一種多層電極位移傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量直線位移與角位移的傳感器，尤其涉及具有柵狀電極的電容柵位移傳感器和電感柵位移傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]柵狀電極位移傳感器具有體積小、功耗低、可長(zhǎng)程測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，在位移檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。柵狀電極位移傳感器的分辨率取決于相鄰柵極的間距。以電容柵傳感器為例，通常的8路驅(qū)動(dòng)鑒相式電容柵傳感器的分辨率為0.01_，相鄰發(fā)射電極柵條的線間距為0.635mm，線寬0.508mm，縫寬0.127mm，一組柵極為8根，實(shí)際傳感器用多組柵極并聯(lián)，組間距為5.08mm，將各組中相同相位的電極互聯(lián)，目前常規(guī)是用印刷線路板(PCB板)雙面布線的方法通過(guò)金屬化小孔來(lái)實(shí)現(xiàn)。用現(xiàn)有的8路驅(qū)動(dòng)鑒相式1C，電容柵傳感器若要達(dá)到0.0Olmm或更高的分辨率，則相鄰發(fā)射電極的間距應(yīng)減小到0.0635mm，線寬0.0508mm、縫寬0.0127_，或更小。若還以PCB板雙面布線的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，光刻工藝的實(shí)現(xiàn)會(huì)有困難；即使光刻可實(shí)現(xiàn)，但是要將多條同相位的發(fā)射電極相互連通，在如此細(xì)的走線上過(guò)孔連接就很困難，通常的PTH法(在印刷線路板上鉆孔再金屬化小孔)是不可能實(shí)現(xiàn)，用新近的多層印刷線路板技術(shù)IVH法(在未硬化的基板上光刻小孔并填充導(dǎo)電材料再將基板與銅箔層壓成復(fù)合板)以及B2IT法(在銅箔上印導(dǎo)電粧，待干燥后再與未硬化的基板層壓使導(dǎo)電粧穿透基板連通到另一銅箔)來(lái)制備0.0Olmm分辨率的柵片也非常困難。以覆銅板為基材制備柵狀電極位移傳感器，另一個(gè)問(wèn)題是覆銅板表面平整度也是不夠理想；再一個(gè)問(wèn)題是所用的覆銅板基材不可避免地包含有環(huán)氧、酚醛等樹(shù)脂材料，這些材料熱膨脹系數(shù)大，且易吸潮，使得制成的柵片尺寸穩(wěn)定性差，致使以覆銅板基材制備傳感器的精度、穩(wěn)定性、可靠性上都難以達(dá)到高水準(zhǔn)。其他具有柵狀電極的位移傳感器，如電感柵位移傳感器，在制備高密度柵狀電極時(shí)，也存在上述相同題。
[0003]隨著半導(dǎo)體技術(shù)和平板顯示器技術(shù)的發(fā)展，目前的光刻技術(shù)在玻璃基片上、陶瓷基片上、硅基片上蝕刻細(xì)密柵狀電極，制備0.0Olmm或以上分辨率的柵極傳感器，將柵狀電極刻細(xì)到線寬0.0508mm、縫寬0.0127mm或以下是完全沒(méi)有問(wèn)題，問(wèn)題是如何將多條同相位的細(xì)密發(fā)射電極相互連通。專(zhuān)利號(hào)為93118916.0、名稱(chēng)為“高分辨率鑒相式電容柵位移傳感器”的發(fā)明專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)里揭示了一種在陶瓷或玻璃基片上制備電容柵傳感器柵片的疊層法，一定程度上把柵作得更細(xì)了。該方法是先在陶瓷或玻璃基片上蒸鍍金屬層并做出柵條，再在金屬層上制備絕緣層并在絕緣層上開(kāi)窗口，最后在絕緣層上蒸鍍第二金屬層來(lái)連接同相位的柵條，這種一層疊一層的制備方法類(lèi)似于在硅片上制備多層電路的IC工藝，需要進(jìn)行多次對(duì)位光刻，第一次光刻細(xì)柵不困難，第二次光刻窗口必需對(duì)位(窗口對(duì)準(zhǔn)細(xì)柵)，發(fā)射電極柵愈細(xì)，對(duì)位精度要求愈高，這需要有昂貴的精密對(duì)位光刻機(jī)，使得疊層法難以擴(kuò)廣應(yīng)用；疊層法的另一個(gè)缺點(diǎn)是兩個(gè)蒸鍍金屬層通過(guò)窗口的電氣連接常常不可靠，補(bǔ)救的辦法是在制成的產(chǎn)品的每一個(gè)電氣連接窗口處再施加壓力，這樣做了之后，可以使一些不導(dǎo)通的點(diǎn)導(dǎo)通，但也不能完全解決可靠性問(wèn)題。
[0004]專(zhuān)利號(hào)為02140491.7、名稱(chēng)為“一種電容柵位移傳感器及其制備方法”的發(fā)明專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)里揭示了一種由雙層玻璃基片制備的電容柵傳感器柵片。該方法是先分別在兩片玻璃基片的導(dǎo)電層上蝕刻出柵條，再在一基片的8N條發(fā)射電極柵均分別用一引線連到SN個(gè)導(dǎo)通盤(pán)，另一基片上有對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通盤(pán)串連成8串，導(dǎo)通盤(pán)中定點(diǎn)分布有導(dǎo)電料，用粘膠對(duì)位粘合兩個(gè)基片，使同相位N條發(fā)射電極柵互連導(dǎo)通。雙層玻璃的方法雖然是將成熟的液晶顯示器制備工藝技術(shù)，移植到柵狀電極的位移傳感器的制備上，讓柵狀電極的位移傳感器適于工業(yè)化生產(chǎn)。液晶顯示器制備工藝中，導(dǎo)電膜玻璃基片上0.0Olmm分辨率的柵條的蝕刻是完全沒(méi)有問(wèn)題，但上下玻璃電極導(dǎo)通盤(pán)間的導(dǎo)電料是靠印刷法印制而成的，上下兩片玻璃上存在不允許導(dǎo)通的交叉走線，導(dǎo)電料印刷得不夠精準(zhǔn)會(huì)導(dǎo)致不應(yīng)導(dǎo)通的交叉走線誤導(dǎo)通，在柵狀電極細(xì)密到一定程度時(shí)，靠印刷法印制的導(dǎo)電料的尺寸，仍是不能很好地滿(mǎn)足柵狀電極細(xì)密化的要求。
[0005]專(zhuān)利號(hào)為200710128999.8、名稱(chēng)為“一種柵狀電極位移傳感器”的發(fā)明專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)，揭示了一種將玻璃基片上制備的單層高密度柵狀電極，用柔性印刷線路板(FPC)將柵狀電極引出線再引出到玻璃基片之外，利用柔性印刷線路板或外部印刷線路板的金屬化小孔來(lái)交叉導(dǎo)通，在玻璃基片上制備電容柵傳感器柵片的技術(shù)方案。此種方案非常有效，F(xiàn)PC金屬化小孔技術(shù)成熟，F(xiàn)PC與導(dǎo)電玻璃基片壓接技術(shù)也是成熟，但這種方法的問(wèn)題是，起將玻璃基片上的柵狀電極引出和導(dǎo)通作用的FPC需要展開(kāi)到比制備柵狀電極的玻璃基片更大的尺寸，需要更多的空間；更大的問(wèn)題在于，起將玻璃基片上的柵狀電極引出作用的柔性FPC容易產(chǎn)生形變，在制備圓盤(pán)狀等二維柵狀電極時(shí)，柔性FPC上的端子與剛性玻璃基片上的端子對(duì)位非常困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型就是為了克服以上的不足，提出了一種以硬性的PCB代替柔性的FPC，直接以印刷線路板與玻璃基片緊貼，將柵狀電極連接到PCB上，在PCB上實(shí)現(xiàn)各組中相同相位的電極互聯(lián)，同時(shí)解決引出線與柵狀電極的對(duì)位問(wèn)題，特別是圓盤(pán)二維柵狀電極引出線的對(duì)位問(wèn)題，使電容柵或電感柵等高密度柵狀電極位移傳感器變得更加緊湊、穩(wěn)定、可靠。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:在發(fā)射電極基片上蝕刻出柵狀電極位移傳感器的發(fā)射電極組，在PCB板上蝕刻出柵狀發(fā)射引出電極組，并且讓發(fā)射電極基片上各發(fā)射電極引出端位的排列位置與PCB板上引出電極導(dǎo)通端位的排列位置是相同的，將PCB板各條引出電極導(dǎo)通端位分別與發(fā)射電極基片上各發(fā)射電極引出端位一一對(duì)準(zhǔn)，用異方導(dǎo)通層將PCB板各引出電極導(dǎo)通端位分別與發(fā)射電極基片各發(fā)射電極引出端位一一連通。異方導(dǎo)通層是由導(dǎo)電顆粒和粘接劑混合而成，在垂直于基片的方向具有電導(dǎo)通能力，在平行于基片的方向不具導(dǎo)通能力，異方導(dǎo)通層內(nèi)的粘接劑同時(shí)將PCB板與玻璃基片相粘接。這樣，玻璃基片上的各條發(fā)射電極通過(guò)異方導(dǎo)通層被引出到PCB板上，通過(guò)多層的印刷線路板將各條同相位的發(fā)射電極相互連通，由此制成柵狀電極位移傳感器。
[0008]為了柵狀發(fā)射傳輸電極引出的可靠性，就要發(fā)射電極基片發(fā)射電極引出端位與PCB板引出電極導(dǎo)通端位的重疊面積夠大，必要時(shí)可在發(fā)射電極基片和PCB板上將各條電極的間距做適當(dāng)展寬。
[0009]本實(shí)用新型的方法，既適于制備上述直線位移傳感器，也適于制備角位移傳感器；既適合電容柵位移傳感器，又適合電感柵位移傳感器，也適合其他柵狀電極傳感器。
[0010]本實(shí)用新型的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下的技術(shù)方案予以解決:
[0011]一種多層電極位移傳感器，主要包括柵狀發(fā)射電極組、柵狀耦合電極、接收電極和偵測(cè)電路；所述位移傳感器具有發(fā)射電極基片，耦合電極基片和過(guò)線板；所述柵狀發(fā)射電極組和接收電極制備在發(fā)射電極基片的同一表面上，各柵狀發(fā)射電極分別具有發(fā)射電極引出端位；所述柵狀耦合電極制備在耦合電極基片上，耦合電極將發(fā)射電極組上的電信號(hào)傳遞到接收電極上；所述過(guò)線板是制備有發(fā)射引出電極組和發(fā)射電極導(dǎo)通端位組的雙層或多層印刷線路板(PCB板)，發(fā)射引出電極組和發(fā)射電極導(dǎo)通端位組制備在過(guò)線板的不同層上，發(fā)射電極導(dǎo)通端位組制備在過(guò)線板的一個(gè)表面上，每條發(fā)射引出電極與發(fā)射電極導(dǎo)通端位組中同相位的發(fā)射電極導(dǎo)通端位都通過(guò)導(dǎo)通孔相連通，各條發(fā)射引出電極依次與發(fā)射電極導(dǎo)通端位組中不同相位的發(fā)射電極導(dǎo)通端位連通；過(guò)線板與發(fā)射電極基片層疊在一起，過(guò)線板上制備有發(fā)射電極導(dǎo)通端位組的表面，與發(fā)射電極基片上制備有柵狀發(fā)射電極組的表面相向靠緊而對(duì)，所述過(guò)線板上的各發(fā)射電極導(dǎo)通端位分別與所述發(fā)射電極基片上的各發(fā)射電極引出端位的排列位置相同并具有相互重疊的區(qū)域，過(guò)線板上各發(fā)射電極導(dǎo)通端位與發(fā)射電極基片上各發(fā)射電極引出端位一一對(duì)準(zhǔn)搭接連通；所述耦合電極基片與所述發(fā)射電極基片相互隔離、相對(duì)而置，并且可相對(duì)移動(dòng)。
[0012]本實(shí)用新型的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下的技術(shù)方案進(jìn)一步予以解決:
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)具體方面，所述過(guò)線板上制備有發(fā)射電極導(dǎo)通端位組區(qū)域的表面上未設(shè)置阻焊層。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)具體方面，所述發(fā)射電極基片上設(shè)置有連接接收電極的接收電極引出端位，所述過(guò)線板上設(shè)置有相互連接的接收電極導(dǎo)通端位和接收發(fā)射引出電極，接收電極導(dǎo)通端位和所述發(fā)射電極導(dǎo)通端位