DE102018109615A1 - Sensorchip eines Lesekopfs eines optischen Lineals - Google Patents

Sensorchip eines Lesekopfs eines optischen Lineals Download PDF

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Ching Fen Kao
Chia Jung Chang
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    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sensorchip eines Lesekopfs eines optischen Lineals, der ein Substrat (1) aufweist, das mindestens ein leitfähiges Pad (11) besitzt, wobei auf dem Substrat (1) ein Lichtsensorchip (2) angeordnet ist, der mindestens einen Anschluss (21) aufweist, wobei der Anschluss (21) durch eine Leitung (23) mit dem leitfähigen Pad (11) verbunden ist, wobei eine Codeschicht (3) an der dem Substrat (1) abgewandten Seite des Lichtsensorchips (2) ausgebildet ist, wodurch der Aufbau des Lesekopfs des optischen Lineals vereinfacht und das Volumen verkleinert wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein optisches Lineal, insbesondere einen Sensorchip eines Lesekopfs eines optischen Lineals.
  • Stand der Technik
  • Ein optisches Lineal ist ein wichtiges Gerät zum Messen von kleinen Abständen in der Präzisionsindustrie. Wie aus 3 ersichtlich ist, weist ein optisches Lineal ein Lineal 6 (als Hauptskala allgemein bekannt) und einen optischen Lesekopf 7 auf. Das Lineal 6 besitzt ein Codemuster (üblicherweise Gittermuster). Im optischen Lesekopf 7 sind eine Nebenskala 71 und ein Lichtsensormodul 72 angeordnet, wobei die Nebenskala 71 ein Glas mit einem Gittermuster ist. Wenn der optische Lesekopf 7 und das Lineal 6 eine Relativbewegung durchführen, erzeugen die Gittermuster auf dem Lineal 6 und der Nebenskala eine relative Verschiebung, wodurch eine kontinuierliche Änderung der Lichtintensität verursacht wird, die von dem Lichtsensormodul 72 empfangen und umgewandelt wird, so dass die Verschiebungsstrecke ermittelt werden kann.
  • In der obengenannten herkömmlichen Lösung besitzt die Nebenskala 71 ein bestimmtes Volumen, bildet mit dem Lichtsensormodul 72 einen Zwischenraum 74 und ist mit einem Verbinder 73 verbunden, wodurch der Lesekopf 7 ein größeres Volumen hat und somit die Anforderung an eine kompakte Form der Geräte in der Präzisionsindustrie nicht erfüllen kann.
  • In der herkömmlichen Lösung sind im Zwischenraum zwischen der Nebenskala 71 und dem Lichtsensormodul 72 Luft und sogar Staub und Fremdstoffe vorhanden. Dadurch kann das Licht gebrochen oder gebeugt werden, so dass das Ergebnis der Messung beeinflusst werden kann.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensorchip eines Lesekopfs eines optischen Lineals zu schaffen, wobei auf dem Lichtsensorchip direkt eine Gittermusterschicht gebildet ist, wodurch die Nebenskala und der Lichtsensorchip eines herkömmlichen optischen Lineals kombiniert werden, so dass das Volumen des optischen Lesekopf verkleinert wird. Daher kann eine kompakte Form realisiert werden.
  • Technische Lösung
  • Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Sensorchip eines Lesekopfs eines optischen Lineals mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Sensorchip umfasst
    ein Substrat, das mindestens ein leitfähiges Pad (Lage oder Mehrlagenanordnung, die aus einem leitfähigen Material besteht oder ein solches umfasst) aufweist,
    einen Lichtsensorchip, der auf dem Substrat angeordnet ist und mindestens einen Anschluss aufweist, wobei der Anschluss durch eine Leitung mit dem leitfähigen Pad verbunden ist, und
    eine Codeschicht, die an der dem Substrat abgewandten Seite des Lichtsensorchips ausgebildet ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Codeschicht ein Gittermuster.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel besitzt der Lichtsensorchip auf der Codeschicht eine Isolierschicht, die Licht durchlässt und die Codeschicht abdeckt.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist auf der Isolierschicht eine transparente Schutzschicht aus Polyimid-Epoxidharz ausgebildet.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Schutzschicht auf die Anschlüsse, wobei jeder Anschluss einen Verlängerungsteil bildet, der aus der Schutzschicht herausragt, wobei der Verlängerungsteil durch eine Leitung mit dem leitfähigen Pad verbunden ist.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Sensorchips,
    • 2 zeigt eine Darstellung einer Codeschicht gemäß der Erfindung und
    • 3 zeigt eine Darstellung eines herkömmlichen optischen Lineals.
  • Detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • In 1 ist der erfindungsgemäße Sensorchip eines Lesekopfs eines optischen Lineals gezeigt, der ein PCB-Substrat 1 umfasst, auf dem mindestens ein leitfähiges Pad 11 angeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind an den beiden Seiten des Substrats 1 jeweils ein leitfähiges Pad 11 angeordnet.
  • Auf dem Substrat 1 ist ein Lichtsensorchip 2 angeordnet, um Licht zu erfassen und es in ein Signal zum Auslesen des Lichtsensorchips 2 umzuwandeln. Der Lichtsensorchip 2 besitzt mindestens einen Anschluss 21. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt der Lichtsensorchip 2 an zwei Seiten jeweils einen Anschluss 21. Jeder Anschluss 21 bildet durch einen RDL-Vorgang einen Verlängerungsteil 22. Jeder Verlängerungsteil 22 ist durch eine Leitung 23 mit einem leitfähigen Pad 11 verbunden. Der Lichtsensorchip 2 besitzt an der dem Substrat 1 abgewandten Seite eine Codeschicht 3 zum Zusammenwirken mit einem Lineal des optischen Lineals, die ein auf dem Lichtsensorchip 2 gedrucktes Muster ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet die Codeschicht 3 ein Gittermuster in 2.
  • Zum Schutz besitzt der Lichtsensorchip 2 auf der Codeschicht 3 eine Isolierschicht 4, die Licht durchlässt und die Codeschicht 3 abdeckt. Ferner ist auf der Isolierschicht 4 eine transparente Schutzschicht 5 aus Polyimid-Epoxidharz gebildet. Die Schutzschicht 5 erstreckt sich auf die Anschlüsse 21. Nur die Verlängerungsteile 22 der Anschlüsse 21 ragen aus der Schutzschicht 5 heraus, damit mit den leitfähigen Pads 11 durch die Leitungen 23 eine Verbindung besteht.
  • In der Erfindung liegt die Codeschicht 3 direkt auf dem Lichtsensorchip 2 und kann mit dem Codemuster auf dem Lineal zusammenarbeiten, wodurch das durchstrahlende Licht eine Intensitätsänderung erzeugt. Der Lichtsensorchip 2 erfasst die obige Intensitätsänderung und errechnet dadurch die Verschiebungsstrecke. Dadurch ist die Erfindung verschieden von einem herkömmlichen optischen Lineal, bei dem die Codeschicht auf einem Glas ausgebildet ist. Da die Codeschicht 3 direkt auf dem Lichtsensorchip 2 liegt, kann ein einfacher Aufbau realisiert und das Volumen verkleinert werden. Daher entspricht die Erfindung den Bedürfnissen und der angestrebten Miniaturisierung von Geräten in der Präzisionsindustrie.
  • Da die Codeschicht 3 direkt auf dem Lichtsensorchip 2 liegt, gibt es dazwischen keinen Zwischenraum. Das Licht tritt durch die Codeschicht 3 hindurch und wird dann sofort von dem Lichtsensorchip 2 empfangen. Daher werden die Einflüsse durch Luft, Staub oder Verunreinigungen vermieden, so dass die Präzision der Messergebnisse gewährleistet werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Substrat
    11
    leitfähiges Pad
    2
    Lichtsensorchip
    21
    Anschluss
    22
    Verlängerungsteil
    23
    Leitung
    3
    Codeschicht
    4
    Isolierschicht
    5
    Schutzschicht
    6
    Lineal
    7
    Lesekopf
    71
    Nebenskala
    72
    Lichtsensormodul
    73
    Verbinder
    74
    Zwischenraum

Claims (6)

  1. Sensorchip eines Lesekopfs eines optischen Lineals, mit einem Substrat (1), das mindestens ein leitfähiges Pad (11) aufweist, einem Lichtsensorchip (2), der auf dem Substrat (1) angeordnet ist und mindestens einen Anschluss (21) aufweist, wobei der Anschluss (21) durch eine Leitung (23) mit einem leitfähigen Pad (11) verbunden ist, und einer Codeschicht (3), die an der dem Substrat (1) abgewandten Seite des Lichtsensorchips (2) ausgebildet ist.
  2. Sensorchip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Codeschicht (3) ein Gittermuster ist.
  3. Sensorchip nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensorchip (2) auf der Codeschicht (3) eine Isolierschicht (4) besitzt, die Licht durchlässt und die Codeschicht (3) abdeckt.
  4. Sensorchip nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Isolierschicht (4) eine transparente Schutzschicht (5) ausgebildet ist.
  5. Sensorchip nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (5) aus Polyimid-Epoxidharz hergestellt ist.
  6. Sensorchip nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (5) sich auf die Anschlüsse (21) erstreckt, wobei jeder Anschluss (21) einen Verlängerungsteil (22) bildet, der aus der Schutzschicht (5) herausragt, wobei der Verlängerungsteil (22) durch die Leitung (23) mit dem leitfähigen Pad (11) verbunden ist.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE602004000174T2 (de) * 2003-05-16 2006-05-24 Mitutoyo Corp., Kawasaki Photoelektrischer Kodierer

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