[实用新型]一种多层电极位移传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测量直线位移与角位移的传感器，尤其涉及具有栅状电极的电容栅位移传感器和电感栅位移传感器。

背景技术

栅状电极位移传感器具有体积小、功耗低、可长程测量等优点，在位移检测中得到了广泛的应用。栅状电极位移传感器的分辨率取决于相邻栅极的间距。以电容栅传感器为例，通常的8路驱动鉴相式电容栅传感器的分辨率为0.01mm，相邻发射电极栅条的线间距为0.635mm，线宽0.508mm，缝宽0.127mm，一组栅极为8根，实际传感器用多组栅极并联，组间距为5.08mm，将各组中相同相位的电极互联，目前常规是用印刷线路板(PCB板)双面布线的方法通过金属化小孔来实现。用现有的8路驱动鉴相式IC，电容栅传感器若要达到0.001mm或更高的分辨率，则相邻发射电极的间距应减小到0.0635mm，线宽0.0508mm、缝宽0.0127mm，或更小。若还以PCB板双面布线的方法来实现，光刻工艺的实现会有困难；即使光刻可实现，但是要将多条同相位的发射电极相互连通，在如此细的走线上过孔连接就很困难，通常的PTH法(在印刷线路板上钻孔再金属化小孔)是不可能实现，用新近的多层印刷线路板技术IVH法(在未硬化的基板上光刻小孔并填充导电材料再将基板与铜箔层压成复合板)以及B²IT法(在铜箔上印导电桩，待干燥后再与未硬化的基板层压使导电桩穿透基板连通到另一铜箔)来制备0.001mm分辨率的栅片也非常困难。以覆铜板为基材制备栅状电极位移传感器，另一个问题是覆铜板表面平整度也是不够理想；再一个问题是所用的覆铜板基材不可避免地包含有环氧、酚醛等树脂材料，这些材料热膨胀系数大，且易吸潮，使得制成的栅片尺寸稳定性差，致使以覆铜板基材制备传感器的精度、稳定性、可靠性上都难以达到高水准。其他具有栅状电极的位移传感器，如电感栅位移传感器，在制备高密度栅状电极时，也存在上述相同题。

随着半导体技术和平板显示器技术的发展，目前的光刻技术在玻璃基片上、陶瓷基片上、硅基片上蚀刻细密栅状电极，制备0.001mm或以上分辨率的栅极传感器，将栅状电极刻细到线宽0.0508mm、缝宽0.0127mm或以下是完全没有问题，问题是如何将多条同相位的细密发射电极相互连通。专利号为93118916.0、名称为“高分辨率鉴相式电容栅位移传感器”的发明专利说明书里揭示了一种在陶瓷或玻璃基片上制备电容栅传感器栅片的叠层法，一定程度上把栅作得更细了。该方法是先在陶瓷或玻璃基片上蒸镀金属层并做出栅条，再在金属层上制备绝缘层并在绝缘层上开窗口，最后在绝缘层上蒸镀第二金属层来连接同相位的栅条，这种一层叠一层的制备方法类似于在硅片上制备多层电路的IC工艺，需要进行多次对位光刻，第一次光刻细栅不困难，第二次光刻窗口必需对位(窗口对准细栅)，发射电极栅愈细，对位精度要求愈高，这需要有昂贵的精密对位光刻机，使得叠层法难以扩广应用；叠层法的另一个缺点是两个蒸镀金属层通过窗口的电气连接常常不可靠，补救的办法是在制成的产品的每一个电气连接窗口处再施加压力，这样做了之后，可以使一些不导通的点导通，但也不能完全解决可靠性问题。

专利号为02140491.7、名称为“一种电容栅位移传感器及其制备方法”的发明专利说明书里揭示了一种由双层玻璃基片制备的电容栅传感器栅片。该方法是先分别在两片玻璃基片的导电层上蚀刻出栅条，再在一基片的8N条发射电极栅均分别用一引线连到8N个导通盘，另一基片上有对应的导通盘串连成8串，导通盘中定点分布有导电料，用粘胶对位粘合两个基片，使同相位N条发射电极栅互连导通。双层玻璃的方法虽然是将成熟的液晶显示器制备工艺技术，移植到栅状电极的位移传感器的制备上，让栅状电极的位移传感器适于工业化生产。液晶显示器制备工艺中，导电膜玻璃基片上0.001mm分辨率的栅条的蚀刻是完全没有问题，但上下玻璃电极导通盘间的导电料是靠印刷法印制而成的，上下两片玻璃上存在不允许导通的交叉走线，导电料印刷得不够精准会导致不应导通的交叉走线误导通，在栅状电极细密到一定程度时，靠印刷法印制的导电料的尺寸，仍是不能很好地满足栅状电极细密化的要求。