(57)【要約】【課題】クロストークを低減させることが可能な誘導型位置検出装置を提供する。【解決手段】誘導型位置検出装置１は、センサヘッド５を構成するシリコン基板５０の表面５９を利用して、センサヘッド５を測定軸ｘ方向にスケール３上を摺動させて、位置検出をする。センサヘッド５は、凹部６０に送信巻線や受信巻線５３，５４が形成されたシリコン基板５０を、磁性ガラスからなる支持基板５１で支持した構造を有する。上記巻線の端子（例えば端子５３Ｔ２）上に埋込導電部６９，７９が配置されている。これらの導電部６９，７９を利用して、支持基板５１の他方の面７５上に配置された配線５５と、上記端子との接続をしている。【選択図】  図４
2004245739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケール側巻線を含むスケールと、前記スケール側巻線と磁束結合が可能なセンサ側巻線およびこれの端子を含むと共に前記スケールに対して相対移動可能に対向配置されたセンサヘッドと、を備えた誘導型位置検出装置であって、
前記センサヘッドは、
前記センサ側巻線および前記端子が配置されたシリコン基板と、
前記シリコン基板を支持する箇所となる一方の面およびこの面の反対側にある他方の面を含むと共に第１スルーホールが前記端子上に形成されている支持基板と、
前記第１スルーホールに埋め込まれて前記端子上に位置すると共に前記端子と接続された第１埋込導電部と、
前記支持基板の前記他方の面上に配置されると共に前記第１埋込導電部と接続された配線と、
を備えたことを特徴とする誘導型位置検出装置。
【請求項２】
前記シリコン基板は、底面と側面を有する凹部が形成された表面を含むと共に前記凹部内に前記センサ側巻線が、前記底面、前記側面および前記表面により構成される面上に前記端子が、それぞれ配置されていることを特徴とする請求項１記載の誘導型位置検出装置。
【請求項３】
前記センサヘッドが前記シリコン基板の前記表面を利用して前記スケール上を摺動して前記相対移動することを特徴とする請求項２記載の誘導型位置検出装置。
【請求項４】
前記端子は前記凹部の前記底面上に配置されており、
前記シリコン基板には前記端子上に位置する第２スルーホールが形成されており、
前記センサヘッドは前記第２スルーホールに埋め込まれて前記端子上に位置すると共に前記端子と前記第１埋込導電部とを接続する第２埋込導電部を備えることを特徴とする請求項２または３記載の誘導型位置検出装置。
【請求項５】
前記端子は前記センサ側巻線の中央部に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導型位置検出装置。
【請求項６】
前記シリコン基板は凸部が形成された裏面を含み、
前記センサヘッドが前記凸部を利用して前記スケール上を摺動して前記相対移動することを特徴とする請求項２記載の誘導型位置検出装置。
【請求項７】
前記支持基板は磁性ガラスを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の誘導型位置検出装置。
【請求項８】
前記支持基板の前記他方の面上に配置されると共に前記配線と接続された電子部品を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の誘導型位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノギスやマイクロメータに代表される小型の測定工具、リニアエンコーダおよびセンサ機器に応用される、電磁結合を利用して位置検出を行う誘導型位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から直線変位や角度変位などの精密な測定にエンコーダ（位置検出装置）が利用されている。エンコーダは、スケールおよびこれと所定のギャップを設けて対向配置されたセンサヘッドにより構成され、スケールに対してセンサヘッドを相対移動させてセンサヘッドの位置を検出することにより変位を測定する。エンコーダには様々なタイプがあり、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）を利用してシリコン基板の表面に形成された凹部に受光素子が配置されたセンサヘッドを備える光学式エンコーダがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、センサヘッドとスケールとのギャップを確保しつつセンサヘッドがスケール上を移動可能にするために、センサヘッドにダイヤモンドライクカーボンを含む摺動膜を設けた構造を有する静電容量式エンコーダがある（例えば、特許文献２参照）。この構造では、センサヘッドを摺動させることにより、センサヘッドがスケール上を移動する。
【０００４】
さらに、結合ループ（磁束結合巻線）を所定ピッチで配列したスケールと、このスケールに対して相対移動可能に対向配置されると共に結合ループと電磁結合する送信巻線および受信巻線が配置された読み出しヘッド（センサヘッド）と、により構成される誘導型エンコーダ（例えば、特許文献３参照）もある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３３４１０号公報（［００２４］〜［００２６］、図１１Ａ、図１１Ｂ）
【特許文献２】
特開２００１−１８３１６３号公報（［００１１］〜［００１３］、図１）
【特許文献３】
特開平１０−３１８７８１号公報（［００２４］〜［００４３］、図３、図４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
誘導型エンコーダのセンサヘッドには、巻線（送信巻線や受信巻線）を、変位量演算等のための電子回路と接続するための配線が設けられている。この配線が巻線と電磁結合すると巻線と配線との間でクロストークが発生する。クロストークはオフセットの原因となり、これにより位置検出の精度が低下する。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、クロストークの低減が可能な誘導型位置検出装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る誘導型位置検出装置は、スケール側巻線を含むスケールと、スケール側巻線と磁束結合が可能なセンサ側巻線およびこれの端子を含むと共にスケールに対して相対移動可能に対向配置されたセンサヘッドと、を備えた誘導型位置検出装置であって、センサヘッドは、センサ側巻線および端子が配置されたシリコン基板と、シリコン基板を支持する箇所となる一方の面およびこの面の反対側にある他方の面を含むと共に第１スルーホールが端子上に形成されている支持基板と、第１スルーホールに埋め込まれて端子上に位置すると共に端子と接続された第１埋込導電部と、支持基板の他方の面上に配置されると共に第１埋込導電部と接続された配線と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る誘導型位置検出装置によれば、スケール側巻線と磁束結合が可能なセンサ側巻線をシリコン基板に配置し、このシリコン基板を支持基板で支持する構造のセンサヘッドを備える。センサ側巻線の端子上には、支持基板を貫通する第１埋込導電部が配置されている。第１埋込導電部によって、支持基板の面のうちシリコン基板を支持する面（一方の面）の反対側にある面（他方の面）上に配置された配線と、センサ側巻線の端子と、が電気的に接続されている。したがって、本発明によれば、支持基板の面のうちシリコン基板を支持する面の反対側にある面上、つまりセンサ側巻線から比較的遠くになる面上で配線の引きまわしができるため、配線を流れる電流により発生する磁束がセンサ側巻線に結合するのを抑えることができる。
【００１０】
本発明に係る誘導型位置検出装置において、シリコン基板は、底面と側面を有する凹部が形成された表面を含むと共に凹部内にセンサ側巻線が、底面、側面および表面により構成される面上に端子が、それぞれ配置されているようにしてもよい。これによれば、センサ側巻線がシリコン基板の凹部内に配置された構造となる。つまり、シリコン基板がセンサ側巻線を収容する容器として機能するため、コンパクトな構造でセンサ側巻線の保護を図ることができる。
【００１１】
本発明に係る誘導型位置検出装置において、センサヘッドがシリコン基板の表面を利用してスケール上を摺動して相対移動するようにしてもよい。これによれば、センサヘッドに摺動部を新たに設ける必要がなくなる。
【００１２】
本発明に係る誘導型位置検出装置において、端子は凹部の底面上に配置されており、シリコン基板には端子上に位置する第２スルーホールが形成されており、センサヘッドは第２スルーホールに埋め込まれて端子上に位置すると共に端子と第１埋込導電部とを接続する第２埋込導電部を備えるようにしてもよい。
【００１３】
これによれば、センサ側巻線の端子を凹部の底面上に配置しているので、センサ側巻線とこれの端子との距離を短く、つまりこれらを接続する接続線を短くすることができる。よって、この接続線とセンサ側巻線との間のクロストークを低減することができる。
【００１４】
本発明に係る誘導型位置検出装置において、端子はセンサ側巻線の中央部に配置されているようにしてもよい。
【００１５】
これによれば、誘導型位置検出装置の作製の際にセンサヘッドがスケールに対してミスアライメントされることにより、センサ側巻線のうち一方の端部がスケールに近づき、他方の端部がスケールから遠ざかることがあっても、センサ側巻線が中央部に配置された端子を中心として対称的に配置されているので、端子とスケールとの距離の変動を小さくできる。このため、センサ側巻線からの信号は常に平均化されて信号の強度が安定化される。また、組み立て後の実際の測定時においてミスアライメントが発生したとしても上記と同様の効果が得られる。以上説明したように、ミスアライメントが発生しても、端子とスケールとの距離が設計値と大きく異なることが原因となる誘導型位置検出装置の特性変化が発生しないので、誘導型位置検出装置の信頼性を向上させることができる。
【００１６】
本発明に係る誘導型位置検出装置において、シリコン基板は凸部が形成された裏面を含み、センサヘッドが凸部を利用してスケール上を摺動して相対移動するようにしてもよい。
【００１７】
これによれば、センサ側巻線とスケール側巻線とのギャップを小さくしながらも、スケールとセンサヘッドとのギャップをある程度確保できる。したがって、センサ側巻線やスケール側巻線などの破損を発生させることなく、センサヘッドで検出する信号の強度を高くすることができる。
【００１８】
本発明に係る誘導型位置検出装置において、支持基板は磁性ガラスを含むようにしてもよい。
【００１９】
これによれば、配線とセンサ側巻線との間に磁性ガラス（強磁性体）を介在させることができる。したがって、配線とセンサ側巻線との間のクロストーク防止効果を高めることができる。また、漏洩磁束が少なくなることで凹部内の磁束密度が大きくなるので、センサヘッドで検出する信号の強度を高くできる。さらに、これら二つの効果は支持基板を薄くしても達成できるので、センサヘッドの薄型化が可能となる。
【００２０】
本発明に係る誘導型位置検出装置において、支持基板の他方の面上に配置されると共に配線と接続された電子部品を備えるようにしてもよい。これによれば、配線（薄膜）が設けられた支持基板に電子部品を実装しているので、センサヘッドの小型化が可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１は、第１実施形態に係る誘導型位置検出装置１の概略構成を示す斜視図である。まず、装置１の構成から説明する。誘導型位置検出装置１は誘導型エンコーダとも言い、スケール３とこれに対向して配置されたセンサヘッド５とから構成される。スケール３の長手方向が測定軸ｘである。センサヘッド５は、スケール３に対して所定ギャップをもって測定軸ｘ方向に移動可能に配置される。なお、センサヘッドが固定でスケールが移動する構成でもよい。すなわち、センサヘッドとスケールとは、互いに相対移動可能に配置されていればよい。
【００２２】
センサヘッド５は、スケール３側に位置するシリコン基板５０と、このシリコン基板５０をスケール３と反対側で支持する支持基板５１とを備える。シリコン基板５０のスケール３と対向する面側には、長手方向がｘ方向である矩形状の送信巻線５２（センサ側巻線の一例）が、その端子５２Ｔ１，５２Ｔ２と共に配線されている。送信巻線５２の隣には、受信巻線５３，５４（センサ側巻線の一例）が、巻線５３の端子５３Ｔ１，５３Ｔ２および巻線５４の端子５４Ｔ１，５４Ｔ２と共に配線されている。
【００２３】
これらの巻線５２，５３，５４の端子は、送信巻線５２や受信巻線５３，５４の一方の端部側に配置されている。これらの端子は図示しない配線を介して、変位を測定するための演算や制御などをするＩＣ回路７と接続されている。ＩＣ回路７はセンサヘッド５に配置されていてもよいし、これとは別の部品に取り付けられていてもよい。
【００２４】
一方、スケール３は、絶縁基板３１を備え、この基板３１のセンサヘッド５に対向する面３１Ａの側には、スケールピッチλでｘ方向に沿って多数の磁束結合巻線３３（スケール側巻線の一例）が配置されている。磁束結合巻線３３は、送信巻線５２と対向するように配置された第１結合ループ３５と、受信巻線５３，５４と対向するように配置された第２結合ループ３７とにより構成される。送信巻線５２、受信巻線５３，５４、これらの巻線の端子、磁束結合巻線３３などは、アルミニウム、銅、金などの電気抵抗が低い材料から構成される。
【００２５】
ここで、二つの受信巻線５３，５４について詳細に説明する。巻線５３，５４は互いに重なり合うように配置されている。これらを別々に表したものが図２である。受信巻線５３，５４は図１の第２結合ループ３７からの磁束の結合を空間変調するための波長λの正弦波状または矩形状をもって形成される。受信巻線５３，５４は互いにスケールピッチλの四分の一だけ位相をずらして配置されている。
【００２６】
受信巻線５３，５４はそれぞれ、実線で示す第１導体セグメント５６と、これと異なる層に形成された破線で示す第２導体セグメント５７と、これらのセグメントを接続する接続部５８とで構成される。一波長λ内に受信巻線５３は二つのループ５３Ａ，５３Ｂを構成し、受信巻線５４は二つのループ５４Ａ，５４Ｂを構成する。
【００２７】
上述した誘導型位置検出装置１の構成によれば、センサヘッド５の移動に伴って、受信巻線５３のループ５３Ａと第２結合ループ３７の間の電磁結合状態が変化すると共に、この変化と１８０度位相を異ならせて、ループ５３Ｂと第２結合ループ３７の間の電磁結合状態が変化する。これにより、センサヘッド５の移動に伴って受信巻線５３から正弦波状の変位信号が得られる。受信巻線５４においても受信巻線５３と同様であり、λ／４だけ位相がずれた正弦波状の変位信号が得られる。また、この他に受信巻線を３つ備えて、１／３ずつ位相がずれたいわゆる３相タイプのものや、またはそれ以上多相の受信巻線構成も可能である。
【００２８】
次に、誘導型位置検出装置１の断面構造を説明する。図３は図１のＩＩＩ（ａ）−ＩＩＩ（ｂ）の断面図であり、図４は図１のＩＶ（ａ）−ＩＶ（ｂ）の断面図である。図１〜図４を参照して、まず、スケール３の断面構造から説明する。絶縁基板３１は、例えばガラスにより構成されている。磁束結合巻線３３を覆うように、絶縁基板３１上には、シリコン酸化膜またはポリイミド膜等の絶縁膜３９が形成されている。
【００２９】
一方、センサヘッド５の断面構造は以下の通りである。シリコン基板５０の表面５９には、周縁部を残して凹部６０が形成されている。凹部６０の開口がスケール３側を向いている。センサヘッド５がシリコン基板５０の表面５９を利用してスケール３上を摺動することにより、センサヘッド５はスケール３上をｘ方向に沿って移動する。
【００３０】
凹部６０は底面６１と側面６２とで構成され、底面６１上には、受信巻線５３，５４の第２導体セグメント５７、送信巻線５２および巻線５２，５３，５４の端子が形成されている。図４には、端子５３Ｔ２が表れている。送信巻線５２、第２導体セグメント５７および端子を覆うように、底面６１上にはシリコン酸化膜またはポリイミド膜等の絶縁膜６３が形成されている。絶縁膜６３上には受信巻線５３，５４の第１導体セグメント５６が形成され、これを覆うように絶縁膜６３上にはシリコン酸化膜またはポリイミド膜等の絶縁膜６５が形成されている。
【００３１】
以上から分かるように、センサ側巻線（送信巻線５２や受信巻線５３，５４）はシリコン基板５０の凹部６０内に配置され、これらの巻線の端子はシリコン基板５０の底面６１上に配置されていることになる。なお、第１実施形態によれば、シリコン基板５０がセンサ側巻線を収容する容器として機能するため、コンパクトな構造でセンサ側巻線の保護を図ることができる。詳細には、センサ側巻線がシリコン基板５０の凹部６０に埋め込まれ、かつ最上層に位置する絶縁膜である絶縁膜６５が凹部６０内に配置されている。このため、センサヘッド５がスケール３上を摺動した際に絶縁膜６５がスケール３と接触することはなく、したがってセンサ側巻線などが破損することはない。
【００３２】
シリコン基板５０には、端子５３Ｔ２上に位置するスルーホール６７（第２スルーホールの一例）が形成されており、スルーホール６７には埋込導電部６９（第２埋込導電部の一例）が埋め込まれている。シリコン基板５０の裏面７１上に支持基板５１が取り付けられている。支持基板５１の一方の面７３は裏面７１と接しており、この面がシリコン基板５０を支持する箇所となる。
【００３３】
シリコン基板５０には凹部６０が形成されており、その補強のために支持基板５１を設けている。支持基板５１の材料は、例えば磁性ガラスである。磁性ガラスは磁性体としての性質を有するガラスであり、ガラスに例えば酸化テルビウム等に代表される希土類元素化合物を含めることにより作製することができる。支持基板５１は、シリコン基板５０を補強できる材料であれば、磁性ガラス以外（例えばガラス、セラミックス、絶縁性の軟磁性体）でもよい。
【００３４】
支持基板５１には、埋込導電部６９および端子５３Ｔ２上に位置するスルーホール７７（第１スルーホールの一例）が形成されている。スルーホール７７には、埋込導電部６９を介して端子５３Ｔ２と接続された埋込導電部７９（第１埋込導電部の一例）が埋め込まれている。スルーホール７７の径をスルーホール６７のそれよりも大きくすることにより、スルーホール７７の位置がスルーホール６７と多少ずれることがあっても、埋込導電部６９，７９同士の接続を確実にしている。ただし、スルーホール６７，７７の径が同等でもアライメント装置を用いることで埋込導電部６９，７９同士の接続が可能である。埋込導電部６９，７９は、アルミニウム、銅、金などの電気抵抗が低い材料から構成される。
【００３５】
支持基板５１の一方の面７３の反対側にある他方の面７５上には、埋込導電部７９と接続された配線５５が形成されている。なお、端子５３Ｔ２以外の端子についても、これらの端子上に配置された埋込導電部６９，７９を介して対応する配線と接続されている。
【００３６】
次に、誘導型位置検出装置１の動作について図１を参照して簡単に説明する。ＩＣ回路７の発生回路９で生成された送信用励振信号（単相交流）は配線５５から端子５２Ｔ１，５２Ｔ２を経由して送信巻線５２に送られる。これにより、ある時刻に着目すると、送信巻線５２には反時計回りに励振電流ｉ１が流れる。そして、この励振電流ｉ１により送信巻線５２から交番磁束が生成され、第１結合ループ３５と結合する。より具体的にいえば、送信巻線５２の測定軸ｘ方向の部分である巻線導体部５２Ａ，５２Ｂが、第１結合ループ３５を構成する巻線導体部３５Ａ，３５Ｂと平行に相対向して電磁結合する。これにより、第１結合ループ３５には誘導電流ｉ２が流れ、そして、電流ｉ３として第２結合ループ３７に流れる。これにより第２結合ループ３７から発生される交番磁束が受信巻線５３，５４に結合する。そして、図２で説明した正弦波状変位信号が受信信号として端子５３Ｔ１，５３Ｔ２，５４Ｔ１，５４Ｔ２から配線５５を介して、ＩＣ回路７の処理回路１１に送られる。処理回路１１はこれらの受信信号をサンプリングし、ディジタル値に変換してＩＣ回路７の演算制御回路１３に送る。演算制御回路１３では、このディジタル値を基にしてスケール３に対するセンサヘッド５の位置を演算する。なお、演算制御回路１３は発生回路９を制御する機能も有する。
【００３７】
以上説明したように第１実施形態によれば、図４に示すように、センサ側巻線（送信巻線や受信巻線５３，５４）の端子（端子５３Ｔ２など）上に埋込導電部６９を形成し、上記端子上に埋込導電部６９と接続する埋込導電部７９を形成し、この導電部７９が支持基板５１の他方の面７５上に配置した配線５５と接続するようにしている。すなわち、端子上に配置された埋込導電部６９，７９を利用して、端子と配線５５とを接続するようにしている。このため、配線５５の引きまわしを送信巻線５２や受信巻線５３，５４から比較的遠くに位置する他方の面７５で行うことができるので、配線５５を流れる電流により発生する磁束が送信巻線５２や受信巻線５３，５４に結合しにくく（または結合しないように）することができる。したがって、配線５５と送信巻線５２との間や配線５５と受信巻線５３，５４との間のクロストークを低減（又はなくすことが）できるので、位置検出の精度を向上させることが可能となる。
【００３８】
なお、端子と配線５５との接続に端子上に配置された埋込導電部６９，７９を利用するのは、送信巻線および受信巻線のうちいずれか一方のみでもよい。特に受信巻線においてクロストークの問題が大きいので、受信巻線にのみ適用してもよい。このことは、後で説明する第２，第３実施形態でも言えることである。
【００３９】
また、第１実施形態によれば、送信巻線５２や受信巻線５３，５４の端子をシリコン基板５０の表面５９ではなく、底面６１上に配置している。したがって、これらの巻線と端子を接続する接続線（例えば図４の接続線８１）を短くできるので、この接続線とセンサ側巻線（送信巻線５２や受信巻線５３，５４）との間のクロストークを低減することができる。
【００４０】
また、第１実施形態によれば、支持基板５１の材料を磁性ガラスとすることにより、配線５５と送信巻線５２の間や配線５５と受信巻線５３，５４の間に強磁性体を介在させることができる。したがって、次の▲１▼〜▲３▼の効果が生じる。▲１▼これらの間のクロストーク防止効果を高めることができる。▲２▼凹部６０内の磁束密度が大きくなるので、センサヘッド５で検出する信号の強度を高くできる。▲３▼支持基板５１を薄くしても、▲１▼，▲２▼の効果を達成できるのでセンサヘッド５の薄型化が可能となる。
【００４１】
また、第１実施形態によれば、シリコン基板５０の表面５９を利用して、センサヘッド５をスケール３上で摺動させているので、センサヘッド５に摺動部を新たに設ける必要がない。
【００４２】
さて、センサ側巻線とスケール側巻線とのギャップを小さくすると、これらの巻線の間の相互インダクタンスが向上し、その結果、センサヘッド５で検出する信号の強度が高くなるので好ましい。その一方で、このギャップをある程度確保しなければ、センサ側巻線を覆う最上位の絶縁膜である絶縁膜６５がスケール３に接触することにより、センサ側巻線やスケール側巻線などが破損し、その結果、誘導型位置検出装置１が故障する。シリコンは精密加工が可能でかつ強度が高いので、第１実施形態によれば、シリコン基板５０の表面５９と絶縁膜６５との段差を数μｍ〜１０μｍ程度と極端に小さくできると共に上記摺動の際に絶縁膜６５がスケール３に接触するのを防止できる。したがって、第１実施形態によれば、誘導型位置検出装置１の故障を発生させることなく、センサヘッド５で検出する信号の強度を高くすることができる。
【００４３】
次に、センサヘッド５の製造方法の一例について、図５〜図９を用いて説明する。図５〜図９は、この製造工程を順に示すシリコン基板などの断面図である。まず、図５に示すように、厚みが例えば、２００〜５００μｍのシリコン基板５０を用意する。異方性エッチングにより、シリコン基板５０の表面５９に凹部６０を形成する。具体的には、ＫＯＨ（水酸化カリウム）やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）のようなアルカリ液にシリコン基板５０を浸してウェットエッチングし、シリコン基板５０を選択的に除去することにより、凹部６０を形成する。凹部６０の深さは、図３や図４に示すように凹部６０に送信巻線５２や受信巻線５３，５４を埋め込むことができ、かつシリコン基板５０の表面５９と絶縁膜６５との段差が例えば数μｍ〜１０μｍとなるような値（例えば１００〜２００μｍ）である。
【００４４】
次に図６に示すように、凹部６０の底面６１上に、メッキなどを用いて、受信巻線５３，５４の第２導体セグメント５７、送信巻線（図示せず）やこれら巻線の端子（端子５３Ｔ２など）を形成する。これらの厚みは、例えば５〜３０μｍである。
【００４５】
そして、図７に示すように、第２導体セグメント５７などを覆うように、凹部６０内にポリイミドを塗布して固めることにより、厚さ１５〜６０μｍの絶縁膜６３を形成する。シリコン酸化膜をＣＶＤ法等により形成して絶縁膜６３にすることもできるが、ポリイミド膜の方が平坦化しやすいという利点がある。
【００４６】
次に、絶縁膜６３のうち、図２や図３で示す接続部５８の形成箇所にフォトリソグラフィとエッチングを用いて孔を形成する。この孔が埋まるように、メッキなどを用いて、絶縁膜６３上に受信巻線５３，５４の第１導体セグメント５６を形成する。このセグメント５６の厚みは、第２導体セグメント５７の厚みと同じである。そして、絶縁膜６３の形成方法と同様の方法により、凹部６０内に第１導体セグメント５６を覆う絶縁膜６５を形成する。
【００４７】
次に、図８に示すように、送信巻線や受信巻線の端子（端子５３Ｔ２など）が露出するように、フォトリソグラフィとエッチングを用いてシリコン基板５０の裏側７１からシリコン基板５０にスルーホール６７を形成する。そして、メッキなどを利用してスルーホール６７内に埋込導電部６９を形成する。
【００４８】
図９に示すように、フォトリソグラフィとエッチングを用いてスルーホール７７が予め形成された支持基板５１を例えば陽極接合により、支持基板５１の一方の面７３とシリコン基板５０の裏面７１とが接するように、シリコン基板５０に固定する。その後、スルーホール７７内にメッキなどを用いて埋込導電部７９を形成する。そして、他方の面７５上にメッキなどを用いて埋込導電部７９と接続する配線５５（図４）を形成する。
【００４９】
なお、この製造方法ではスルーホール６７，７７をそれぞれ別工程で形成しているが、同一工程で連続的に形成することもできる。つまり、図７に示す工程後、シリコン基板５０に支持基板５１を接合し、支持基板５１およびシリコン基板５０を貫通するスルーホールを形成するのである。また、この製造方法ではスルーホール６７，７７をフォトリソグラフィとエッチングにより形成したが、サンドブラスト、つまり砂をシリコン基板５０や支持基板５１に吹き付けて形成することもできる。
【００５０】
以上説明したセンサヘッド５の製造方法によれば、ＭＥＭＳプロセス（つまり、異方性エッチングでシリコン基板に凹部を形成、陽極接合、スルーホール形成などのプロセス）を利用して、センサヘッド５を作製している。したがって、多数のセンサヘッド５を一括して作製できると共にセンサヘッド５の小型化ひいては誘導型位置検出装置１の小型化を実現できる。
【００５１】
なお、第１実施形態では受信巻線５３，５４の場合、つまり２相の受信巻線の場合を説明したが、受信巻線は１相でもよいし、３相でもよい。このことは第２，第３実施形態でも同様である。
【００５２】
次に、第２実施形態について説明する。図１０は第２実施形態に係る誘導型位置検出装置１５の断面図であり、図４に示す第１実施形態の断面図と対応している。図１１は誘導型位置検出装置１５に備えられるセンサヘッド１７の斜視図である。図１０および図１１では、図１および図４中の符号が示すものと同一のものについては同一符号を付している。
【００５３】
第２実施形態では、支持基板５１の他方の面７５に、配線５５と接続されたＩＣチップ８０（電子部品の一例）が実装されている。電子部品はＩＣチップに限らず、例えばチップ抵抗やチップコンデンサ等、または回路基板を用いて構成された電子回路のような回路部品でもよい。第２実施形態によれば、配線５５（薄膜）が設けられた支持基板５１にＩＣチップ８０を実装しているので、センサヘッド１７の小型化が可能である。
【００５４】
また、第２実施形態では、送信巻線５２（センサ側巻線の一例）の端子５２Ｔ１，５２Ｔ２や受信巻線５３，５４（センサ側巻線の一例）の端子５３Ｔ１，５３Ｔ２，５４Ｔ１，５４Ｔ２が、これらの巻線の中央部に配置されている。これによる効果を説明する。
【００５５】
誘導型位置検出装置の作製工程には、センサヘッドをスケールに対してアライメントする工程がある。この工程でミスアライメントが発生すると、例えば、図１２に示すように、受信巻線５３，５４や送信巻線（図示せず）の一方の端部がスケール３に近づき、他方の端部がスケール３から遠ざかることになる。これらの巻線の端子とスケール３との距離が設計値と大きく異なると誘導型位置検出装置の特性が変化する。第２実施形態では、これらの巻線の中央部にこれらの巻線の端子が配置（つまりこれらの巻線が中央部に配置された端子を中心として対称的に配置）されているので、これらの端子とスケール３との距離の変動を小さくできる。このため、巻線５２，５３，５４からの信号は常に平均化されて信号の強度が安定化される。また、組み立て後の実際の測定時においてミスアライメントが発生したとしても上記と同様の効果が得られる。以上説明したように、たとえミスアライメントが発生しても、スケール３とこれらの端子との間の距離をほぼ設計値どおりにできるため、誘導型位置検出装置１５の信頼性を向上させることができる。
【００５６】
ところで、受信巻線５３，５４の端子５３Ｔ１，５３Ｔ２，５４Ｔ１，５４Ｔ２同士の間隔が大きくなると、受信巻線５３，５４を構成する多数のループ（図２のループ５３Ａなど）のうちこれらの端子を含む箇所のループは不完全となる。このため、その箇所はループとして機能しなくなるので、受信巻線５３，５４の受信性能が低下する。これに対して、第２実施形態ではセンサヘッド１７を第１実施形態と同様にＭＥＭＳプロセスで作製しているので、微細化が容易である。したがって、図１１に示すように、受信巻線５３，５４の端子５３Ｔ１，５３Ｔ２，５４Ｔ１，５４Ｔ２同士の間隔を小さくできるので、これらの端子を中央部に配置しても、これらの端子を含む箇所をループとして機能させることができる。
【００５７】
なお、第２実施形態では、図１１に示す２相の受信巻線５３，５４の替わりに、図１３に示すような端子が中央部に配置された３相の受信巻線８３，８５，８７をセンサヘッド１７に設けた構造にも適用することができる。受信巻線８３，８５，８７のそれぞれが、正極性ループと負極性ループを有することは、２相の受信巻線と同様であり、これがλ／３ずつ測定軸ｘ方向にずれて配置されている。これにより、１２０°ずつ位相がずれた３相の変位信号を得ることができる。センサヘッド１７をＭＥＭＳプロセスで作製することにより、３相の受信巻線８３，８５，８７において、これらの端子を中央部に配置しても、これらの端子を含む箇所をループとして機能させることができる。
【００５８】
次に、第３実施形態について説明する。図１４は第３実施形態に係る誘導型位置検出装置１９の断面図であり、図４に示す第１実施形態の断面図と対応している。図１４において、図４中の符号が示すものと同一のものについては同一符号を付している。第３実施形態では、シリコン基板５０の裏面７１に凸部８９を形成し、この凸部８９を利用してセンサヘッド２１がスケール３上を摺動するようにしている。凸部８９は、シリコン基板５０の裏面７１をフォトリソグラフィとエッチングを利用して選択的に削ることにより形成される。凸部８９の高さ（数μｍ〜１０μｍ）が、センサヘッド２１とスケール３とのギャップに相当する。
【００５９】
受信巻線５３，５４や図示しない送信巻線から延びた接続線９１は、テーパ状に加工された凹部６０の側面６２上を通り、シリコン基板５０の表面５９に延びて、表面５９に形成された端子（図１４には端子５３Ｔ２が表れている。）と接続されている。
【００６０】
ところで、センサ側巻線（送信巻線や受信巻線５３，５４）とスケール側巻線（磁束結合巻線３３）とのギャップを小さくすると、センサヘッド２１で検出する信号の強度を高くすることができるので好ましい。その一方で、スケール３とセンサヘッド２１とのギャップをある程度確保しなければ、スケール３とセンサヘッド２１とが接触することにより、スケール側巻線などが破損し、その結果、誘導型位置検出装置１９が故障する。
【００６１】
第３実施形態では、シリコン基板５０の凹部６０に配置されたセンサ側巻線を備えると共にシリコン基板５０の裏面７１を選択的に削ることにより形成された凸部８９を備えている。シリコンは精密加工が可能でかつ強度が高いので、凸部８９の高さを数μｍ〜１０μｍ程度と極端に小さくできる。このため、センサ側巻線とスケール側巻線とのギャップを小さくできる。一方、シリコン基板５０を薄くすることにより凸部８９を形成することになるので、スケール３とセンサヘッド２１とのギャップはある程度確保することができる。したがって、第３実施形態によれば、スケール側巻線などの破損を防止しつつセンサヘッド２１で検出する信号の強度を高くすることができる。
【００６２】
次に、第３実施形態に備えられるセンサヘッド２１の製造方法の一例を説明する。図１５〜図１７はこれを説明するための工程図であり、シリコン基板などの断面が表れている。
【００６３】
図１５に示すように、図５のシリコン基板５０の凹部６０に、第１実施形態と同様の方法を用いて、送信巻線や受信巻線５３，５４を形成する。端子や接続線（例えば端子５３Ｔ２や接続線９１）は第１導体セグメント５６のパターニング時に同時にパターニングされる。
【００６４】
図１６に示すように、支持基板５１の一方の面７３がシリコン基板５０の表面５９に面するように、支持基板５１を陽極接合によりシリコン基板５０に固定する。
【００６５】
図１７に示すように、シリコン基板５０の裏面７１上にレジスト９３を形成し、レジスト９３を選択的に露光してパターニングする。このレジスト９３をマスクとして、シリコン基板５０を好ましくはドライエッチングで選択的に除去することにより、裏面７１に凸部８９を形成する。そして、レジスト９３を除去する。なお、上記ドライエッチングに替えて通常のウェットエッチングで凸部８９を形成することもできる。
【００６６】
次に、フォトリソグラフィとエッチングを用いて支持基板５１の端子５３Ｔ２上の箇所にスルーホール７７を形成し、スルーホール７７内にメッキなどを用いて埋込導電部７９を形成する。その後、メッキなどを用いて埋込導電部７９と接続する配線５５を他方の面７５上に形成する。
【００６７】
なお、これまでの実施形態では、送信巻線の隣に受信巻線を配置（例えば図１の送信巻線５２の隣に受信巻線５３，５４を配置）した構成であったが、図１８に示す第４実施形態のように、送信巻線５２の内側領域に受信巻線５３，５４を配置した構成も可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明に係る誘導型位置検出装置によれば、センサ側巻線がシリコン基板に配置された構造を有する上記装置のセンサヘッドにおいて、センサヘッドの配線をセンサ側巻線から遠ざけることができる。このため、配線を流れる電流により発生する磁束がセンサ側巻線に結合するのを抑えることができるので、配線とセンサ側巻線との間のクロストークを低減（又はなくすことが）でき、この結果、位置検出の精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る誘導型位置検出装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の受信巻線の構成を示す図である。
【図３】図１のＩＩＩ（ａ）−ＩＩＩ（ｂ）の断面図である。
【図４】図１のＩＶ（ａ）−ＩＶ（ｂ）の断面図である。
【図５】第１実施形態に備えられるセンサヘッドの製造方法の一例の第１工程を示すシリコン基板の断面図である。
【図６】上記製造方法の第２工程を示すシリコン基板などの断面図である。
【図７】上記製造方法の第３工程を示すシリコン基板などの断面図である。
【図８】上記製造方法の第４工程を示すシリコン基板などの断面図である。
【図９】上記製造方法の第５工程を示すシリコン基板などの断面図である。
【図１０】第２実施形態に係る誘導型位置検出装置の断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る誘導型位置検出装置に備えられるセンサヘッドの斜視図である。
【図１２】センサヘッドがミスアライメントされた状態の第２実施形態に係る誘導型位置検出装置の断面図である。
【図１３】第２実施形態に適用することができる３相の受信巻線の平面図である。
【図１４】第３実施形態に係る誘導型位置検出装置の断面図である。
【図１５】第３実施形態に備えられるセンサヘッドの製造方法の一例の第１工程を示すシリコン基板などの断面図である。
【図１６】上記製造方法の第２工程を示すシリコン基板などの断面図である。
【図１７】上記製造方法の第３工程を示すシリコン基板などの断面図である。
【図１８】第４実施形態に係る誘導型位置検出装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１・・・誘導型位置検出装置、３・・・スケール、５・・・センサヘッド、７・・・ＩＣ回路、９・・・発生回路、１１・・・処理回路、１３・・・演算制御回路、１５・・・誘導型位置検出装置、１７・・・センサヘッド、１９・・・誘導型位置検出装置、２１・・・センサヘッド、３１・・・絶縁基板、３１Ａ・・・面、３３・・・磁束結合巻線、３５・・・第１結合ループ、３５Ａ，３５Ｂ・・・巻線導体部、３７・・・第２結合ループ、３９・・・絶縁膜、５０・・・シリコン基板、５１・・・支持基板、５２・・・送信巻線、５２Ｔ１，５２Ｔ２・・・端子、５２Ａ，５２Ｂ・・・巻線導体部、５３・・・受信巻線、５３Ｔ１，５３Ｔ２・・・端子、５３Ａ，５３Ｂ・・・ループ、５４・・・受信巻線、５４Ｔ１，５４Ｔ２・・・端子、５４Ａ，５４Ｂ・・・ループ、５５・・・配線、５６・・・第１導体セグメント、５７・・・第２導体セグメント、５８・・・接続部、５９・・・表面、６０・・・凹部、６１・・・底面、６２・・・側面、６３，６５・・・絶縁膜、６７・・・スルーホール、６９・・・埋込導電部、７１・・・裏面、７３・・・一方の面、７５・・・他方の面、７７・・・スルーホール、７９・・・埋込導電部、８０・・・ＩＣチップ、８１・・・接続線、８３，８５，８７・・・受信巻線、８９・・・凸部、９１・・・接続線、９３・・・レジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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