JP3848600B2

JP3848600B2 - Inductive position detector

Info

Publication number: JP3848600B2
Application number: JP2002194544A
Authority: JP
Inventors: 哲人高橋; 哲郎桐山; 不二雄前田; 理彦冨樫
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2022-07-03
Also published as: JP2003202242A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁結合を利用して位置検出を行う誘導型位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
読み出しヘッドに送信巻線と受信巻線を形成し、スケールには送受信巻線と電磁結合する磁束結合巻線を所定ピッチで配列して、スケール変位検出を行う誘導型検出装置（エンコーダ）が提案されている（例えば、特開平１０−３１８７８１号公報）。スケール側の磁束結合巻線は、送信巻線が発生する可変磁束が結合して誘導電流が流れる第１の結合ループと、この第１の結合ループと連続して流れる誘導電流が生成する可変磁束を受信巻線に結合させる第２の結合ループを備えて構成される。
【０００３】
この様な誘導型エンコーダは、スケール及び読み出しヘッド共に、プリント回路基板を用いて構成することができ、或いはガラス基板や半導体基板を用いて集積回路技術により構成することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
誘導型エンコーダは前述のように、送受信巻線と磁束結合巻線の電磁結合を利用するが、読み出しヘッドに設けられる送信巻線と受信巻線の間の直接の電磁結合は、直流オフセットの原因となる。特開平１０−３１８７８１号では、このようなオフセット成分を除去することを主たる目的として、受信巻線を挟んで二つの送信巻線を配置して、二つの送信巻線から受信巻線への電磁結合を相殺する方式を提案している。
【０００５】
しかし、誘導型エンコーダを小型化した場合、無駄な電磁結合を更に小さくし、出力信号に有効な電磁結合を相対的により大きくすることが望まれる。また信号強度を増加するためには、スケールと読み出しヘッドのギャップを小さくすることが有効であるが、余りギャップを小さくすると、エンコーダの装置への取り付けが難しくなる。従って、ギャップをそれほど小さくすることなく、信号強度を大きくするように、送受信巻線と結合巻線との間の有効な電磁結合をできる限り大きくするための工夫が要求される。
【０００６】
この発明は、小型で大きな出力信号強度を得ることができる誘導型位置検出装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る誘導型位置検出装置は、第１の絶縁基板に送信巻線と受信巻線が形成された読み出しヘッドと、この読み出しヘッドと対向して配置される第２の絶縁基板に測定軸方向に所定ピッチで配列された複数の磁束結合巻線が形成され、各磁束結合巻線は、前記送信巻線が発生する可変磁束が結合して誘導電流が流れる第１の結合ループ及びこの第１の結合ループと連続して流れる誘導電流が生成する可変磁束を前記受信巻線に結合させる第２の結合ループを備えて構成されたスケールと、前記第１及び第２の絶縁基板の両方に、他方から結合する可変磁束を巻線導体の近くに集中させるように、前記第１及び第２の絶縁基板と当該前記第１及び第２の絶縁基板の上に形成される前記巻線導体との間に配置された軟磁性体膜と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この発明による誘導型位置検出装置（エンコーダ）では、読み出しヘッドまたはスケールの少なくとも一方について、巻線導体と絶縁性基板の間に軟磁性体膜を配置することによって、巻線導体の近くに磁束を集中させることができる。これにより、送受信巻線と磁束結合巻線の間の電磁結合を大きくして、小型化したエンコーダの場合にも信号強度の大きな変位信号を得ることができる。
【０００９】
軟磁性体膜は、第１の絶縁基板及び第２の絶縁基板の一方または両方の全面に形成してもよいし、送受信巻線及び磁束結合巻線のうち電磁結合に寄与する主要な巻線導体配置部分に選択的に形成してもよい。
【００１０】
また、軟磁性体膜は、それ自身に発生する渦電流を抑制するために、少なくとも巻線導体が配置される側の表面部をメッシュ状にパターン形成するか、或いは少なくとも巻線導体が配置される側の表面を粗面化することが好ましい。
【００１１】
第１及び第２の絶縁基板には好ましくは、ガラス基板、セラミック基板、樹脂基板、絶縁膜で覆われた半導体基板の中から選択された一種が用いられる。また、軟磁性体膜には、好ましくはパーマロイ膜、アモルファスメタル膜のいずれかが用いられる。
【００１２】
第１及び第２の絶縁基板のうち少なくとも一方の絶縁基板が、ガラス基板、セラミック基板、樹脂基板の中から選択された一種の場合、以下の態様がある。▲１▼軟磁性体膜の替わりに、絶縁基板の面のうち、巻線導体が配置された側の面の反対側の面に貼り付けられた板状の軟磁性体部材を備える。▲２▼軟磁性体膜の替わりに、絶縁基板中に埋め込まれた板状の軟磁性体部材を備える。▲３▼絶縁基板中に含まれる粉状の軟磁性体を軟磁性体膜の替わりに用いる。そして、この態様の場合、絶縁基板の面のうち巻線導体側の面からその反対側の面に向かうに従い軟磁性体の密度が上昇するように、軟磁性体が絶縁基板中に傾斜配合されているようにすることができる。▲４▼軟磁性体膜の替わりに、絶縁基板の面のうち巻線導体が配置された面と反対側の面に接着された、粉状の軟磁性体が混合された接着剤層を備える。
【００１３】
この発明による誘導型位置検出装置において、第１の絶縁基板には誘導型位置検出装置の電子回路が形成されており、電子回路と第１の絶縁基板に配置された巻線導体との間に、電子回路を覆うように軟磁性体膜が配置されているようにすることができる。そして、電子回路と第１の絶縁基板に配置された巻線導体との間に、電子回路を覆うように静電シールド膜をさらに配置してもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施例を説明する。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態による誘導型エンコーダの概略構成を示す斜視図である。誘導型エンコーダは、スケール１００とこれに対向して配置された読み出しヘッド２００とから構成される。スケール１００はその長手方向が測定軸ｘであり、読み出しヘッド２００はスケール１００に対して所定ギャップをもって測定軸ｘ方向に相対移動可能に配置される。
【００１６】
読み出しヘッド２００は、絶縁基板２０１に、送信巻線２０２と、これに隣接して受信巻線２０５，２０７とを形成して構成されている。具体的に送信巻線２０２と受信巻線２０５，２０７とは、絶縁基板２０１のスケール１００に対向する側の面に形成されている。スケール１００は、絶縁基板２０１の読み出しヘッド２００に対向する側の面に、スケールピッチλで多数の結合巻線１０２を配列形成して構成されている。送信巻線２０２は、端子２０４Ａ，２０４Ｂから与えられる励振信号により可変磁束を発生する。磁束結合巻線１０２は、読み出しヘッド２００上の送信巻線２０２に対向してこれと電磁結合する第１の結合ループ１０３と、受信巻線２０５，２０７と対向してこれと電磁結合する第２の結合ループ１０４を有する。
【００１７】
第１の結合ループ１０３と第２の結合ループ１０４は、連続するループを構成しており、第１の結合ループ１０３には、送信巻線２０２に流れる励振電流ｉ１により発生される可変磁束が結合されて、誘導電流ｉ２が流れる。より具体的にいえば、送信巻線２０２の測定軸ｘ方向に長い巻線導体部２０３Ａ，２０３Ｂと、結合巻線１０２の第１の結合ループ１０３を構成する巻線導体部１０５Ａ，１０５Ｂとが平行して相対向してこれらが電磁結合する。第２の結合ループ１０３には、第１の結合ループ１０３と同じ電流ｉ３（＝ｉ２）が流れて、これにより発生される可変磁束が受信巻線２０５，２０７に結合する。
【００１８】
二つの受信巻線２０５，２０７はそれぞれ、図２に示すように、スケール１００上の結合ループ１０４からの磁束の結合を空間変調するための正弦波状周期パターンをもって形成される。これらの受信巻線２０５，２０７は、実線で示す第１の導体セグメント２１１と、これとは異なる層に形成された破線で示す第２の導体セグメント２１２とを貫通配線２１３で接続した波長λの正弦波形により形成されて、それぞれ一波長λ内に二つのループ２０８Ａ，２０８Ｂ、２０９Ａ，２０９Ｂを構成する。
【００１９】
第１の受信巻線２０５に着目して説明すれば、スケール移動に伴って、第１のループ２０８Ａと結合ループ１０４の間が最大の電磁結合を示すとき、第２のループ２０８Ｂと結合ループ１０４の間が最小の結合となるような結合の変動を示す。即ちスケール１００上の結合ループ１０４の配列により形成される変動磁界は、スケール移動に伴って受信巻線２０５の形状により空間変調され、端子２０８Ａ，２０８Ｂには、正弦波状の変位信号が得られる。二つの受信巻線２０５，２０７は、λ／４だけ位相がずれて配置されているから、二つの受信巻線２０５，２０７の出力端子２０６Ａ，２０６Ｂ間及び、２０８Ａ，２０８Ｂ間に、位相が９０°ずれた正弦波状変位信号が得られることになる。
【００２０】
図３は、図１のＩ−Ｉ’断面図を示している。この例では、読み出しヘッド２００の絶縁基板２０１は、シリコン酸化膜等の絶縁膜２２１で覆われたシリコン等の半導体基板２２０により構成されている。同様に、スケール１００の絶縁基板１０１も、シリコン酸化膜等の絶縁膜１１１で覆われたシリコン等の半導体基板１１０により構成されている。そして、これらの絶縁基板２０１，１０１と、この上に形成される巻線導体との間には、巻線導体と結合する磁束を集中させるための軟磁性体膜２２２，１１２が形成されている。これらの軟磁性体膜２２２，１１２には、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ膜または、アモルファスメタル膜が用いられる。
【００２１】
軟磁性体膜２２２，１１２とこれらの上に形成される巻線導体膜との間には、シリコン酸化膜またはポリイミド膜等の絶縁膜２２３，１１３が形成される。巻線導体膜は、Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕ等の低抵抗導体膜のスパッタとパターニングにより形成される。読み出しヘッド２００側には前述のように２層の巻線導体が必要であり、絶縁膜２２３／第１層導体膜／絶縁膜２２４／第２層導体膜の積層構造となる。巻線導体の表面はシリコン酸化膜等の保護膜２２５，１１４で覆われる。この様な構造は、通常の集積回路製造技術により作られる。
【００２２】
軟磁性体膜２２２，１１２は、簡単には、それぞれの絶縁基板２０１，１０１の全面に形成すればよい。図４は、この様に軟磁性体膜２２２，１２２を配置した場合の、読み出しヘッド２００とスケール１００の電磁結合の様子を、対応する２対の巻線導体部について模式的に示している。巻線導体に近接して高透磁率の軟磁性体膜を配置することによって、磁束が軟磁性体膜に集中する。従って、送信巻線２０２と結合巻線１０２の間、及び結合巻線１０２と受信巻線２０５，２０７の間の電磁結合が大きくなる。このことは、相対的に小さい励振信号で大きな出力信号強度が得られることを意味する。また、励振信号を小さくすることで無用な電磁結合によるノイズも低減され、Ｓ／Ｎ向上が図られる。
【００２３】
また、図１の構成では、受信巻線２０５，２０７を、複数個ずつの正極性ループと負極性ループの繰り返し配列とすることで、送信巻線２０２からの直接の電磁結合が相殺されるようにしているが、更に図１の読み出しヘッド２００の全面に、送信巻線２０１及び受信巻線２０５，２０７を覆うように軟磁性体膜を配設することによって、送信巻線２０２と受信巻線２０５，２０７との間の電磁結合はより小さいものとなる。これにより、オフセットの小さい出力信号が得られる。
【００２４】
ここまでの例は、読み出しヘッド２００及びスケール１００の双方に軟磁性体膜を配置したが、図４に対して、図５に示すよう、スケール１００側のみに軟磁性体膜１１２を配置する構成、或いは逆に、図６に示すように、読み出しヘッド２００側のみに軟磁性体膜２２２を配置する構成としても、有効な電磁結合の増大による信号強度の増大が可能である。
【００２５】
更に、有効な電磁結合の増大を図る上で有効な他の構造を、図４に対応させて図７及び図８に示す。図７では、読み出しヘッド２００及びスケール１００上の軟磁性体膜２２２及び１１２の有効な電磁結合に寄与する磁束経路となる部分に、突起２３１，１２１を形成している。また図８では、読み出しヘッド２００及びスケール１００上の軟磁性体膜２２２及び１１２の巻線導体部に溝２４１，１３１を形成し、巻線導体をこれらの溝２４１，１３１に埋め込む構造としている。この様な構造を採用することで、送受信巻線と磁束結合巻線の間の有効な電磁結合をより大きくすることができる。
【００２６】
また、図４〜図６の例は、絶縁基板の巻線導体が配置される側の面に軟磁性体膜を形成したが、図９に示すように、絶縁基板１０１，２０１の巻線導体が配置される側と反対側の面に軟磁性体膜１１２，２２２を形成しても、同様の効果が得られる。
【００２７】
更に読み出しヘッド２００或いはスケール１００上の軟磁性体膜は、必ずしも全面に形成する必要はない。例えば、図１０に示すように、絶縁基板１０１，２０１の巻線導体が配置される側の面に、電磁結合に寄与する主要な巻線導体の側部に軟磁性体膜１１２，２２２を形成することによっても、同様に大きな電磁結合が得られる。またスケール１００側の磁束結合巻線１０２に着目して例を示せば、図１１のように、電磁結合に主として寄与する巻線導体部のみに、その下地に選択的に軟磁性体膜を形成することができる。即ち、磁束結合巻線１０２の第１の結合ループ１０３については、送信巻線２０２の巻線導体部２０３Ａ，２０３Ｂと対向する巻線導体部１０５Ａ，１０５Ｂに選択的に軟磁性体膜１１２ａ，１１２ｂを配置する。また磁束結合巻線１０２の第２の結合ループ１０４については、受信巻線２０５，２０７との電磁結合に主として寄与する巻線導体部１０６Ａ，１０６Ｂに選択的に軟磁性体膜１１２ａ，１１２ｂを配置する。
【００２８】
読み出しヘッド２００側に軟磁性体膜を配置する場合にも同様に、選択的にパターン形成された膜とすることができる。
【００２９】
また、以上に説明した軟磁性体膜の配置例を種々組み合わせることも有効である。例えば、図１０の構造と図１１の構造を組み合わせれば、巻線導体の３面を取り囲むように軟磁性体を配置することになり、図８の構造と同様の大きな電磁結合を得ることが可能になる。
【００３０】
ところで、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ等の軟磁性体膜は、導電性を示す。このため、軟磁性体膜を通る磁束により軟磁性体膜内に渦電流が流れ、これが磁束変化を妨げる方向に作用して、いわゆる渦電流損が生じる。図１２は、その様な渦電流を防止するための好ましい構造を、スケール１００側について示している。即ち軟磁性体膜１１２を、縦横に走る分離溝１４１により分離されたメッシュ状パターンとして配置している。この様にすれば、軟磁性体膜１１２を貫通する磁束によって発生する渦電流を分離溝１４１が遮断することになり、渦電流損をなくすことができる。
【００３１】
図１２では、分離溝１４１がメッシュ状の軟磁性体膜１１２を完全に分離したが、図１３に示すように、軟磁性体膜１１２の表面部に縦横に走る溝１４２を形成することによっても、同様に渦電流を削減することができる。或いはまた、図１４に示すように、軟磁性体膜１１２の表面を粗面化することによっても、同様に渦電流を削減することができる。
【００３２】
絶縁基板１０１，２０１として、絶縁膜で覆われたシリコン基板を例にして説明したが、ガラス基板（ガラスエポキシ基板（ＰＣＢ）など）、セラミック基板、樹脂基板（ポリイミドや液晶ポリマーフィルムなど）などを用いることもできる。例えば、絶縁基板１０１，２０１自体が軟磁性体の場合、絶縁膜を介して巻線導体部を絶縁基板１０１，２０１上に配置することができる。また、絶縁基板１０１，２０１自体が高電気抵抗の軟磁性体の場合、絶縁膜を介することなく巻線導体部を絶縁基板１０１，２０１上に配置することができる。
【００３３】
絶縁基板１０１，２０１として上記ガラス基板などを用いた場合の他の例について、図１５から図１９を用いて説明する。図１５から図１９は、読み出しヘッド２００とスケール１００の電磁結合の様子を、対応する２対の巻線導体部について模式的に示している。これらは図４と対応している。
【００３４】
図１５は、絶縁基板１０１，２０１の面のうち、巻線導体部が配置された側の面の反対側の面に、焼結などにより板状に成型された軟磁性体部材１１６，２２７を貼り付けたものである。また、図１６は、絶縁基板１０１，２０１中に軟磁性体部材１１６，２２７を埋め込んだものである。
【００３５】
さらに、図１７は、絶縁基板１０１，２０１に粉状の軟磁性体（例えば、パーマロイ、アモルファスメタル、フェライト）をエポキシのような絶縁材料に混合したものである。図１８は、絶縁基板１０１，２０１の面のうち、巻線導体部側の面からその反対側の面に向かうに従い粉状の軟磁性体の密度が上昇するように、軟磁性体が絶縁基板１０１，２０１中に傾斜配合されている。また、図１９は、絶縁基板１０１，２０１の面のうち、巻線導体部が配置された面と反対側の面に粉状の軟磁性体が混合された接着剤層１１８，２２９が接着されている。
【００３６】
図１５に示す構造によれば、軟磁性体部材１１６，２２７を絶縁基板１０１，２０１に貼り付けた構造なので、スケール１００や読み出しヘッド２００に軟磁性体を容易に配置することができる。また、図１７〜図１９に示すように、軟磁性体の材料として紛体を用いれば、スケール１００や読み出しヘッド２００の形状の自由度を向上させることができる。これにより、例えば、スケール１００の厚みを薄くしたり（例えば０．５ｍｍ以下）、長尺化（２ｍ以上）したりすることができる。なお、図１５から図１９では、スケール１００および読み出しヘッド２００の両方に、軟磁性体部材１１６，２２７、粉状の軟磁性体を含む絶縁基板１０１，２０１、接着剤層１１８，２２９を備えるようにしているが、スケール１００または読み出しヘッド２００のいずれか一方に備えた構造でもよい。
【００３７】
ところで、図３に示す絶縁基板２０１のシリコン基板２２０には、送信巻線２０２で可変磁束を発生させるための送信用励振信号を生成する回路などの電子回路が形成されている。図２０および図２１は、それぞれ、図１のＩ−Ｉ’断面の別の例を示しており、図３と対応している。図３中の符号が示すものと同一のものについては同一符号を付している。シリコン基板２２０の表面に電子回路（図示せず）が形成されており、この電子回路を構成する素子はシリコン酸化膜などの絶縁膜２３３上に形成された配線膜２３５により電気的に接続されている。
【００３８】
上記電子回路を送信用励振信号から静電シールドするために、一般には、図３の軟磁性体膜２２２が配置されている箇所にＣｕなどの金属からなるシールド膜（静電シールド膜）が形成されている。しかし、このシールド膜は低電気抵抗なので送信巻線２０２で発生させる可変磁束が渦電流として流れやすい。この結果、送信用励振信号が大きく減衰してしまう。この発明の実施の形態では、図２０に示すようにシールド膜を設けずに軟磁性体膜２２２を配置している。軟磁性体膜２２２により上記電子回路や配線膜２３５が覆われている。これにより、静電シールド効果は小さくなるが、渦電流が流れにくくなるので、送信用励振信号が大きく減衰するのを防ぐことができる。
【００３９】
また、図２１に示すように、軟磁性体膜２２２の全面上にＣｕなどからなる静電シールド膜２３７を配置してもよい。このようにすれば、上記電子回路や配線膜２３５が静電シールド２３７で覆われるので、静電シールド効果を確保しつつ巻線導体の近くに磁束を集中させることができる。
【００４０】
図２２は、別の実施の形態による誘導型エンコーダを示す。この実施の形態では、読み出しヘッド２００の送信巻線２０２を、受信巻線２０５，２０７を挟んで対称的に二つの磁束発生ループ２３１Ａ，２３１Ｂが形成されるように、配設している。二つの磁束発生ループ２３１Ａ，２３１Ｂは、同じ励振電流が供給されて互いに逆極性の磁束を発生するように、配線パターンが形成されている。これにより、送信巻線２０２から受信巻線２０５，２０７に結合する磁束は互いに相殺され、オフセットの小さい出力が得られることになる。
【００４１】
読み出しヘッド２００に二つの磁束発生ループ２３１Ａ，２３１Ｂを形成したことに対応して、スケール１００上にも、二つの磁束結合巻線１５１Ａ，１５１Ｂが形成される。これらの磁束結合巻線１５１Ａ，１５１Ｂはそれぞれ、先の実施の形態と同様に、送信巻線と結合する結合ループ１５２と、受信巻線と結合する結合ループ１５３とを有する。受信巻線２０５，２０７は先の実施の形態と同様である。
【００４２】
この実施の形態によると、よりオフセットの小さい出力信号を得ることが可能になる。また、先の実施の形態と同様に、読み出しヘッド２００またはスケール１００の少なくとも一方に軟磁性体膜を配置することによって、信号強度を増すことが可能になる。軟磁性体膜の配置法としては、先の実施の形態の図４〜図２１で説明した構造をそのまま適用することができる。
【００４３】
図２３は、更に別の実施の形態による誘導型エンコーダの読み出しヘッド２００の構成を示す。読み出しヘッド２００に二つの磁束発生ループ２３１Ａ，２３１Ｂを形成したことは、図２２の実施の形態と同じとである。図２２の実施の形態と異なるのは、３相の受信巻線３２４，３２６，３２７を配置していることである。各相の受信巻線３２４，３２６，３２７は、正極性ループ３３２と負極性ループ３３４を有することは、先の実施の形態と同様であり、これがλ／３ずつ測定軸ｘ方向にずれて配置されてする。これにより、１２０°ずつ位相がずれた３相の変位信号を得ることができる。
【００４４】
この実施の形態によっても、オフセットの小さい出力信号を得ることが可能になる。また、先の実施の形態と同様に、読み出しヘッド２００またはスケール１００の少なくとも一方に軟磁性体膜を配置することによって、信号強度を増すことが可能になる。軟磁性体膜の配置法としては、先の実施の形態の図４〜図２１で説明した構造をそのまま適用することができる。
【００４５】
この発明は上記実施の形態に限られない。例えば読み出しヘッド２００やスケール１００をプリント回路基板で構成することもできる。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、読み出しヘッドまたはスケールの両方に、軟磁性体膜を配置することによって、巻線導体の近くに磁束を集中させることができる。これにより、送受信巻線と結合巻線の間の電磁結合を大きくして、小型化したエンコーダの場合にも信号強度の大きな変位信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態による誘導型エンコーダの構成を示す斜視図である。
【図２】同実施の形態の受信巻線の構成を示す図である。
【図３】図１のＩ−Ｉ’断面図である。
【図４】同実施の形態の読み出しヘッドとスケールの電磁結合の様子を示す図である。
【図５】スケール側のみに軟磁性体膜を形成した構造を示す図である。
【図６】読み出しヘッド側のみに軟磁性体膜を形成した構造を示す図である。
【図７】軟磁性体膜に突起を形成した構造を示す図である。
【図８】軟磁性体膜に溝を形成して巻線導体を埋め込んで構造を示す図である。
【図９】軟磁性体膜を絶縁基板の裏面に形成した構造を示す図である。
【図１０】軟磁性体膜を絶縁基板の巻線導体の側部に形成した構造を示す図である。
【図１１】軟磁性体膜を巻線導体の下地に選択的に配置した構造を示す図である。
【図１２】軟磁性体膜をメッシュ状に配置した構造を示す図である。
【図１３】軟磁性体膜の表面に溝を形成した構造を示す図である。
【図１４】軟磁性体膜の表面を粗面化した構造を示す図である。
【図１５】軟磁性体部材を絶縁基板に貼り付けた構造を示す図である。
【図１６】軟磁性体部材を絶縁基板中に埋め込んだ構造を示す図である。
【図１７】絶縁材料に軟磁性体粉を混合して作製された絶縁基板を備える構造を示す図である。
【図１８】絶縁材料に軟磁性体粉を傾斜配合して作製された絶縁基板を備える構造を示す図である。
【図１９】軟磁性体粉を含有する接着剤層を絶縁基板に接着した構造を示す図である。
【図２０】図１のＩ−Ｉ’断面の他の例を示す図である。
【図２１】図１のＩ−Ｉ’断面のさらに他の例を示す図である。
【図２２】他の実施の形態による誘導型エンコーダの構成を示す図である。
【図２３】他の実施の形態による誘導型エンコーダの読み出しヘッドを図２２と比較して示す図である。
【符号の説明】
１００…スケール、１０１…絶縁基板、１１０…シリコン基板、１０２…磁束結合巻線、１０３…第１の結合ループ、１０４…第２の結合ループ、２００…読み出しヘッド、２０１…絶縁基板、２２０…シリコン基板、２０２…送信巻線、２０５，２０７…受信巻線、１１１，１１３，２２１，２２３，２２４…絶縁膜、１１２，２２２…軟磁性体膜、１１４，２２５…保護膜、１１６，２２７…軟磁性体部材、１１８，２２９…接着剤層、２３３…絶縁膜、２３５…配線膜、２３７…静電シールド膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inductive position detection device that performs position detection using electromagnetic coupling.
[0002]
[Prior art]
Proposed inductive detection device (encoder) to detect scale displacement by forming transmitter and receiver windings on the read head and arranging magnetic flux coupling windings that are electromagnetically coupled to the transmitter and receiver at a predetermined pitch on the scale (For example, JP-A-10-318781). The scale-side magnetic flux coupling winding includes a first coupling loop in which an induced current flows by coupling a variable magnetic flux generated by a transmission winding, and a variable magnetic flux generated by an induced current that flows continuously with the first coupling loop. Is configured to include a second coupling loop that couples to the receiving winding.
[0003]
Such an inductive encoder can be constructed using a printed circuit board for both the scale and the read head, or can be constructed using an integrated circuit technology using a glass substrate or a semiconductor substrate.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the inductive encoder uses the electromagnetic coupling of the transmission / reception winding and the magnetic flux coupling winding, but the direct electromagnetic coupling between the transmission winding and the receiving winding provided in the read head is a cause of the DC offset. It becomes. In Japanese Patent Laid-Open No. 10-318781, for the purpose of removing such an offset component, two transmission windings are arranged with the reception winding interposed therebetween, and electromagnetic waves from the two transmission windings to the reception winding are arranged. A method of offsetting the combination is proposed.
[0005]
However, when the inductive encoder is reduced in size, it is desired to further reduce the useless electromagnetic coupling and relatively increase the effective electromagnetic coupling for the output signal. In order to increase the signal strength, it is effective to reduce the gap between the scale and the read head. However, if the gap is made too small, it becomes difficult to attach the encoder to the apparatus. Therefore, a device for increasing the effective electromagnetic coupling between the transmission / reception winding and the coupling winding as much as possible is required so as to increase the signal strength without reducing the gap so much.
[0006]
An object of the present invention is to provide an inductive position detecting device that is small and can obtain a large output signal intensity.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An inductive position detection device according to the present invention includes a read head in which a transmission winding and a reception winding are formed on a first insulating substrate, and a measurement axis on a second insulating substrate disposed opposite to the read head. A plurality of magnetic flux coupling windings arranged at a predetermined pitch in the direction are formed, and each of the magnetic flux coupling windings includes a first coupling loop in which an induction current flows by coupling a variable magnetic flux generated by the transmission winding and the first coupling loop. A scale configured to include a second coupling loop that couples a variable magnetic flux generated by an induced current flowing continuously with one coupling loop to the reception winding, and both the first and second insulating substrates . The first and second insulating substrates and the winding conductors formed on the first and second insulating substrates so that the variable magnetic flux coupled from the other is concentrated near the winding conductors. having a, a soft magnetic film disposed between the It is characterized in.
[0008]
In the inductive position detector (encoder) according to the present invention, a magnetic flux is generated near the winding conductor by disposing a soft magnetic film between the winding conductor and the insulating substrate for at least one of the read head and the scale. Can concentrate. Thereby, the electromagnetic coupling between the transmission / reception winding and the magnetic flux coupling winding is increased, and a displacement signal having a large signal strength can be obtained even in the case of a miniaturized encoder.
[0009]
The soft magnetic film may be formed on the entire surface of one or both of the first insulating substrate and the second insulating substrate, and the main winding that contributes to electromagnetic coupling among the transmission / reception winding and the magnetic flux coupling winding. You may selectively form in a conductor arrangement | positioning part.
[0010]
Further, in order to suppress the eddy current generated in the soft magnetic film, at least the surface portion on the side where the winding conductor is arranged is patterned in a mesh shape, or at least the winding conductor is arranged. It is preferable to roughen the surface on the other side.
[0011]
The first and second insulating substrates are preferably one selected from a glass substrate, a ceramic substrate, a resin substrate, and a semiconductor substrate covered with an insulating film. The soft magnetic film is preferably a permalloy film or an amorphous metal film.
[0012]
When at least one of the first and second insulating substrates is a kind selected from a glass substrate, a ceramic substrate, and a resin substrate, there are the following modes. (1) Instead of the soft magnetic film, a plate-like soft magnetic material member is provided which is attached to the surface of the insulating substrate opposite to the surface on which the winding conductor is disposed. (2) A plate-like soft magnetic material member embedded in an insulating substrate is provided instead of the soft magnetic material film. (3) A powdery soft magnetic material contained in the insulating substrate is used in place of the soft magnetic film. In this embodiment, the soft magnetic material is inclined and blended in the insulating substrate so that the density of the soft magnetic material increases from the surface of the insulating substrate toward the surface on the opposite side of the surface of the insulating substrate. Can be like that. (4) Instead of the soft magnetic film, an adhesive layer mixed with a powdery soft magnetic material, which is bonded to the surface of the insulating substrate opposite to the surface on which the winding conductor is disposed, is provided. .
[0013]
In the inductive position detecting device according to the present invention, an electronic circuit of the inductive position detecting device is formed on the first insulating substrate, and between the electronic circuit and the winding conductor disposed on the first insulating substrate. The soft magnetic film can be disposed so as to cover the electronic circuit. An electrostatic shield film may be further disposed between the electronic circuit and the winding conductor disposed on the first insulating substrate so as to cover the electronic circuit.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an inductive encoder according to an embodiment of the present invention. The inductive encoder includes a scale 100 and a read head 200 disposed opposite to the scale 100. The longitudinal direction of the scale 100 is the measurement axis x, and the read head 200 is disposed so as to be movable relative to the scale 100 in the measurement axis x direction with a predetermined gap.
[0016]
The read head 200 is configured by forming a transmission winding 202 and reception windings 205 and 207 adjacent to the transmission winding 202 on an insulating substrate 201. Specifically, the transmission winding 202 and the reception windings 205 and 207 are formed on the surface of the insulating substrate 201 facing the scale 100. The scale 100 is configured by arranging a large number of coupled windings 102 at a scale pitch λ on the surface of the insulating substrate 201 facing the read head 200. The transmission winding 202 generates a variable magnetic flux by the excitation signal given from the terminals 204A and 204B. The magnetic flux coupling winding 102 is opposed to the transmission winding 202 on the read head 200 and is electromagnetically coupled to the first coupling loop 103, and the receiving windings 205 and 207 are opposed to and electromagnetically coupled thereto. The coupling loop 104 is provided.
[0017]
The first coupling loop 103 and the second coupling loop 104 constitute a continuous loop, and a variable magnetic flux generated by the excitation current i 1 flowing through the transmission winding 202 is coupled to the first coupling loop 103. As a result, the induced current i2 flows. More specifically, winding conductor portions 203A and 203B that are long in the measurement axis x direction of the transmission winding 202 and winding conductor portions 105A and 105B that constitute the first coupling loop 103 of the coupling winding 102 are provided. These are electromagnetically coupled in parallel with each other. The same current i3 (= i2) as in the first coupling loop 103 flows through the second coupling loop 103, and the variable magnetic flux generated thereby is coupled to the reception windings 205 and 207.
[0018]
The two receiving windings 205 and 207 are each formed with a sinusoidal periodic pattern for spatially modulating the coupling of magnetic flux from the coupling loop 104 on the scale 100 as shown in FIG. These receiving windings 205 and 207 have a wavelength λ in which a first conductor segment 211 indicated by a solid line and a second conductor segment 212 indicated by a broken line formed in a different layer are connected by a through wiring 213. Two loops 208A, 208B, 209A, and 209B are formed in a sine waveform and each within one wavelength λ.
[0019]
The description will be made by paying attention to the first receiving winding 205. When the maximum electromagnetic coupling occurs between the first loop 208A and the coupling loop 104 as the scale moves, the second loop 208B and the coupling loop 104 are displayed. It shows the variation of the coupling so that there is minimal coupling between. That is, the variable magnetic field formed by the arrangement of the coupling loops 104 on the scale 100 is spatially modulated by the shape of the reception winding 205 as the scale moves, and sinusoidal displacement signals are obtained at the terminals 208A and 208B. Since the two receiving windings 205 and 207 are arranged so as to be out of phase by λ / 4, the phase between the output terminals 206A and 206B of the two receiving windings 205 and 207 and between the 208A and 208B is 90 °. A sinusoidal displacement signal deviated by ° is obtained.
[0020]
FIG. 3 shows a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. In this example, the insulating substrate 201 of the read head 200 is configured by a semiconductor substrate 220 such as silicon covered with an insulating film 221 such as a silicon oxide film. Similarly, the insulating substrate 101 of the scale 100 is also composed of a semiconductor substrate 110 such as silicon covered with an insulating film 111 such as a silicon oxide film. Soft magnetic films 222 and 112 for concentrating the magnetic flux coupled with the winding conductor are formed between the insulating substrates 201 and 101 and the winding conductor formed thereon. . For these soft magnetic films 222 and 112, Fe-Ni permalloy films or amorphous metal films are used.
[0021]
Insulating films 223 and 113 such as a silicon oxide film or a polyimide film are formed between the soft magnetic films 222 and 112 and the winding conductor film formed thereon. The winding conductor film is formed by sputtering and patterning a low-resistance conductor film such as Al, Cu, or Au. As described above, two layers of winding conductors are necessary on the read head 200 side, and a laminated structure of insulating film 223 / first layer conductor film / insulating film 224 / second layer conductor film is formed. The surface of the winding conductor is covered with protective films 225 and 114 such as silicon oxide films. Such a structure is produced by a normal integrated circuit manufacturing technique.
[0022]
The soft magnetic films 222 and 112 may be simply formed on the entire surfaces of the respective insulating substrates 201 and 101. FIG. 4 schematically shows the state of electromagnetic coupling between the read head 200 and the scale 100 when the soft magnetic films 222 and 122 are arranged in this way with respect to two corresponding pairs of winding conductors. By arranging a soft magnetic film having a high permeability close to the winding conductor, the magnetic flux is concentrated on the soft magnetic film. Therefore, electromagnetic coupling between the transmission winding 202 and the coupling winding 102 and between the coupling winding 102 and the reception windings 205 and 207 is increased. This means that a large output signal intensity can be obtained with a relatively small excitation signal. Further, by reducing the excitation signal, noise due to unnecessary electromagnetic coupling is reduced, and the S / N can be improved.
[0023]
Further, in the configuration of FIG. 1, the reception windings 205 and 207 are configured by repeatedly arranging a plurality of positive polarity loops and negative polarity loops so that direct electromagnetic coupling from the transmission winding 202 is canceled out. However, a soft magnetic film is disposed on the entire surface of the read head 200 in FIG. 1 so as to cover the transmission winding 201 and the reception windings 205 and 207, whereby the transmission winding 202 and the reception winding are arranged. The electromagnetic coupling between 205 and 207 is smaller. Thereby, an output signal with a small offset is obtained.
[0024]
In the examples so far, the soft magnetic film is arranged on both the read head 200 and the scale 100. However, as shown in FIG. 5, the soft magnetic film 112 is arranged only on the scale 100 side as shown in FIG. Or conversely, as shown in FIG. 6, even if the soft magnetic film 222 is disposed only on the read head 200 side, the signal intensity can be increased by increasing the effective electromagnetic coupling.
[0025]
Further, another structure effective for increasing effective electromagnetic coupling is shown in FIGS. 7 and 8 corresponding to FIG. In FIG. 7, protrusions 231 and 121 are formed in portions serving as magnetic flux paths that contribute to effective electromagnetic coupling between the read magnetic head 200 and the soft magnetic films 222 and 112 on the scale 100. In FIG. 8, grooves 241 and 131 are formed in the winding conductor portions of the soft magnetic films 222 and 112 on the read head 200 and the scale 100, and the winding conductors are embedded in these grooves 241 and 131. By adopting such a structure, effective electromagnetic coupling between the transmission / reception winding and the magnetic flux coupling winding can be further increased.
[0026]
4 to 6, the soft magnetic film is formed on the surface of the insulating substrate on which the winding conductor is disposed. However, as shown in FIG. 9, the winding conductors of the insulating substrates 101 and 201 are used. Even if the soft magnetic films 112 and 222 are formed on the surface opposite to the side on which the magnetic layer is disposed, the same effect can be obtained.
[0027]
Further, the soft magnetic film on the read head 200 or the scale 100 is not necessarily formed on the entire surface. For example, as shown in FIG. 10, soft magnetic films 112 and 222 are formed on the sides of the main winding conductors that contribute to electromagnetic coupling on the surface of the insulating substrates 101 and 201 on the side where the winding conductors are arranged. By doing so, a large electromagnetic coupling can be obtained as well. Further, if an example is shown by paying attention to the magnetic flux coupling winding 102 on the scale 100 side, a soft magnetic film is selectively formed on the ground only on the winding conductor portion mainly contributing to the electromagnetic coupling as shown in FIG. can do. That is, for the first coupling loop 103 of the magnetic flux coupling winding 102, the soft magnetic films 112a and 112b are selectively applied to the winding conductor portions 105A and 105B facing the winding conductor portions 203A and 203B of the transmission winding 202. Place. For the second coupling loop 104 of the magnetic flux coupling winding 102, soft magnetic films 112a and 112b are selectively disposed on the winding conductor portions 106A and 106B that mainly contribute to electromagnetic coupling with the receiving windings 205 and 207. To do.
[0028]
Similarly, when a soft magnetic film is disposed on the read head 200 side, a selectively patterned film can be formed.
[0029]
It is also effective to combine various arrangement examples of the soft magnetic film described above. For example, when the structure of FIG. 10 and the structure of FIG. 11 are combined, a soft magnetic material is disposed so as to surround the three surfaces of the winding conductor, and a large electromagnetic coupling similar to the structure of FIG. 8 can be obtained. It becomes possible.
[0030]
By the way, a soft magnetic film such as Fe-Ni permalloy shows conductivity. For this reason, an eddy current flows in the soft magnetic film due to the magnetic flux passing through the soft magnetic film, and this acts in a direction that hinders a change in the magnetic flux, thereby generating a so-called eddy current loss. FIG. 12 shows a preferred structure for preventing such eddy current on the scale 100 side. That is, the soft magnetic film 112 is arranged as a mesh pattern separated by separation grooves 141 that run vertically and horizontally. In this way, the eddy current generated by the magnetic flux penetrating the soft magnetic film 112 is blocked by the separation groove 141, and eddy current loss can be eliminated.
[0031]
In FIG. 12, the separation groove 141 completely separates the mesh-like soft magnetic film 112. However, as shown in FIG. 13, it is also possible to form grooves 142 that run vertically and horizontally on the surface portion of the soft magnetic film 112. Similarly, eddy current can be reduced. Alternatively, as shown in FIG. 14, the eddy current can be similarly reduced by roughening the surface of the soft magnetic film 112.
[0032]
As the insulating substrates 101 and 201, a silicon substrate covered with an insulating film has been described as an example. However, a glass substrate (such as a glass epoxy substrate (PCB)), a ceramic substrate, a resin substrate (such as a polyimide or a liquid crystal polymer film) is used. It can also be used. For example, when the insulating substrates 101 and 201 themselves are soft magnetic materials, the winding conductor portion can be disposed on the insulating substrates 101 and 201 via an insulating film. When the insulating substrates 101 and 201 themselves are high magnetic resistance soft magnetic materials, the winding conductor can be disposed on the insulating substrates 101 and 201 without interposing an insulating film.
[0033]
Another example in which the glass substrate or the like is used as the insulating substrates 101 and 201 will be described with reference to FIGS. FIGS. 15 to 19 schematically show the state of electromagnetic coupling between the read head 200 and the scale 100 for two corresponding pairs of winding conductors. These correspond to FIG.
[0034]
FIG. 15 shows that the soft magnetic members 116 and 227 formed into a plate shape by sintering or the like are formed on the surface of the insulating substrates 101 and 201 opposite to the surface on which the winding conductor portion is disposed. It is pasted. FIG. 16 shows a structure in which soft magnetic members 116 and 227 are embedded in the insulating substrates 101 and 201.
[0035]
Further, FIG. 17 shows a structure in which a powdery soft magnetic material (for example, permalloy, amorphous metal, ferrite) is mixed with an insulating material such as epoxy on the insulating substrates 101 and 201. FIG. 18 shows that the soft magnetic material is an insulating substrate so that the density of the powdery soft magnetic material increases from the surface of the insulating substrate 101, 201 toward the surface on the opposite side from the surface on the winding conductor portion side. 101 and 201 are blended with an inclination. In FIG. 19, adhesive layers 118 and 229 mixed with a powdery soft magnetic material are bonded to the surface of the insulating substrates 101 and 201 opposite to the surface on which the winding conductor portion is disposed. ing.
[0036]
According to the structure shown in FIG. 15, since the soft magnetic material members 116 and 227 are attached to the insulating substrates 101 and 201, the soft magnetic material can be easily disposed on the scale 100 and the read head 200. Further, as shown in FIGS. 17 to 19, if a powder is used as the soft magnetic material, the degree of freedom of the shape of the scale 100 and the read head 200 can be improved. Thereby, for example, the thickness of the scale 100 can be reduced (for example, 0.5 mm or less) or lengthened (for example, 2 m or more). 15 to 19, both the scale 100 and the read head 200 are provided with soft magnetic members 116 and 227, insulating substrates 101 and 201 including powdery soft magnetic materials, and adhesive layers 118 and 229, respectively. However, a structure provided in either the scale 100 or the read head 200 may be used.
[0037]
Incidentally, on the silicon substrate 220 of the insulating substrate 201 shown in FIG. 3, an electronic circuit such as a circuit for generating a transmission excitation signal for generating a variable magnetic flux by the transmission winding 202 is formed. 20 and 21 each show another example of a cross section taken along the line II ′ of FIG. 1, and correspond to FIG. The same reference numerals as those shown in FIG. 3 denote the same parts. An electronic circuit (not shown) is formed on the surface of the silicon substrate 220, and elements constituting the electronic circuit are electrically connected by a wiring film 235 formed on an insulating film 233 such as a silicon oxide film. Yes.
[0038]
In order to electrostatically shield the electronic circuit from the excitation signal for transmission, generally, a shield film (electrostatic shield film) made of a metal such as Cu is formed at a position where the soft magnetic film 222 of FIG. 3 is disposed. Has been. However, since this shield film has a low electrical resistance, the variable magnetic flux generated by the transmission winding 202 tends to flow as an eddy current. As a result, the transmission excitation signal is greatly attenuated. In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 20, the soft magnetic film 222 is disposed without providing a shield film. The electronic circuit and the wiring film 235 are covered with the soft magnetic film 222. As a result, the electrostatic shielding effect is reduced, but eddy currents are less likely to flow, so that the transmission excitation signal can be prevented from being greatly attenuated.
[0039]
In addition, as shown in FIG. 21, an electrostatic shield film 237 made of Cu or the like may be disposed on the entire surface of the soft magnetic film 222. In this way, since the electronic circuit and the wiring film 235 are covered with the electrostatic shield 237, the magnetic flux can be concentrated near the winding conductor while ensuring the electrostatic shield effect.
[0040]
FIG. 22 shows an inductive encoder according to another embodiment. In this embodiment, the transmission winding 202 of the read head 200 is arranged so that two magnetic flux generation loops 231A and 231B are formed symmetrically across the reception windings 205 and 207. The two magnetic flux generation loops 231A and 231B are formed with wiring patterns so that the same excitation current is supplied and magnetic fluxes having opposite polarities are generated. As a result, the magnetic fluxes coupled from the transmission winding 202 to the reception windings 205 and 207 cancel each other, and an output with a small offset is obtained.
[0041]
Corresponding to the formation of the two magnetic flux generation loops 231A and 231B in the read head 200, two magnetic flux coupling windings 151A and 151B are also formed on the scale 100. Each of these magnetic flux coupling windings 151A and 151B has a coupling loop 152 coupled to the transmission winding and a coupling loop 153 coupled to the reception winding, as in the previous embodiment. The reception windings 205 and 207 are the same as in the previous embodiment.
[0042]
According to this embodiment, an output signal with a smaller offset can be obtained. Similarly to the previous embodiment, the signal strength can be increased by disposing a soft magnetic film on at least one of the read head 200 or the scale 100. As the arrangement method of the soft magnetic film, the structure described in FIGS. 4 to 21 of the previous embodiment can be applied as it is.
[0043]
FIG. 23 shows a configuration of a read head 200 of an inductive encoder according to still another embodiment. Forming two magnetic flux generation loops 231A and 231B in the read head 200 is the same as the embodiment of FIG. A difference from the embodiment of FIG. 22 is that three-phase receiving windings 324, 326, and 327 are arranged. The reception windings 324, 326, and 327 of each phase have the positive polarity loop 332 and the negative polarity loop 334, as in the previous embodiment, and these are shifted by λ / 3 in the measurement axis x direction. It has been done. As a result, it is possible to obtain a three-phase displacement signal whose phase is shifted by 120 °.
[0044]
This embodiment also makes it possible to obtain an output signal with a small offset. Similarly to the previous embodiment, the signal strength can be increased by disposing a soft magnetic film on at least one of the read head 200 or the scale 100. As the arrangement method of the soft magnetic film, the structure described in FIGS. 4 to 21 of the previous embodiment can be applied as it is.
[0045]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the read head 200 and the scale 100 can be formed of a printed circuit board.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention , the magnetic flux can be concentrated near the winding conductor by arranging the soft magnetic film on both the read head and the scale. Thereby, the electromagnetic coupling between the transmission / reception winding and the coupling winding is increased, and a displacement signal having a high signal strength can be obtained even in the case of a miniaturized encoder.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an inductive encoder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a receiving winding according to the same embodiment;
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a state of electromagnetic coupling between the read head and the scale according to the embodiment;
FIG. 5 is a diagram showing a structure in which a soft magnetic film is formed only on the scale side.
FIG. 6 is a diagram showing a structure in which a soft magnetic film is formed only on the read head side.
FIG. 7 is a view showing a structure in which protrusions are formed on a soft magnetic film.
FIG. 8 is a diagram showing a structure in which a groove is formed in a soft magnetic film and a winding conductor is embedded.
FIG. 9 is a view showing a structure in which a soft magnetic film is formed on the back surface of an insulating substrate.
FIG. 10 is a view showing a structure in which a soft magnetic film is formed on a side of a winding conductor of an insulating substrate.
FIG. 11 is a diagram showing a structure in which a soft magnetic film is selectively disposed on the base of a winding conductor.
FIG. 12 is a diagram showing a structure in which soft magnetic films are arranged in a mesh shape.
FIG. 13 is a view showing a structure in which a groove is formed on the surface of a soft magnetic film.
FIG. 14 is a view showing a structure in which the surface of a soft magnetic film is roughened.
FIG. 15 is a view showing a structure in which a soft magnetic material member is attached to an insulating substrate.
FIG. 16 is a view showing a structure in which a soft magnetic member is embedded in an insulating substrate.
FIG. 17 is a diagram showing a structure including an insulating substrate manufactured by mixing an insulating material with soft magnetic powder.
FIG. 18 is a view showing a structure including an insulating substrate manufactured by inclining blending of soft magnetic powder into an insulating material.
FIG. 19 is a view showing a structure in which an adhesive layer containing soft magnetic powder is bonded to an insulating substrate.
20 is a view showing another example of a cross section taken along the line II ′ of FIG.
FIG. 21 is a diagram showing still another example of a cross section taken along the line II ′ of FIG. 1;
FIG. 22 is a diagram showing a configuration of an inductive encoder according to another embodiment.
FIG. 23 is a diagram showing a read head of an inductive encoder according to another embodiment in comparison with FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Scale, 101 ... Insulating substrate, 110 ... Silicon substrate, 102 ... Magnetic flux coupling winding, 103 ... First coupling loop, 104 ... Second coupling loop, 200 ... Read head, 201 ... Insulating substrate, 220 ... Silicon Substrate, 202 ... transmission winding, 205,207 ... reception winding, 111,113,221,223,224 ... insulating film, 112,222 ... soft magnetic film, 114,225 ... protective film, 116,227 ... soft Magnetic member 118, 229 ... Adhesive layer, 233 ... Insulating film, 235 ... Wiring film, 237 ... Electrostatic shield film

Claims

A read head having a transmission winding and a reception winding formed on a first insulating substrate;
A plurality of magnetic flux coupling windings arranged at a predetermined pitch in the measurement axis direction are formed on the second insulating substrate arranged to face the read head, and the transmission winding is generated in each magnetic flux coupling winding. There is provided a first coupling loop in which an induced current flows by coupling a variable magnetic flux and a second coupling loop that couples a variable magnetic flux generated by an induced current flowing continuously with the first coupling loop to the reception winding. A configured scale,
Both of the first and second insulating substrates, the variable magnetic flux and to concentrate near the winding conductor, the first and second insulating substrate and the said first and second insulating binding from the other A soft magnetic film disposed between the winding conductor formed on the substrate ;
An inductive position detecting device characterized by comprising:

The soft magnetic film, the first insulating substrate and the second insulating substrate, induced according to claim 1, wherein the winding conductor is formed on the entire surface of the side to be placed Position detection device.

The soft magnetic film, the first insulating substrate and the second insulating substrate, according to claim 1, wherein the winding conductor is formed on the entire surface opposite to the surface to be placed Inductive position detector.

The soft magnetic film has a said first insulating substrate and the second insulating substrate, characterized in that it is selectively formed on the base or side of the main winding conductor portion contributes to the electromagnetic coupling The inductive position detecting device according to claim 1.

5. The inductive position detection according to claim 1, wherein at least a surface portion on the side where the winding conductor is disposed is patterned in a mesh shape in the soft magnetic film. apparatus.

6. The inductive position detecting device according to claim 1, wherein the soft magnetic film has a roughened surface at least on a side where the winding conductor is disposed.

The said 1st and 2nd insulating substrate is 1 type selected from the semiconductor substrate covered with the glass substrate, the ceramic substrate, the resin substrate, and the insulating film, The any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. The inductive position detection device according to item 1.

The inductive position detection device according to claim 1, wherein the soft magnetic film is at least one of a permalloy film and an amorphous metal film.

At least one of the first and second insulating substrates is a kind selected from a glass substrate, a ceramic substrate, and a resin substrate, and the surface of the insulating substrate is used instead of the soft magnetic film. The induction type position detecting device according to claim 1, further comprising a plate-like soft magnetic member attached to a surface opposite to the surface on which the winding conductor is disposed.

At least one of the first and second insulating substrates is a kind selected from a glass substrate, a ceramic substrate, and a resin substrate, and in the insulating substrate instead of the soft magnetic film. The inductive position detecting device according to claim 1, further comprising an embedded plate-like soft magnetic member.

At least one of the first and second insulating substrates is a kind selected from a glass substrate, a ceramic substrate, and a resin substrate, and a powdery soft magnetic material contained in the insulating substrate is used. 2. The inductive position detecting apparatus according to claim 1, wherein the inductive position detecting apparatus is used instead of the soft magnetic film.

The soft magnetic material is inclined and blended in the insulating substrate so that the density of the soft magnetic material increases from the surface of the insulating substrate toward the opposite surface from the surface on the winding conductor side. The inductive position detecting device according to claim 11.

At least one of the first and second insulating substrates is a kind selected from a glass substrate, a ceramic substrate, and a resin substrate, and the surface of the insulating substrate is used instead of the soft magnetic film. 2. An inductive position detecting device according to claim 1, further comprising an adhesive layer mixed with a powdery soft magnetic material, which is bonded to a surface opposite to the surface on which the winding conductor is disposed. .

An electronic circuit of the inductive position detecting device is formed on the first insulating substrate,
The soft magnetic film is disposed between the electronic circuit and a winding conductor disposed on the first insulating substrate so as to cover the electronic circuit. The inductive position detecting device according to any one of the above.

15. The induction according to claim 14, wherein an electrostatic shielding film is further disposed between the electronic circuit and the winding conductor disposed on the first insulating substrate so as to cover the electronic circuit. Mold position detector.