qǐng)日期1993年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月17日
發(fā)明者趙飚 申請(qǐng)人:趙飚