[发明专利]一种高精度鉴相型容栅传感器的制作原理及方法

说明书

本发明属容栅传感器制作技术。

鉴相型容栅传感器测量精度主要由测量电路细分数和容栅传感器栅条节距决定。在电路细分数一定的条件下，要提高鉴相型容栅传感器测量精度和分辨率，只有同时缩小容栅传感器的主栅和副栅节距。目前大量用在电子数显卡尺、电子数显百分表等产品上的鉴相型容栅传感器其栅条节距为5.08mm，电路细分数为512，测量分辨率为0.009921875mm，测量示值误差为0.02-0.03mm。本发明的目的是利用原低分辨率、低测量精度、低成本的集成电路芯片，做出高精度的容栅传感器，并应用于电子千分表等产品上。

本发明的主要特征是，选取制作主栅和副栅的节距为原集成电路内部节距的五分之一并利用原集成电路内部闲置不用的乘2功能实现液晶显示。原节距为5.08mm、电路细分数为512，显示分辨率为0.01mm，测量分辨率为0.009921875mm。改进后的节距为1.016mm，显示分辨率提高到0.001mm，测量分辨率提高到0.001984375mm，测量示值误差提高到0.004--0.006mm。由于副栅栅条间距为节距的八分之一，这样副栅栅条间距为0.127mm，如此细的栅条就不能用电路板金属化过孔的工艺方法来实现副栅发射极栅条与八路驱动信号连接线之间的连接。本发明在制作工艺上，采用压焊过线的方法来实现副栅发射极栅条与八路驱动信号连接线之间的连接。这样制作简单、成本低、成品率高，可用价低的双面电路板制作也可用陶瓷等其它材料制作。

利用本发明制作的容栅传感器结构从附图中给出：

图1为容栅传感器副栅示意图

图2为容栅传感器主栅示意图

图3为副栅压焊过线部分剖示图

附图所列序号分别为：(1)接收极板、(2)发射极栅条、(3)金属化过孔、(4)八路驱动信号连接线、(5)八路驱动信号连接线焊盘、(6)发射极栅条焊盘、(7)副栅节距、(8)压焊过线、(9)副栅接地极板、(10)主栅栅条、(11)反射极板、(12)主栅节距、(13)主栅接地极板、(14)副栅基板、(15)压焊过线部分的封装条。

图1所示为：金属化过孔(3)与副栅的八路驱动信号连接线(4)相连，八路驱动信号连接线(4)与发射极栅条(2)分成两部分，分别排列在接收极板(1)两侧。每侧发射极栅条(2)以四条为一组通过压焊过线(8)与八路驱动信号连接线(4)中的四路相接，两相邻栅条间的距离为0.254mm，接收极板(1)左右两侧的发射极栅条(2)纵向排列的起始点距离相差0.127mm。由于副栅节距(7)与主栅节距(12)相同(为1.016mm)，并且主栅栅条(10)排列在反射极板(11)两侧，所以在一个节距内包含了八条发射极栅条(2)，这八条发射极栅条(2)分别与八路驱动信号连接线(4)相连，成为一组八路驱动信号栅条。由于这八路驱动信号栅条在同一节距内且发射极栅条(2)间无地线隔离层，使得传感器体积大大减小。

副栅节距(7)与主栅节距(12)相同为1.016mm，是原容栅传感器用集成电路内部节距5.08mm的五分之一，发射极栅条(2)的宽度是0.127mm。

发射极栅条(2)排列的方式可以排列在接收极板(1)的两侧，也可以全部排列在接收极板(1)的一侧。

从图2所示可以看出：主栅由主栅栅条(10)、反射极板(11)、主栅接地极板(13)组成，主栅栅条(10)排列在反射极板(11)两边并连接成一体。主栅栅条(10)与反射极板(11)都为周期性排列，间距为1.016mm。

由图3所示：副栅基板(14)上的发射极栅条(2)与八路驱动信号连接线(4)之间的电连接是通过压焊过线(8)来实现的。压焊过线(8)的一端利用超声压焊机压焊在发射极栅条焊盘(6)上，另一端压焊在八路驱动信号连接线焊盘(5)上，整个压焊过线区用软封黑胶封装成封装条(15)并在高温下固化。

本发明的优点在于：

1、主栅、副栅节距只有原集成电路内部节距的五分之一，这样既提高了容栅传感器的精度和分辨率，又减少了制作难度，副栅栅条很容易在普通双面电路板上制作，产品成本低。

2、副栅的八路驱动信号栅条排列在同一节距内，栅条间无地线隔离层，可使传感器体积减小，适合制作电子千分表等小体积量具、量仪。

3、工艺简单易行，制作成本低，成品率高，体积小，重量轻，使产品在市场上更有竟争力。