KR20040060784A - 광 인코더용 집적 회로 - Google Patents

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Abstract

광 인코더에 의한 위치 검출 신호의 노이즈를 저감시킨다. 광 인코더용의 집적 회로는, 수광 소자의 검출 신호로부터 위치 검출 신호를 생성하는 신호 처리부와, 적어도 신호 처리부와 수광 소자와의 사이에 형성되어 전원 전위로 풀업되는 띠 형상의 전원 전위층(32a)과, 전원 전위층(32a)보다 상측에 형성되는 도체층으로서 각각이 서로 다른 층에 형성되는 복수의 도체층(36, 38)을 구비하고, 전원 전위층(32a)의 위를 교차하여 수광 소자와 신호 처리부를 전기적으로 접속하기 위한 접속 라인(34)이, 전원 전위층(32a)의 바로 윗쪽 영역(54)에서는 복수의 도체층(36, 38) 중 가장 아래층(36) 이외의 도체층(38)에 의해 형성된다. 전원 전위층(32a)과 접속 라인(34)을 멀리함으로써, 위치 검출 신호에 전원 노이즈가 혼입되는 것이 억제된다.

Description

광 인코더용 집적 회로{INTEGRATED CIRCUIT FOR OPTICAL ENCODER}
본 발명은 수광 소자의 검출 신호로부터 위치 검출 신호를 생성하는 신호 처리부를 갖는 광 인코더용 집적 회로에 관한 것으로, 특히 신호 처리부에 그 측방으로부터 빛이 침입하는 것을 억제하기 위해서 전원 전위로 풀업된 전원 전위층을 구비하는 집적 회로에 관한 것이다.
이러한 종류의 광 인코더 및 그 신호 처리용의 집적 회로는, 예를 들면 프린터 헤드의 위치 검출 수단으로서 이용된다. 여기서 이들 구성 및 동작의 일례에 대하여, 도면을 참조하여 개략 설명한다.
도 5는 광 인코더용 집적 회로(10)를 포함하는 프린터 헤드의 위치 검출 기구(12)의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 위치 검출 기구(12)는 광원(14), 스켈러(16), 수광 소자 어레이(18) 및 신호 처리 회로(20)를 포함한다. 프린터 헤드(도시 생략)의 이동에 수반하여 화살표의 방향으로 이동 가능한 벨트 형상의 스켈러(16)에는, 예를 들면 길이 방향을 따라 투광부(슬릿)(22)와 차광부(24)가 등간격으로 교대로 설치되어 있다. 그리고, 광원(14), 스켈러(16) 및 수광 소자 어레이(18)는 광원(14)으로부터의 빛이 투광부(22)를 통과하여 수광 소자 어레이(18)에 닿고, 또한 차광부(24)에 의해서는 차단되는 위치관계에 배치된다. 또, 도 5에 도시한 바와 같이 수광 소자 어레이(18) 및 신호 처리 회로(20)는 집적 회로(10)로서 통합되어 있다.
도 6은 수광 소자 어레이(18) 및 신호 처리 회로(20)의 개략 구성을 나타내는 평면도(상면도), 또한 도 7은 도 6의 수광 소자 어레이(18)의 검출 신호에 기초하여 위치 검출 신호를 생성하는 신호 처리 회로(20)의 개략 구성도이다. 또한, 도 6의 예에서는, 수광 소자 어레이(18)는 복수의 그룹(도 6에서는 2개의 그룹만 도시함)에 속하는 수광 소자(예를 들면, 광 다이오드)(26a, 26b)로 이루어져, 이들이(도 6에서는 제1 그룹에 속하는 수광 소자(26a)와 제2 그룹에 속하는 수광 소자(26b)가) 교대로 일렬로 배열되어 이루어진다. 또, 이 열은 스켈러(16)의 이동 방향을 따르고 있다. 그리고, 도 7에 도시한 바와 같이, 수광 소자(26a, 26b)는 각 그룹마다 증폭기(28a, 28b)로 증폭되고, 각 증폭기(28a, 28b)의 출력이 비교기(30)로 비교된다. 이 비교기(30)의 비교 결과로서의 출력 신호에 기초하여, 위치 검출 신호가 생성된다.
도 8의 (a)는 상기 위치 검출 기구(12)에 의해 생성된 위치 검출 신호(즉, 신호 처리 회로(20)의 출력)의 일례를 스켈러(16)의 구성에 대응하여 도시하는 설명도이다. 도 8에 도시한 바와 같이 위치 검출 신호의 하나는, 예를 들면 투과부를 빛이 투과하는 위치에서는 고레벨(H)이 되고, 또한 차광부에 의해 빛이 차단되는 위치에서는 저레벨(L)이 된다. 그리고, 이와 같은 위치 검출 신호의 펄스 수 또는 위상으로부터, 프린터 헤드의 원점으로부터의 이동 위치나 이동 속도를 취득할 수 있다.
그런데, 상기 위치 검출 기구(12)에 의한 위치 검출 신호에는, 예를 들면 도 8의 (b)에 도시한 바와 같은 링잉 노이즈가 혼입되는 경우가 있었다. 그리고, 발명자의 연구에 의해, 그 노이즈의 한 가지 원인이 수광 소자 어레이(18)와 신호 처리 회로(20)를 전기적으로 접속하는 영역으로부터 혼입되는 전원 노이즈인 것이 판명되었다. 이하, 이에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 신호 처리 회로(20)의 주위에는 그 측방으로부터 내부로의 빛의 침입을 억제하기 위한 전원 전위층(32)이 형성되어 있다. 이 전원 전위층(32)은 기판 위에 형성된 띠 형상의 층(예를 들면, 에피택셜 성장에 의해 형성한 도체에 가까운 성질을 갖는 층)으로, 문자 그대로 전원 전위로 풀업(전원 전위가 인가)되어 있다. 또, 신호 처리 회로(20)의 상면 전체는, 그 상측으로부터 내부로의 빛의 침입을 억제하기 위해서 차광 메탈층으로 피복되어 있다.
도 9는 도 6의 신호 처리 회로(20)의 수광 소자 어레이(18)측의 경계 영역 L을 확대하여 도시한 평면도이다. 또한, 도 10은 도 9의 A-A 단면도이다. 이들 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 이 영역 L에서는 각 수광 소자(26a, 26b)와 신호 처리 회로(20) 내부를 전기적으로 접속하는 접속 라인(34)이 다층 구조에 의해 구축되어 있다. 즉, 접속 라인(34)은 각 수광 소자(26a, 26b)에 접속되는 제1 도체층(36)과, 이들 제1 도체층(36)을 수광 소자(26a, 26b)의 그룹별로 접속하기 위한 제2 도체층(38)과, 이들 두 개의 도체층(36, 38)을 접속하는 관통 홀(40)을 포함하고 있다. 이와 같이 제1 도체층(36) 및 제2 도체층(38)을 서로 다른 층으로서 형성하고, 입체적으로 레이아웃함으로써, 접속 라인(34)을 그룹별로 격리하고 있다. 그리고, 이 영역에서는 이들 제1 도체층(36) 및 제2 도체층(38)은 어느 것이나 전원 전위층(32) 상에 형성되어 있다. 또, 이들 각층은 절연층에 의해 적절하게 격리되어 있지만, 도 9에서는 알기 쉽게 하기 위해서 절연층을 생략하고 있다.
그리고, 도 10에 도시한 바와 같이 기판(42) 상에는 아래로부터(기판(42)측으로부터) 전원 전위층(32), 절연층(예를 들면 SiO2)(44), 제1 도체층(36), 절연층(예를 들면 SiO2)(46), 제2 도체층(38), 절연층(예를 들면 SiO2)(48), 차광 메탈층(50), 절연층(예를 들면 SiO2)(52)이 공지의 제조 프로세스에 의해 적층되어 있다. 그리고, 발명자는 이 구성에서, 제1 도체층(36)과 전원 전위층(32)이 절연층(44)만을 협지하여 비교적 가까운 거리에 존재하는 점이 노이즈 혼입의 한 요인이라는 것을 알았다. 즉, 이러한 구성에 있어서, 전원 노이즈가 전원 전위층(32)으로부터 제1 도체층(36)에 전파하여, 수광 소자(26a, 26b)로부터의 검출 신호에 중첩되는 것이다. 또한, 신호 처리 회로(20) 내부의 증폭기(28a, 28b)는 고게인의 증폭기이므로, 여기서 혼입된 미소한 노이즈는 크게 증폭된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 인코더용 집적 회로에 포함되는 신호 처리 회로의 수광 소자 어레이측의 경계 영역을 확대하여 도시한 평면도.
도 2는 도 1의 B-B 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 인코더용 집적 회로에 포함되는 신호 처리 회로의 수광 소자 어레이측의 경계 영역을 확대하여 도시한 평면도.
도 4는 도 3의 C-C 단면도.
도 5는 광 인코더용 집적 회로를 포함하는 프린터 헤드의 위치 검출 기구의 개략 구성을 나타내는 도면.
도 6은 광 인코더용 집적 회로의 수광 소자 어레이 및 신호 처리 회로의 개략 구성을 나타내는 평면도.
도 7은 도 6의 수광 소자 어레이의 검출 신호에 기초하여 위치 검출 신호를 생성하는 신호 처리 회로의 개략 구성도.
도 8은 도 5의 위치 검출 기구에 의한 위치 검출 신호(즉, 신호 처리 회로의 출력)의 일례를 스켈러의 구성에 대응하여 도시하는 설명도.
도 9는 도 6의 신호 처리 회로의 수광 소자 어레이측의 경계 영역을 확대하여 도시한 평면도.
도 10은 도 9의 A-A 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : (광 인코더용)집적 회로
12 : 위치 검출 기구
14 : 광원
16 : 스켈러
18 : 수광 소자 어레이
20 : 신호 처리 회로
22 : 투광부
24 : 차광부
26a, 26b : 수광 소자
28a, 28b : 증폭기
30 : 비교기
32, 32a, 32b : 전원 전위층
34 : 접속 라인
36 : 제1 도체층
38 : 제2 도체층
40 : 관통 홀
42 : 기판
44, 46, 48, 52 : 절연층
50 : 차광 메탈층
54, 56 : 바로 윗쪽 영역
본 발명에 따른 광 인코더용 집적 회로는, 수광 소자의 검출 신호로부터 위치 검출 신호를 생성하는 신호 처리부와, 적어도 상기 신호 처리부와 수광 소자와의 사이에 형성되어 전원 전위로 풀업되는 띠 형상의 전원 전위층과, 상기 전원 전위층보다 상측에 형성되는 도체층으로서 각각이 서로 다른 층에 형성되는 복수의 도체층을 구비하고, 상기 전원 전위층 상을 교차하여 수광 소자와 상기 신호 처리부를 전기적으로 접속하기 위한 접속 라인이, 해당 전원 전위층의 바로 윗쪽 영역에서는 상기 복수의 도체층 중 가장 아래의 층 이외의 도체층에 의해 형성된다.
또한, 상기 광 인코더용 집적 회로에서는, 상기 접속 라인과 교차하는 영역에서의 상기 전원 전위층의 폭은, 그 외의 영역의 폭보다 좁은 것이 적합하다.
〈제1 실시예〉
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 인코더용 집적 회로에 포함되는 신호 처리 회로의 수광 소자 어레이(18)측의 경계 영역(즉, 도 6의 영역 L에 상당하는 부분)을 확대하여 도시한 주요부 평면도이고, 또한 도 2는 도 1의 B-B 단면도이다. 또, 본 실시예에 따른 광 인코더용 집적 회로는, 상기 영역 L 이외의 부분에서는 상술한 것과 마찬가지로 구성할 수 있다. 따라서, 이하의 설명에서는 이들 마찬가지의 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙여, 이들에 대한 중복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 제1 도체층(36) 및 제2 도체층(38)의 접속 형태 자체는 도 9 및 도 10에 도시한 것과 마찬가지지만, 이 영역의 전원 전위층(32a)의 폭 Wd1을 다른 부분의 폭 Wd0보다 가늘게 하여, 제1 도체층(36)이 전원 전위층(32a) 상에 오버랩하는 것을 회피하고 있는 점이 서로 다르다. 즉, 본 실시예에서는 전원 전위층(32a)의 바로 윗쪽 영역(54)(도 2)에는 복수의 도체층 중 가장 아래의 층(본 실시예에서는 제1 도체층(36))을 배치하지 않고, 이 바로 윗쪽 영역(54)에서 전원 전위층(32a)을 교차하는 접속 라인(34)으로서는, 가장 아래의 층 이외의 층(본 실시예에서는 제2 도체층(38))을 이용하고 있다. 이와 같이 본 실시예에서는, 전원 전위층(32a)과 접속 라인(34)을 될 수 있는 한 멀리함으로써, 이들 사이의 부유 용량을 작게 하여, 전원 전위층(32a)으로부터 이 부유 용량을 통하여 접속 라인(34)에 노이즈가 혼입되는 것을 억제하고 있는 것이다.
그리고, 본 실시예에서는 전원 전위층(32a)의 폭 Wd1을 접속 라인(34)이 교차하는 영역에서, 그 밖의 부분(즉, 교차하지않는 영역)의 폭 Wd0보다 가늘게 하고 있다. 이에 의해, 전원 전위층(32a)과 접속 라인(34)(이 경우에는 제2 도체층(38))과의 오버랩 영역을 좁게 하여 부유 용량을 더욱 작게 하고, 전원 전위층(32a)으로부터 접속 라인(34)에의 노이즈의 혼입의 한층 더한 억제를 도모하고 있다.
〈제2 실시예〉
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 인코더용 집적 회로에 포함되는 신호 처리 회로의 수광 소자 어레이(18)측의 경계 영역(즉, 도 6의 영역 L에 상당하는 부분)을 확대하여 도시한 주요부 평면도이고, 또한 도 4는 도 3의 C-C 단면도이다. 또, 본 실시예에 따른 광 인코더용 집적 회로도, 상기 영역 L 이외의 부분에서는 상기 제1 실시예와 마찬가지로 구성할 수 있다. 따라서, 이하의 설명에서는 이들과 마찬가지의 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙여, 이들에 대한 중복 설명은 생략한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제1 도체층(36) 및 제2 도체층(38)의 접속 자체는도 1, 2에 도시한 것과 동일하지만, 이들 접속 구성을 수광 소자 어레이(18)측에 슬라이드한 위치에 형성한 점이 다르다. 그리고, 본 실시예에서도, 전원 전위층(32b)의 바로 윗쪽 영역(56)에는 복수의 도체층 중 가장 아래의 층(본 실시예에서는 제1 도체층(36))을 배치하지 않고, 이 바로 윗쪽 영역(56)에서 전원 전위층(32b)을 교차하는 접속 라인(34)으로서는, 가장 아래의 층 이외의 층(본 실시예에서는 제2 도체층(38))을 이용하고 있다. 이와 같이 본 실시예에서도, 전원 전위층(32b)과 접속 라인(34)을 될 수 있는 한 멀리함으로써, 이들 사이의 부유 용량을 작게 하여, 전원 전위층(32b)으로부터 이 부유 용량을 통하여 접속 라인(34)에 노이즈가 혼입되는 것을 억제하고 있는 것이다.
또한, 본 실시예에서는 전원 전위층(32b)을 접속 라인(34)과 교차하는 부분에서만 절결하고, 그 부분의 전원 전위층(32b)의 폭 Wd2를 그 밖의 부분(즉, 교차하지 않는 영역)의 폭 Wd0보다 가늘게 하고 있다. 이에 의해, 전원 전위층(32b)과 접속 라인(34)(이 경우에는 제2 도체층(38))과의 오버랩 영역을 좁게 하여 부유 용량을 보다 작게 하고, 전원 전위층(32a)으로부터 접속 라인(34)의 노이즈의 혼입의 한층 더한 억제를 도모하고 있다.
이상, 본 발명이 적합한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 상기 실시예에서는 어느 것이나, 접속 라인으로서 이용되는 도체층이 두 개인 경우에 대해서 설명했지만, 이에 한정되는 것이 아니라, 그 도체층이 세 개 이상인 경우에도 마찬가지의 방법을 적용할 수 있다. 또한, 접속 라인의 수나 도체층끼리의 접속 구성에 상관없이, 적어도 전원 전위층보다 상측의 층으로서 복수의 도체층이 형성되어 전원 전위층을 교차하는 접속 라인으로서 그 도체층 중 적어도 하나를 이용하는 타입의 집적 회로이면, 본 발명에 따른 구성을 채용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수광 소자와 그 신호 처리부를 접속하는 접속 라인이 전원 전위층을 교차하는 부분에서, 전원 전위층과 접속 라인과의 사이의 부유 용량을 보다 작게 할 수 있으므로, 전원 전위층으로부터 접속 라인에 전원 노이즈가 혼입되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 광 인코더의 위치 검출 정밀도의 향상 또는 신호 처리부나 수광 소자의 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.

Claims (2)

  1. 수광 소자의 검출 신호로부터 위치 검출 신호를 생성하는 신호 처리부와,
    적어도 상기 신호 처리부와 수광 소자와의 사이에 형성되며 전원 전위로 풀업되는 띠 형상의 전원 전위층과,
    상기 전원 전위층보다 상측에 형성되는 도체층으로서 각각이 서로 다른 층에 형성되는 복수의 도체층
    을 구비하고,
    상기 전원 전위층 위를 교차하여 수광 소자와 상기 신호 처리부를 전기적으로 접속하기 위한 접속 라인이, 해당 전원 전위층의 바로 윗쪽 영역에서는 상기 복수의 도체층 중 가장 아래의 층 이외의 도체층에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광 인코더용 집적 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접속 라인과 교차하는 영역에서의 상기 전원 전위층의 폭은, 그 외의 영역의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 광 인코더용 집적 회로.
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