JP2001066154A - エンコーダ用パッケージ、ヒートシンク、ステムおよびエンコーダ用パッケージの製造方法 - Google Patents
エンコーダ用パッケージ、ヒートシンク、ステムおよびエンコーダ用パッケージの製造方法Info
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- JP2001066154A JP2001066154A JP23921199A JP23921199A JP2001066154A JP 2001066154 A JP2001066154 A JP 2001066154A JP 23921199 A JP23921199 A JP 23921199A JP 23921199 A JP23921199 A JP 23921199A JP 2001066154 A JP2001066154 A JP 2001066154A
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Abstract
ケールとの相対的な位置決めが容易な高信頼性の集積化
エンコーダのパッケージを提供すること。 【解決手段】エンコーダチップ1が、ヒートシンク2に
設けられた第1の基準線あるいは基準面4に対し規定の
精度で、ヒートシンク2上に位置決め固定され、ヒート
シンク2はステム3と一体化され、エンコーダチップ1
ならびにステム3の一部がエンコーダチップ1の光ビー
ムの出射側にガラス板5を取り付けたキャップ6の中に
入れられ、キャップ6とステム3との間が封着され、キ
ャップ6の外に露出したステム3の一部分には第1の基
準線あるいは基準面4に対して所定の位置関係にある第
2の基準線あるいは基準面7が設けられていることを特
徴とするエンコーダ用パッケージを構成することによっ
て課題を解決する。
Description
ュエータ、ステージ等の移動体に内蔵して、回転角、移
動量、速度、加速度などを検出する代表的な計測装置で
あるエンコーダのパッケージに関するものである。
−261793において開示したエンコーダにおいて
は、半導体レーザと光導波路とフォトダイオードとが同
一基板上に一体化構成されているために、それまでのエ
ンコーダと比べて飛躍的に小型になるという著しい特徴
があった。
な、半導体レーザと光導波路とフォトダイオードとが同
一基板上に一体化構成されているエンコーダをエンコー
ダチップと呼ぶ)の構造とその動作原理を示す。半導体
レーザからの光ビームをポリイミド導波路を通して、エ
ンコーダチップと相対運動をするスケールに当て、それ
からの戻りビームをエンコーダチップ中央部近くに位置
するフォトダイオードで受けて、その光強度の変化か
ら、スケールとエンコーダチップとの相対位置関係を知
ることができる。なお、図4において、エンコーダチッ
プの右端近くにマウントされているフォトダイオード
は、半導体レーザからの光の一部を受光し、その光電流
を、半導体レーザの光出力安定化のために、フィードバ
ックするためのものである。
る方法を説明する図である。エンコーダチップ1はヒー
トシンク2にマウントされ、その入出力端子は、上記の
相対位置関係を知るための信号処理やエンコーダチップ
への電流供給などを行うICチップ11のピンに、ワイ
ヤ9、リードピン8を介しして接続される。
ッケージや回路との接続において、所要スペースや重量
が従来のものと変わらなければ、エンコーダ本体の小
型、軽量という価値が大幅に減少する。また、エンコー
ダは外部のスケールとの相対移動量や回転角を測定する
ものであるから、外部スケールとの相対的な位置決めが
必要であった。その位置決めの基準はエンコーダチップ
に存在し、外部スケールとの相対的な位置決めは、エン
コーダチップに存在する位置決めの基準を顕微鏡で見る
ことによって行われてきた。
に、エンコーダチップを露出して使用しなければならな
い場合、光ビームの出射端面に結露や塵の付着が発生
し、使用環境に制約をきたした。
境による汚染物から保護するためにはパッケージが必要
となる。ところが、このようなパッケージを用いると、
エンコーダチップに存在する位置決めのための基準をパ
ッケージの外側から顕微鏡で見ることが困難になり、ま
た、それができたとしても、パッケージ材料が光路を変
えて位置決め精度を低下させるので、外部スケールとの
相対的な位置決めを従来の方法、すなわち顕微鏡を用い
る方法で行うことはほとんど不可能となる。
積化した小型エンコーダは、パッケージされていないた
め、周囲環境(湿度その他の汚染物)からの素子の保
護、信頼性の観点から、寿命が短いという課題を有して
いた。また、この課題を解決するために、エンコーダを
パッケージしてしまうと、上記のように、顕微鏡を用い
て外部スケールとの相対的な位置決めを行うことがほと
んど不可能となる。
なされたもので、周囲環境の影響を受けにくく、しか
も、外部スケールとの相対的な位置決めが容易な高信頼
性の集積化したエンコーダのパッケージを提供すること
を目的とする。
に、この発明は、半導体レーザ、光導波路、フォトダイ
オードを同一基板上に一体化構成されたエンコーダチッ
プのパッケージにおいて、ヒートシンクとステムとを一
体化し、所定の相互位置関係にある第1の基準線あるい
は基準面と第2の基準線あるいは基準面とを、それぞれ
ヒートシンクとステムとに設け、エンコーダチップを前
記第1の基準線あるいは基準面に合わせてヒートシンク
に固定し、前記エンコーダと前記ヒートシンクとをレー
ザ光出射窓を有するキャップの中に入れ、前記第2の基
準線あるいは基準面はキャップの外に出ているようにし
て、キャップとステムとの間を封着してパッケージとす
る。
キャップ内にパッケージされたエンコーダチップがキャ
ップ外部に露出した第2の基準線あるいは基準面と所定
の位置関係にあるから、このパッケージを実装する場合
に、パッケージ内部のエンコーダチップが外部スケール
に対して所定の位置関係にあるようにするには、第2の
基準線あるいは基準面と外部スケールとの相対的な位置
決めを行えばよく、従来法におけるような、エンコーダ
チップの顕微鏡による目視は不要となる。
ップからの信号を増幅、演算するICチップをパッケー
ジ内に組み込むことが可能である。キャップ内部のステ
ムあるいはヒートシンクにICチップが固定され、エン
コーダチップとICチップ、ならびにICチップと、ス
テムに絶縁固定されたリ一ドピンとがワイヤで電気的に
接続される。
ンドリカルレンズ(円筒面レンズ)、フレネルレンズな
どの光を集光する手段が形成された板を用いることがで
きる。
実施の形態を説明する。
関わるの第1の実施の形態の構成を示す斜視図である。
れるヒートシンク2とステム3とは一体形成されてい
る。
の基準線あるいは基準面4が存在する。この場合に、第
1の基準線は、図中、太い線分で表されている。また、
第1の基準面としては、エンコーダチップ1が固定され
るヒートシンク2の面を使うことができる。その第1の
基準線あるいは基準面4に対し規定の精度でエンコーダ
チップ1がマウントされる。たとえば、図1に示したよ
うに、エンコーダチップ1の光ビーム出射側の稜線を第
1の基準線に合わせてエンコーダチップ1をヒートシン
ク2に固定することによって、稜線に平行な方向を除い
て、高精度の位置決めをすることができる。稜線に平行
な方向についても位置決めを行う場合には、その方向と
交わる基準線あるいは基準面をヒートシンク2に設け
て、それにエンコーダチップ1の所定の部位を合わせれ
ばよい。
ピン8とエンコーダチップ1を構成する半導体レーザ、
フォトダイオードの電極がそれぞれワイヤ9で電気的に
接続される。エンコーダチップ1、ヒートシンク2、な
らびにステム3の一部がエンコーダチップ1の光ビーム
の出射側にガラス板5を取り付けたキャップ6の中に入
れられ、キャップ6とステム3との間が封着されて、パ
ッケージが完成する。
には第1の基準線あるいは基準面4に対して所定の位置
関係にある第2の基準線あるいは基準面7が設けられて
いる。図中、符号7を付した直線が第2の基準線であ
り、それらの直線を共有する面が第2の基準面となる。
は基準面4に対し規定の精度でマウントされ、その第1
の基準線あるいは基準面4は第2の基準線あるいは基準
面7と一定の位置関係にあるから、結局、この第2の基
準線あるいは基準面7はエンコーダチップ1と一定の位
置関係にあり、この一定位置関係によって、この第2の
基準線あるいは基準面7を、エンコーダチップ1と測定
対象物体に取り付けた外部スケール(たとえば回折格
子)との位置決めに用いることができる。
の実施の形態を説明する。
図である。
上述した第1の実施の形態と同じ構成要素には同一の参
照番号を付して説明を省略する。本実施の形態において
も、第1の実施の形態と同じ方法によって、エンコーダ
チップ1をヒートシンク2にマウントするので、第1の
実施の形態と同様に、第2の基準線あるいは基準面7
は、エンコーダチップ1と測定対象物体に取り付けた外
部スケール(たとえば回折格子)との位置決めに用いる
ことができる。
とリードピン8との間に、信号を増幅するICチップ1
1をヒートシンク2上にマウントした形でキャップ6内
に収納することが可能であり、その場合、エンコーダチ
ップ1とICチップ11、ICチップ11とリードピン
8間は、ワイヤ9で電気的に接続される。これにより、
ICチップを含めたエンコーダシステム全体の容積を著
しく小さくすることができ、しかも、エンコーダチップ
1とICチップ11とが近接しているので、ノイズの少
ない高精度な計測が可能になる。
形態の構成を示す斜視図である。
上述した第1の実施の形態と同じ構成要素には同一の参
照番号を付して説明を省略する。本実施の形態において
も、第1の実施の形態と同じ方法によって、エンコーダ
チップ1をヒートシンク2にマウントするので、第1の
実施の形態と同様に、第2の基準線あるいは基準面7
は、エンコーダチップ1と測定対象物体に取り付けた外
部スケール(たとえば回折格子)との位置決めに用いる
ことができる。
いて、素子の構成は第1の実施の形態と同じである。こ
のガラス板5の代わりに、シリンドリカルレンズあるい
はフレネルレンズが形成された板10を用いる。このよ
うな板は、例えば、アクリル樹脂を圧縮成形で成形する
ことにより得ることができる。このシリンドリカルレン
ズあるいはフレネルレンズが形成された板10は、エン
コーダチップ1内の光導波路から出射した光を垂直方向
に関して集光する作用をもち、出射光をコリメート(平
行光化)し、あるいは集光するために用いることができ
る。そのため、光検出効率が向上し、レーザの光出力を
下げることが可能となり、消費電力も少なくなる。
リカルレンズあるいはフレネルレンズが形成された板1
0とエンコーダチップ1とが所定の相互位置関係にある
ようにしなければならない。この位置決めを容易に行う
方法としては、ヒートシンク2の端面(図3において左
側の垂直端面)が第1の基準線あるいは基準面4と所定
の位置関係にあるようにし、パッケージ製作時に、その
端面を第3の基準面とし、その面をシリンドリカルレン
ズあるいはフレネルレンズが形成された板10に接触さ
せて位置決めを行う方法が有効である。この場合に、前
記端面(第3の基準面)をシリンドリカルレンズあるい
はフレネルレンズが形成された板10に、キャップ6の
内側から接触させて、前記キャップと前記ステムとの間
を封着すればよい。
は、ヒートシンク2とステム3とが一体形成されていた
が、両者を別々に形成した後に一体化してもよい。一体
化の手段としては半田付け、銀ろう付け、ねじ留めなど
を用いることができる。これによって、ヒートシンク、
ステムそれぞれの形成工程が簡単になり、しかも、別々
の材料を用いることもできる。この場合に、基準線ある
いは基準面の形成は一体化工程前に行ってもよいし、一
体化工程後に行ってもよい。ただし、基準面の形成を一
体化工程前に行う場合には、一体化工程において位置決
めが必要になるが、この場合にも本発明に係る位置決め
方法を有効活用することができる。
ンコーダ用パッケージにおいては、エンコーダと外部ス
ケールとの間の位置決めが容易であり、しかも、エンコ
ーダチップを外部雰囲気から遮断することができるた
め、エンコーダの長寿命化を達成することができる。ま
た、ガラス板の代わりにシリンドリカルレンズシートあ
るいはフレネルレンズシートを実装することにより、縦
方向に拡がった光ビームを平行化したり、集光したりす
ることができるから、感度を向上させることができる。
さらにエンコーダチップの信号を増幅、演算するするI
Cチップをエンコーダチップに近接して配置することに
より、エンコーダシステム全体の小型化とノイズの少な
い高精度な計測が可能になる。
の実施の形態を示す斜視図である。
の実施の形態を示す斜視図である。
の実施の形態を示す斜視図である。
ードを同一基板上に一体化構成したエンコーダチップと
その動作原理を示す斜視図である。
ードを同一基板上に一体化構成したエンコーダチップを
実装する方法を説明する斜視図である。
ム、4…第1の基準線あるいは基準面、5…ガラス板、
6…キャップ、7…第2の基準線あるいは基準面、8…
リードピン、9…ワイヤ、10…シリンドリカルレンズ
あるいはフレネルレンズが形成された板、11…ICチ
ップ
Claims (8)
- 【請求項1】半導体レーザと光導波路とフォトダイオー
ドとが同一基板上に構成されたエンコーダチップのパッ
ケージであって、前記エンコーダチップはヒートシンク
に固定され、前記ヒートシンクはステムと一体化され、
前記エンコーダチップと前記ヒートシンクとはレーザ光
出射窓を有するキャップの中に入れられ、前記ヒートシ
ンクには前記エンコーダチップ位置決めのための第1の
基準線あるいは基準面があり、前記キャップの外部にあ
る前記ステムの一部分には前記第1の基準線あるいは基
準面に対して予め定められた相対位置関係にある第2の
基準線あるいは基準面があることを特徴とするエンコー
ダ用パッケージ。 - 【請求項2】請求項1記載のエンコーダ用パッケージに
おいて、前記キャップ内部に、前記エンコーダチップか
らの信号を増幅、演算するICチップが固定され、前記
エンコーダチップと前記ICチップとの間、ならびに前
記ICチップと前記ステムに絶縁固定されたリードピン
との間が、それぞれワイヤで電気的に接続されているこ
とを特徴とするエンコーダ用パッケージ。 - 【請求項3】請求項1または2記載のエンコーダ用パッ
ケージにおいて、前記レーザ光出射窓にレーザ光を集光
する機能を有するシリンドリカルレンズあるいはフレネ
ルレンズが形成されていることを特徴とするエンコーダ
用パッケージ。 - 【請求項4】半導体レーザと光導波路とフォトダイオー
ドとが同一基板上に構成されたエンコーダチップを固定
するヒートシンクであって、前記エンコーダチップ位置
決めのための基準線あるいは基準面を有することを特徴
とするヒートシンク。 - 【請求項5】半導体レーザと光導波路とフォトダイオー
ドとが同一基板上に構成されたエンコーダチップを固定
したヒートシンクと一体化されるステムであって、前記
ステムを所定の位置に固定するための基準線あるいは基
準面を有することを特徴とするステム。 - 【請求項6】請求項1、2または3記載のエンコーダ用
パッケージを製造する方法であって、前記エンコーダチ
ップを前記第1の基準線あるいは基準面に対し規定の位
置精度で前記ヒートシンクに固定する工程を有すること
を特徴とするエンコーダ用パッケージの製造方法。 - 【請求項7】請求項6記載のエンコーダ用パッケージの
製造方法において、前記エンコーダチップを前記ヒート
シンクに固定する工程の後に、前記ヒートシンク先端に
設けられた第3の基準面を前記レーザ光出射窓の内面に
接触させて前記エンコーダチップと前記レーザ光出射窓
との間の位置決めを行い、前記キャップと前記ステムと
の間を封着する工程を有することを特徴とするエンコー
ダ用パッケージの製造方法。 - 【請求項8】請求項6または7記載のエンコーダ用パッ
ケージの製造方法において、前記ヒートシンクと前記ス
テムとを別々に形成した後に両者を一体化する工程を有
することを特徴とするエンコーダ用パッケージの製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23921199A JP3560866B2 (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | エンコーダ用パッケージの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23921199A JP3560866B2 (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | エンコーダ用パッケージの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001066154A true JP2001066154A (ja) | 2001-03-16 |
JP3560866B2 JP3560866B2 (ja) | 2004-09-02 |
Family
ID=17041407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23921199A Expired - Lifetime JP3560866B2 (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | エンコーダ用パッケージの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3560866B2 (ja) |
-
1999
- 1999-08-26 JP JP23921199A patent/JP3560866B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3560866B2 (ja) | 2004-09-02 |
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