CN105371740A - 编码器标尺及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种编码器标尺(4)，设于电磁感应式线性编码器，并具备：基板(41)、形成于基板(41)的一面的具有导电性的导电层(42)、形成于导电层(42)上的导电体(43A)，导电层(42)形成为在俯视基板(41)时比导电体(43A)宽，并且被接地。另外，导电层(42)形成于基板(41)的一面的除导向面(41A)之外的所有部分，在导向面(41A)，玻璃面露出。

Description

编码器标尺及其制造方法

技术领域

本发明涉及编码器标尺及其制造方法，特别是涉及电磁感应式线性编码器所具备的编码器标尺。

背景技术

作为安装于制造装置或测量装置而检测直线移动的可动部的位置的装置，已知有线性编码器。线性编码器有检测方式互不相同的光学式线性编码器、静电容式线性编码器或电磁感应式线性编码器。其中，作为现有的电磁感应式线性编码器，例如已知有文献1(日本特开2009－276306号公报)及文献2(日本特开2011－247600号公报)所记载的编码器。

电磁感应式线性编码器具有：具有感应用电极图案的长条的编码器标尺、沿该编码器标尺可滑动的编码器头，通过标尺相对于头移动，在形成于标尺的感应用电极上感应电流，由编码器头的耦合线圈检测该电流，通过对通过的感应用电流进行计数等，检测标尺的移动量。

这样的电磁感应式线性编码器中，为使被构成感应用电极的导电层感应的电流工作，导电体优选使用电阻小的材料。因此，作为导电体的材料，广泛使用导电率高的金属，其中广泛使用铜。另外，作为设置导电体的基板，使用玻璃基板。

此时，由于铜不易附着于玻璃上，所以在铜制电极和玻璃基板之间配置用于改善接合性的接合层。作为亲和性对于铜和玻璃而言均良好的结合层，广泛使用铬。

为使编码器头相对于编码器标尺滑动，在编码器头上形成导向部。

导向部具有转动自如的滚子，并且，在玻璃基板的表面形成有未被接合面覆盖而露出玻璃的带状的导向面。通过滚子在导向面上滚动，编码器头相对于编码器标尺保持一定的间隔，同时，向编码器保持的长度方向顺畅地滑动。

在此，伴随滚子在导向面上滚动，有时玻璃基板带电。玻璃基板的带电成为放电或噪声的原因，因此，对于编码器头来说是不优选的。另外，如果玻璃基板带电，则尘埃容易附着于编码器标尺上，该尘埃成为检测不良的原因。为防止成为这些不良的原因的基板的带电，现有的编码器标尺在玻璃基板的表面上设有防带电电极。

图5A～图5D、图6A～图6D表示现有的编码器标尺的制造方法之一例。

在编码器标尺104的制造中，首先，在玻璃制的基板141上成膜接合层142，在接合层142上形成电极层143。其次，在电极层143上贴附抗蚀剂144，使用光刻法形成规定的掩模图案。

直至以上的工序结束的状态为图5A所示的状态。

其次，如图5B所示，以抗蚀剂144为掩模，通过蚀刻除去电极层143的一部分，由此形成导电体143A和铜掩模143B。

其次，如图5C所示，以导电体143A为掩模，通过蚀刻除去接合层142的一部分。由此，形成导电体143用的接合体142A和防带电电极142B。由于以导电体143为掩模，所以接合体142A在俯视基板141时，形成为与导电体143A相同的形状。但是，在该状态下，由于附着有抗蚀剂144，所以如图5D所示，除去抗蚀剂144。

其次，如图6A所示，将导电体143A及其接合体142A用新的抗蚀剂147遮盖后，通过蚀刻除去铜掩模143B。由此，如图6B所示，防带电电极142B露出。

然后，如图6C所示，除去抗蚀剂147后，如图6D所示，将导电体143A和其接合体142A用由具有绝缘性的树脂等构成的保护膜145覆盖，并且，在露出的防带电电极142B上连接接地线146，完成编码器标尺104。

但是，在现有的编码器标尺104的制造中，在铜制的导电体143A和铬制的接合层142上，用于蚀刻的腐蚀剂不同，因此，需要在图5B及图5C所示的其它工序中进行蚀刻处理。

另外，作为在基板141上设置用于接地的防带电电极142B的工序，另外需要图6A及图6B所示的工序。这样，现有的编码器标尺104需要较多的制造工序。

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而创立的，其目的在于，提供一种具备制造工序少的简单的构成，且能够防止带电的编码器标尺及其制造方法。

本发明的编码器标尺设于电磁感应式编码器，其特征在于，具备：基板；形成于该基板的一面的具有导电性的导电层；形成于该导电层上的导电体，所述导电层形成为在俯视所述基板时比所述导电体宽。

设于电磁感应式编码器的编码器标尺的基板需要为绝缘体。作为基板的材料，例如使用玻璃。另一方面，用于导电体通电，所以优选使用电阻小的材料。作为导电体的材料，例如使用导电率高的铜。

但是，作为绝缘体的基板容易带电。基板的带电成为放电或噪声的原因，所以不予优选。

本发明中，用于在基板的一面形成有具有导电性的导电层，所以即使在基板的一面产生电气，也能够通过静电感应的原理使电荷靠向导电层，将基板和导电层电中和。即，导电层实现现有的防带电电极的功能，可以防止基板的带电。作为导电层的材料，例如使用铬。

另外，用于导电体的铜等容易腐蚀，因此，需要用由绝缘体构成的保护膜覆盖。如果用保护膜将导电层连同导电体一起覆盖，则不能进行用于接地的结线。关于这一点，本申请发明中，由于导电层在俯视基板时形成为比导电体宽，所以在用保护膜覆盖导电体时，通过使导电体的一部分露出，可以使导电层容易地接地。

作为导电体的材料使用铜，作为导电层的材料使用铬的情况下，两者的导电性之差大。因此，在导电体上，即使产生电磁感应现象而感应电流，在导电层中也几乎不会感应电流。这样，通过增大导电体和导电层的导电性之差，可以省略蚀刻现有的编码器标尺中所需的导电层的工序，可以成为制造工序少的简单的构成。

另外，在基板的材料和导电体的材料不易接合的组合的情况下，将导电层如现有的接合层那样使用，也可以辅助基板和导电体的接合。

本发明的编码器标尺中，优选所述导电层被接地。

根据本发明，由于导电层被接地，所以可以将导电层下的基板维持在与导电层相同的基准电位。

本发明的编码器标尺中，优选的是，所述导电层形成于所述基板的一面的区域，所述基板的一面的其它区域露出。

根据本发明，导电层形成于基板的一面的一整个区域，因此，与将导电层形成为与导电体相同的形状的现有的编码器标尺相比，可以减少形成导电层的制造工序。

另外，基板的一面的另一区域露出。例如在将基板设为玻璃基板的情况下，基板的露出的面具有充分的硬度。因此，可以使用于使耦合线圈相对于编码器标尺滑动的导向件的滚子在基板的露出的面上滚动。

本发明的编码器标尺的制造方法为编码器标尺设于电磁感应式编码器，其特征在于，包含：在基板上的规定区域形成导电层的步骤；在所述导电层上形成电极层的步骤；由抗蚀剂覆盖所述电极层的一部分的步骤；通过除去所述电极层的未被所述抗蚀剂覆盖的部分而形成导电体的步骤，所述导电层未被除去而残留于基板上。

本发明中，在基板上形成导电层，在导电层上形成感应用电极层。而且，用保护膜覆盖感应用电极层的一部分，通过除去感应用电极层的未被所述保护膜覆盖的区域，制造编码器标尺。

与制造上述现有的编码器标尺的方法相比，本发明的制造方法中，不需要与在基板上形成用于接地的防带电电极相关的多个工序或除去导电层的一部分区域的工序。因此，可以相应减少制造工序。

附图说明

图1是本发明一实施方式的线性编码器的立体图；

图2是图1的II－II剖面图；

图3是编码器标尺的立体图；

图4A是表示编码器标尺的制造工序的图；

图4B是表示编码器标尺的制造工序的图；

图4C是表示编码器标尺的制造工序的图；

图4D是表示编码器标尺的制造工序的图；

图5A是表示现有的编码器标尺的制造工序的前半部分的图；

图5B是表示现有的编码器标尺的制造工序的前半部分的图；

图5C是表示现有的编码器标尺的制造工序的前半部分的图；

图5D是表示现有的编码器标尺的制造工序的前半部分的图；

图6A是表示图5A～图5D的制造工序的后半部分的图；

图6B是表示图5A～图5D的制造工序的后半部分的图；

图6C是表示图5A～图5D的制造工序的后半部分的图；

图6D是表示图5A～图5D的制造工序的后半部分的图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。

图1是表示具备本发明的编码器标尺4的电磁感应式线性编码器1的立体图。作为电磁感应式编码器的电磁感应式线性编码器1具备：沿测量方向X延伸的主标尺2和相对于该主标尺2以沿测量方向X相对移动的方式设置的编码器头3。

如图2所示，在主标尺2的内部设有编码器标尺4，在编码器头3的与编码器标尺4相对的部分设有耦合线圈31。电磁感应式线性编码器1通过耦合线圈31和构成感应用电极的导电体43A(参照图3、图4A～图4D)之间的电磁感应现象，使耦合线圈31产生感应电动势。而且，基于耦合线圈31产生的感应电动势检测耦合线圈31的位置。

如图1及图2所示，在主标尺2的一侧面形成有沿测量方向X延伸的缝隙21，在缝隙21的两缘，遍及全域设有例如聚氨酯橡胶制的唇部22。两唇部22的接缝封闭，防止异物进入主标尺2。在编码器头3沿测量方向X移动时，编码器头3的划分部32一边划分封闭的两唇部22的接缝一边移动。图中未图示，划分部32以容易划分两唇部22的接缝的方式形成于船底形的截面上。

如图2所示，在位于主标尺2的内部的编码器头3的导向部33设有转动自如的第一滚子34和第二滚子35。第一滚子34及第二滚子35分别由轴部为小径的球轴承构成。在编码器头3移动时，第一滚子34一边与编码器标尺4的基板41上的未被导电层42覆盖的导向面41A的靠导电层42的区域接触一边滚动，第二滚子35一边与基板41的一侧面41B接触一边滚动。

编码器标尺4的基板41例如为玻璃基板。玻璃的热膨胀系数小且硬。因此，如上所述，即使第一滚子34和第二滚子35在基板41的表面上滚动，基板31也不会变形且不会损伤。另外，由于玻璃基板不吸湿，所以即使湿度变动，体积也不发生变化。

在基板41上，沿测量方向X以规定间隔连续地形成有由导电体43A构成的标尺图案47。如图3所示，在本实施方式中，导电体43形成于角环状的线圈图案上，在相对于测量方向X正交的方向上排列的应对导电体43A形成一个标尺图案47。各标尺图案47作为电磁感应式线性编码器的刻度起作用。

以下，参照图4A～图4D说明上述构成的编码器标尺4的制造工序。图4A～图4D是以与测量方向X平行的平面切断编码器标尺4时的剖面图。

图4A中，首先，通过蒸镀、溅射等真空成膜法在基板41上形成导电层42。导电层42例如具有50nm～100nm的厚度，由具有导电性的铬构成。

其次，在导电层42上形成铜制的电极层43。铜具有不易直接附着于玻璃上的性质，但通过在基板41和电极层43之间设置对于铜和玻璃的任一种都具有良好的亲和性的铬制的导电层42，电极层43以充分的强度附着于基板41上。

其次，在导电层42上附着铜薄膜(未图示)后，在铜薄膜上叠层铜，形成导电层43。铜薄膜为通过电镀使电极层43成长的基础。通过设置铜薄膜，电镀进行的铜的叠层变得容易。此外，电极层43的形成也可以通过喷镀或印刷来形成。铜薄膜的厚度例如为200nm～500nm，电极层43的厚度例如为1μm～100μm。

其次，使描绘了规定的图案的抗蚀剂44附着于电极层43上。该工序通过光刻法等进行。

迄今为止的工序结束的状态为图4A所示的状态。。

其次，如图4B所示，通过蚀刻除去电极层43及铜薄膜的未被抗蚀剂44覆盖的区域，除去抗蚀剂44后，成为图4C的状态。这样，由电极层43形成导电体43A。

然后，如图4D所示，导电层42连接接地线46，并且，通过由紫外线固化树脂或热固化树脂等绝缘体构成的保护膜45覆盖导电体43，形成保护膜45。通过设置保护膜45，防止导电体43A的氧化或移动。

本实施方式中，如图4D所示，保护膜45的宽度与导电层42相同。与之相对，如图3所示，保护膜45的测量方向X的长度比同方向的导电层42的长度短，导电层42的测量方向X的两端从保护膜45伸出。接地线46与从导电层42的保护膜45伸出的部分连接。

此外，在本实施方式中，以保护膜45相对于导电层42在X方向侧短的构成进行了说明，但也可以为在与X方向正交的方向侧短的构成。

如上，本实施方式中，即使使第一滚子34和第二滚子34在玻璃制的基板41上滚动时产生电气，接地的导电层42也能够电中和基板41，因此，可以将基板41维持在基准电位而防止带电。

另外，导电层42由于形成于基板41的一面的除导向面41A之外的整个部分，所以能够以宽的范围可靠地进行导电层42对基板41的电中和。

另一方面，基板41的未被导电层42覆盖的部分成为导向面41A，基板41的一侧面41B也露出玻璃面，因此，可以使滚子34和滚子35以与基板41直接接触的状态滚动。

由于由不易腐蚀的铬构成的导电层42不需要由保护膜45覆盖，因此，导电层42的从保护膜45伸出的部分可以容易地连接接地线46。

将玻璃制的基板41和铜制的导电体42接合(密合)的导电层42也可以作为电中和基板41的导体起作用，因此，可以省略相当于现有的防带电电极142B的构成，可以相应减少制造工序。

另外，与上述现有的编码器标尺104不同，由于不需要以导电体43A为掩模来蚀刻导电层42的工序，所以可以相应地减少制造工序。

本发明不限于上述实施方式，能实现本发明的目的的范围内的变形、改良等包含于本发明。

例如，在上述实施方式中，是导电体43A的形状为角环状的线圈图案，但也可以是其它形状，例如可以是实心的方形或圆锥，也可以是左右对折的之字形状。即，只要是电导通的岛状的构成，则形状就不限于上述实施方式。

编码器标尺4的各构成的材料不限于上述实施方式所记载的材料，可以适当变更为其它材料。

例如，实施方式中，基板41的材料为玻璃，但只要是硬的绝缘体即可，例如可以是陶瓷、蓝宝石或石英，也可以是树脂。

另外，上述实施方式中，导电体43A的材料为铜，但只要是电阻小的材料即可，例如也可以是金或银。

上述实施方式中，导电层42的材料为铬，但只要是电阻比导电体43A的大且不易产生电磁感应现象的材料即可，例如也可以是镍或钛。

另外，上述实施方式中，对将电磁感应式编码器作为检测测量对象物的直线位移的电磁感应式线性编码器1实现的例子进行了说明，但本发明不限于此，例如也可以作为检测测量对象物的转动量或转速的电磁感应式旋转编码器而实现。

Claims (4)

1.一种编码器标尺，设于电磁感应式编码器，其特征在于，具备：

基板；

形成于该基板的一面的具有导电性的导电层；

形成于该导电层上的导电体，

所述导电层形成为在俯视所述基板时比所述导电体宽。

2.如权利要求1所述的编码器标尺，其特征在于，

所述导电层被接地。

3.如权利要求1或2所述的编码器标尺，其特征在于，

所述导电层形成于所述基板的一面的区域，所述基板的一面的其它区域露出。

4.一种编码器标尺的制造方法，该编码器标尺设于电磁感应式编码器，其特征在于，包含：

在基板上的规定区域形成导电层的步骤；

在所述导电层上形成电极层的步骤；

由抗蚀剂覆盖所述电极层的一部分的步骤；

通过除去所述电极层的未被所述抗蚀剂覆盖的部分而形成导电体的步骤，

所述导电层未被除去而残留于基板上。