JPH1062110A - Electrostatic capacity type displacement detector - Google Patents

Electrostatic capacity type displacement detector

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Publication number
JPH1062110A
JPH1062110A JP23593996A JP23593996A JPH1062110A JP H1062110 A JPH1062110 A JP H1062110A JP 23593996 A JP23593996 A JP 23593996A JP 23593996 A JP23593996 A JP 23593996A JP H1062110 A JPH1062110 A JP H1062110A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transmission
electrode
hole
transmission electrode
electrodes
Prior art date
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Pending
Application number
JP23593996A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Nakayama
賢一 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp, Mitsutoyo Kiko Co Ltd filed Critical Mitutoyo Corp
Priority to JP23593996A priority Critical patent/JPH1062110A/en
Publication of JPH1062110A publication Critical patent/JPH1062110A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic capacity type displacement detector wherein higher precision is intended by filling a through hole of a transmission electrode with a copper plating to reduce unbalance in transmission electrode output level. SOLUTION: With a through hole 17 of a transmission electrode 13 filled with a copper plating 18 by a single time of thick application or multiple times of application, the effect of turbulence in transmission electric field caused by the through hole 17 connecting the transmission electrode 13 with a backside wiring is made averaged among transmission electrode groups to which multiple kinds of transmission signals are given, for improved measurement precision in displacement detection. Assignment of through holes connecting the transmission electrodes with backside wirings can be set with less labor, for increased flexibility in wiring. Thereby, an electrostatic capacitive displacement detecting device of higher precision is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量式変位検
出装置に関するものである。
The present invention relates to a capacitance type displacement detecting device.

【0002】[0002]

【背景技術】静電容量式変位センサは、相対移動可能に
設けられた第1のスケールと第2のスケールにそれぞれ
送信電極と受信電極が形成され、スケールの移動に伴っ
て送信電極と受信電極間の容量結合の大きさが変化する
ことを利用して、位置測定を行うものであり、特開昭6
2ー156519号公報等が知られている。静電容量式
変位センサは図2のように構成される。
2. Description of the Related Art In a capacitive displacement sensor, a transmission electrode and a reception electrode are formed on a first scale and a second scale provided so as to be relatively movable, and the transmission electrode and the reception electrode are formed as the scale moves. The position measurement is performed by utilizing the change in the magnitude of the capacitive coupling between the two.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-156519 is known. The capacitance type displacement sensor is configured as shown in FIG.

【0003】第1のスケールであるスライダ10と第2
のスケールであるメインスケール11が矢印方向に相対
移動可能に対向配置される。スライダ10側には、複数
の送信電極13が配列形成され、メインスケール11側
には、送信電極13と対向して容量結合する複数の受信
電極14が配列形成される。スライダ10側にはまた、
受信電極14と対向して容量結合する検出電極16が形
成される。複数の送信電極13は、例えば8本おきに共
通接続されて、45°ずつ位相の異なる8種の交流信号
が供給されるようになっている。
A slider 10 as a first scale and a second scale
The main scale 11, which is a scale of the above, is disposed so as to be relatively movable in the direction of the arrow. A plurality of transmitting electrodes 13 are arranged and formed on the slider 10 side, and a plurality of receiving electrodes 14 which are capacitively opposed to the transmitting electrode 13 are formed on the main scale 11 side. Also on the slider 10 side
A detection electrode 16 that is capacitively coupled to the reception electrode 14 is formed. The plurality of transmitting electrodes 13 are commonly connected, for example, every eight lines, so that eight types of AC signals having different phases by 45 ° are supplied.

【0004】図3(a)は、スライダ10側の送信電極
の配列パターンを示しており、図3(b)は、これら送
信電極の一つの断面構造を示している。このような、セ
ンサ素子や半導体素子等においては、基板表面に金属を
蒸着するなどして薄膜の電極体を形成し、この電極体を
適宜マスキングしたうえでエッチングする等により基板
上に所定のパターン配線を形成している。また、実装密
度を高める必要がある場合、前述のようなパターン配線
を2層以上に積層して立体パターン配線とすることがな
されている。
FIG. 3A shows an arrangement pattern of transmission electrodes on the slider 10 side, and FIG. 3B shows a cross-sectional structure of one of these transmission electrodes. In such a sensor element or semiconductor element, a predetermined pattern is formed on the substrate by forming a thin-film electrode body by vapor-depositing a metal on the substrate surface, etching the electrode body appropriately, and etching the electrode body. Wiring is formed. When it is necessary to increase the mounting density, a three-dimensional pattern wiring is formed by laminating two or more pattern wirings as described above.

【0005】この場合、立体的に交叉する各層間には、
電気的絶縁性および耐環境性の高いガラスエポキシある
いはガラステフロン等の絶縁体の保護層を介在させるこ
とが不可欠であり、例えば、基板上に2層の電極体層を
用いた立体パターン配線を形成する場合、第1の電極体
層、絶縁体層、第2の電極体層という3層の階層構造を
形成する必要があり、上下のパターン配線間の配線が必
要な部分には絶縁体層を貫通するスルーホールを形成し
て銅メッキを施すことによって、第1および第2の電極
体層間を接続することがなされている。
[0005] In this case, between the three-dimensionally intersecting layers,
It is indispensable to interpose an insulating protective layer such as glass epoxy or glass Teflon having high electrical insulation and environmental resistance. For example, a three-dimensional pattern wiring using two electrode layers on a substrate is formed. In this case, it is necessary to form a three-layer hierarchical structure of a first electrode body layer, an insulator layer, and a second electrode body layer, and to provide an insulator layer in a portion where wiring between upper and lower pattern wiring is required A through hole is formed and plated with copper to connect between the first and second electrode body layers.

【0006】各送信電極13は一定幅のストライプ状に
形成され、互いに一定間隔をもって配列される。小型で
高分解能のセンサの場合、これらの送信電極13はリソ
グラフィ技術を用いて、微細パターンで高精度に形成さ
れ、ドリルなどを用いてスルーホール17が形成されて
いる。図3(a)ではこれらの送信電極13を8本おき
に共通接続する配線19は等価回路的に示しているが、
実際は図3(b)に示されるように各送信電極13の電
位は、銅メッキ18を1回施すことによって各送信電極
13それぞれに穿たれたスルーホールの周囲にメッキさ
れた銅の部分を介してスライダ基板12の裏面に導か
れ、基板裏面において配線19に接続されることによ
り、モジュールの小型化が図られる。
The transmitting electrodes 13 are formed in a stripe shape having a constant width, and are arranged at a constant interval from each other. In the case of a small and high-resolution sensor, these transmitting electrodes 13 are formed with high precision using a lithography technique in a fine pattern, and through holes 17 are formed using a drill or the like. In FIG. 3A, the wiring 19 for commonly connecting every eight transmission electrodes 13 is shown as an equivalent circuit.
Actually, as shown in FIG. 3B, the potential of each transmission electrode 13 is applied through a copper portion plated around a through hole formed in each transmission electrode 13 by applying copper plating once. The module is miniaturized by being guided to the back surface of the slider substrate 12 and connected to the wiring 19 on the back surface of the substrate.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】小型の静電容量式変位
センサでは、上述した送信電極13の面積が極めて小さ
く、送信電極13を基板裏面に導出する為のスルーホー
ル17が測定誤差の原因になる。即ち、各送信電極13
には交流信号が与えられて、対向する受信電極14との
間の静電容量結合の大きさを測定することになるが、送
信電極13が極めて小さい場合にはスルーホール17が
送信電極13の面から形成される送信信号電界の均一性
を乱す原因となり、この電界分布に与える影響を無視で
きなくなる。また、スルーホール17を一層小さくする
ことは加工の困難性から歩留が悪くコスト高を招いてし
まう。
In the case of a small capacitive displacement sensor, the area of the transmission electrode 13 is extremely small, and the through hole 17 for leading the transmission electrode 13 to the back surface of the substrate causes a measurement error. Become. That is, each transmission electrode 13
Is supplied with an AC signal to measure the magnitude of the capacitive coupling between the receiving electrode 14 and the opposing receiving electrode 14. When the transmitting electrode 13 is extremely small, the through hole 17 This causes disturbance of the uniformity of the transmission signal electric field formed from the surface, and the influence on the electric field distribution cannot be ignored. Further, if the through-hole 17 is further reduced, the yield is poor due to the difficulty in processing, and the cost is increased.

【0008】図3に例示したスルーホール17の配列パ
ターンは、主として基板裏面での配線の引き回しを容易
にするように考慮されたものであるが、この様なスルー
ホール配列パターンでは、8種類の位相の異なる交流信
号が与えられる送信電極のグループ間で出力レベルのア
ンバランスが生じ、これが実質的な静電容量のばらつき
となり、変位測定誤差の原因となることが明らかになっ
ており、各送信電極の出力レベルのアンバランスをスル
ーホールの配置を工夫することで静電容量のばらつき誤
差を低減することができるが、実際には配線の引き回し
等の制約が多いためスルーホールの配置を工夫しただけ
では十分ではなかった。本発明はこのような事情に鑑み
てなされたものであり、その目的は送信電極のスルーホ
ールを銅メッキにより埋めることで送信電極出力レベル
のアンバランスを低減し、高精度化を図った静電容量式
変位検出装置を提供することである。
The arrangement pattern of the through-holes 17 illustrated in FIG. 3 is mainly designed to facilitate the routing of wiring on the back surface of the substrate. It has been clarified that an output level imbalance occurs between groups of transmitting electrodes to which alternating-current signals having different phases are applied, which causes a substantial variation in capacitance and causes a displacement measurement error. Deviation of capacitance variation error can be reduced by devising the arrangement of the through-holes to balance the output level of the electrodes. However, in practice, the layout of the through-holes was devised because there are many restrictions such as wiring routing. Just was not enough. The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to reduce the imbalance in the transmission electrode output level by filling the through-holes of the transmission electrode with copper plating, and to improve the precision of the electrostatic. It is to provide a capacitive displacement detection device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、表面に複数の送信電極が配列形成された
第1のスケールと、前記送信電極と対向して静電容量結
合する複数の受信電極が形成された第2のスケールとが
相対移動可能に配置され、前記第1のスケールの送信電
極は、それぞれスルーホールを介してスケール基板の裏
面に導出され、この裏面に前記送信電極を複数本おきに
共通接続して複数種の位相の異なる信号を供給する配線
が形成された静電容量式変位検出装置において、前記複
数種の信号が供給される各グループの送信電極出力レベ
ルが等しくなるように、前記第1のスケールに配列形成
された複数の送信電極のスルーホールは、銅メッキによ
ってスルーホールが埋められていることを特徴とする。
According to the present invention, in order to achieve the above object, the first scale having a plurality of transmitting electrodes arrayed on a surface thereof is capacitively coupled to the transmitting electrode so as to face the transmitting electrode. The second scale on which a plurality of receiving electrodes are formed is disposed so as to be relatively movable, and the transmitting electrodes of the first scale are respectively led out to the back surface of the scale substrate through through holes, and the transmitting electrode is provided on this back surface. In a capacitive displacement detection device in which wiring for supplying a plurality of types of signals having different phases by common connection of a plurality of electrodes is provided, a transmission electrode output level of each group to which the plurality of types of signals are supplied The through-holes of the plurality of transmitting electrodes arranged and formed on the first scale are filled with copper plating so that the through-holes are equal.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明を用いた好適な実施
の形態について図面を用いて説明する。なお、全図中に
おいて同一符号を付したものは同一構成要素を表わして
いる。図1(a)は、本発明の実施の形態による静電容
量式変位センサのスライダ10の送信電極13の配列パ
ターンを示し、図1(b)は送信電極13部の一つの断
面構造を示している。このスライダ10を第1のスケー
ルとし、これに対向する図示しないメインスケール11
を第2のスケールとして変位センサが構成されることは
前述の図2で説明したものと同じである。送信電極13
の配列部に隣接して検出電極16が配置されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings, components denoted by the same reference numerals represent the same components. FIG. 1A shows an arrangement pattern of transmission electrodes 13 of a slider 10 of a capacitive displacement sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B shows a cross-sectional structure of one of the transmission electrodes 13. ing. The slider 10 is used as a first scale, and a main scale 11 (not shown) facing the first scale.
Is the same as that described with reference to FIG. 2 described above with reference to FIG. Transmission electrode 13
The detection electrode 16 is arranged adjacent to the array portion.

【0011】図1の場合送信電極13は、スライダ基板
12の表面に、微細なストライプパターンをなして微細
間隔をもって32本配列形成されている。これらの送信
電極13を8本おきに共通接続するために、各送信電極
13はスルーホール17を介してスライダ基板12の裏
面に導かれている。そして、図1では等価回路的にのみ
示しているが、送信電極13を共通接続する配線19が
スライダ基板12の裏面に配設される。各送信電極13
のスルーホール17は、図1(a)に示すように、主と
して基板裏面での配線の引き回しを容易にするように考
慮されたものであり、図1(b)に示すように、銅メッ
キ18を複数回施すことによりスルーホール17が埋め
られている。また、厚めの同メッキを1回施すことによ
ってスルーホール17を埋めるようにしてもよい。
In the case of FIG. 1, 32 transmission electrodes 13 are formed on the surface of the slider substrate 12 in a fine stripe pattern and arranged at fine intervals. In order to connect these eight transmission electrodes 13 in common every eight electrodes, each transmission electrode 13 is guided to the back surface of the slider substrate 12 via a through hole 17. Although only an equivalent circuit is shown in FIG. 1, a wiring 19 for commonly connecting the transmission electrodes 13 is provided on the back surface of the slider substrate 12. Each transmitting electrode 13
As shown in FIG. 1A, the through holes 17 are mainly designed to facilitate the routing of wiring on the back surface of the substrate, and as shown in FIG. Is applied a plurality of times to fill the through holes 17. Alternatively, the through-hole 17 may be filled by applying the same thick plating once.

【0012】この実施の形態によると、8本おきに共通
接続されて、45°ずつ位相の異なる8種類の信号a、
b、…、hが与えられる8つの送信電極グループの間
で、スルーホール17の送信信号への影響が一定にな
る。これにより、8つの送信電極グループと受信電極1
4との間で測定される静電容量のばらつきが低く抑えら
れ、高精度の変位測定が可能になる。
According to this embodiment, eight kinds of signals a, which are connected in common every eight lines and differ in phase by 45 °,
The effect of the through-hole 17 on the transmission signal becomes constant among the eight transmission electrode groups to which b,..., h are given. Thereby, the eight transmitting electrode groups and the receiving electrode 1
4, the variation in the capacitance measured between them is suppressed to be low, and highly accurate displacement measurement can be performed.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、銅
メッキを複数回施すか若しくは厚めの銅メッキを1回施
し送信電極のスルーホールを埋めることによって送信電
極を裏面配線に接続するスルーホールによる送信電界の
乱れの影響が、複数種の送信信号が与えられる送信電極
グループの間で均一化されるため、変位検出の測定精度
が向上する。また、送信電極を裏面配線に接続するスル
ーホールの配置を工夫なく設定できるため、配線の自由
度もます。このため、高精度化を図った静電容量式変位
検出装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, copper plating is applied a plurality of times or copper plating is applied once to fill the through hole of the transmission electrode, thereby connecting the transmission electrode to the back wiring. Since the influence of the disturbance of the transmission electric field due to the holes is made uniform among the transmission electrode groups to which a plurality of types of transmission signals are applied, the measurement accuracy of displacement detection is improved. Also, the layout of the through-holes that connect the transmission electrodes to the backside wiring can be set without any inconvenience, so there is a high degree of freedom in wiring. For this reason, it is possible to provide a capacitance-type displacement detection device with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る第1の実施の形態である静電容量
式変位センサのスライダ側送信電極パターンと断面構造
を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a slider-side transmission electrode pattern and a cross-sectional structure of a capacitive displacement sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】従来の静電容量式変位センサの構成を示した図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional capacitance displacement sensor.

【図3】従来の送信電極パターンと断面構造を示した図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a conventional transmission electrode pattern and a cross-sectional structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 スライダ 11 メインスケール 12 スライダ基板 13 送信電極 14 受信電極 16 検出電極 17 スルーホール 18 銅メッキ 19 配線 Reference Signs List 10 slider 11 main scale 12 slider substrate 13 transmission electrode 14 reception electrode 16 detection electrode 17 through hole 18 copper plating 19 wiring

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面に複数の送信電極が配列形成された
第1のスケールと、前記送信電極と対向して容量結合す
る複数の受信電極が形成された第2のスケールとが相対
移動可能に配置され、前記第1のスケールの各送信電極
は、それぞれに穿たれたスルーホールの周囲にメッキさ
れた銅の部分を介してスケール基板の裏面に導出され、
この裏面において前記送信電極を複数本おきに共通接続
して複数種の位相の異なる信号を供給する配線が形成さ
れた静電容量式変位検出装置において、 前記第1のスケールの複数の送信電極のスルーホール
は、銅メッキによってスルーホールが埋められているこ
とを特徴とする静電容量式変位検出装置。
1. A first scale having a plurality of transmitting electrodes arrayed on a surface thereof and a second scale having a plurality of receiving electrodes formed to face and capacitively couple with the transmitting electrodes are relatively movable. Disposed, each transmission electrode of the first scale is led out to the back surface of the scale substrate through a portion of copper plated around the through hole drilled respectively,
In the capacitance-type displacement detection device, on the back surface, a wiring for supplying a plurality of types of signals having different phases by connecting the transmission electrodes in common is provided. The through hole is filled with copper plating, and the through hole is filled.
JP23593996A 1996-08-19 1996-08-19 Electrostatic capacity type displacement detector Pending JPH1062110A (en)

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