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公開番号2025120058
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-15
出願番号2024015295
出願日2024-02-02
発明の名称マイクロコイル付き磁性ワイヤおよびその製造方法
出願人マグネデザイン株式会社
代理人
主分類H01F 17/00 20060101AFI20250807BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体プロセスを活用することによって、極小のサイズで磁気変換率が高いマイクロコイル素子、マイクロコイル付き磁性ワイヤ及びマイクロコイル素子付き磁性ワイヤ(マイクロコイル素子)の製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁被膜付き磁性ワイヤ11は、磁性ワイヤを磁心としてその外周に膜厚2mm以下のガラス、樹脂または酸化物等の絶縁性材料が被覆されている。導電性コイル12は、絶縁被覆付き磁性ワイヤを周回するコイル本体121と、コイル本体の両端に配置されたコイル電極122と、からなる。コイル電極は、両側のコイル端に接続する形で取り付けられており、そのサイズはコイル線幅の5～10倍を目安とする。外部絶縁被膜が、導電性コイルを外部との間を電気絶縁し、さらに環境ダメージから導電性コイルおよび絶縁被膜自身を保護する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
絶縁被膜付き磁性ワイヤ（以下、磁性ワイヤという。）と導電性コイル（以下、コイルという。）と外部絶縁被膜とからなるマイクロコイル付き磁性ワイヤにおいて、
前記磁性ワイヤは、直径は５μｍ～１ｍｍ、有効透磁率は１０００以上の磁性ワイヤの外周には膜厚２μｍ以下のガラス、樹脂または酸化物等の絶縁性材料が被覆されており、
前記コイルは、前記磁性ワイヤを周回するコイル本体と前記コイル本体の両端のコイル電極とからなり、前記コイル本体のコイルピッチは２μｍ～１０μｍのＣｕ、Ａｌ、Ａｕ等の導電性に優れた導電性材料からなり、
かつ、前記コイルは、前記磁性ワイヤに沿って周期的間隔で配置され、
前記外部絶縁被膜は、前記コイルと外部との間を電気絶縁するための被膜にて、かつ環境ダメージから前記コイル素子を保護する被膜で、膜厚１００μｍ以下よりなる、
ことを特徴とするマイクロコイル付き磁性ワイヤ。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
請求項１において、マイクロコイル付き磁性ワイヤを個片化して1個のマイクロコイル素子として取り出したことを特徴とするマイクロコイル素子。
【請求項３】
請求項１に記載されたマイクロコイル付き磁性ワイヤ（マイクロコイル素子）の製造方法は、
（１）絶縁被膜付き磁性ワイヤ（以下、磁性ワイヤという。）を蒸着装置の中に設置し、
（２）前記磁性ワイヤを回転しながら、伝導性に優れた金属被膜をワイヤ表面に均一に蒸着し、
（３）続いて、前記金属被膜の上に一様なレジスト被膜を塗布し、
（４）一定速度で回転送りできるワイヤ送り装置を露光装置の中に取り付け、コイル本体露光用のスリットを有するマスクを使って、露光しながら前記磁性ワイヤを１回転し、その際の送り量は前記コイル本体のピッチ量とし、かつ露光時間は送り時間と一致させて露光を行い、
続いて、コイル電極露光用のスリットを有するマスクを使って、コイル両端にコイル電極を露光し、
（５）露光後に現像を行い、露光箇所以外のレジストを取り除き、続いてレジストが取り除かれた部位の金属を化学エッチングで除去することによって、前記磁性ワイヤ表面の絶縁被膜上にコイル本体およびコイル電極を形成し、
（６）次に、前記コイル本体およびコイル電極よりなるコイルと外部との間を電気絶縁するための外部絶縁被膜を塗布する、
ことを特徴とするマイクロコイル素子付き磁性ワイヤ（マイクロコイル素子）の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性ワイヤ表面に直接半導体プロセスでマイクロコイルを形成するための技術に関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
マイクロコイル部品は、磁気センサ、マイクロ電磁石、マイクロ発電機、インダクタンス部品などに広く使用されている。いずれもコイル巻き数あるいはコイルピッチ（単位長さ当たりのコイル巻き数密度）および磁性ワイヤの有効透磁率や体積によって、その性能は大きく左右される。マイクロコイルの場合、性能改善のためには、磁性ワイヤの体積が非常に小さいので、コイルピッチを微細化してコイル巻き数を増やすことが必要である。
【０００３】
機械巻き式のマイクロコイルは、直径１ｍｍ以下の磁性ワイヤにその表面にボビンを取り付けてそこにマイクロコイルを機械的に巻き付けた場合、エナメル線の線径を考慮するとコイルピッチ１０μｍが限界である。さらにボビンが必要であることを考慮すると、磁性ワイヤ径に１００μｍから２００μｍ程度は増加してしまい、マイクロサイズ化は困難である。
【０００４】
半導体プロセスを使ったマイクロコイルは、特許文献１（特許第５７４７２９４号）に開示されている。現在コイルピッチ３μｍが実現されており、コイルピッチ１０μｍが限界の機械式コイルよりも有望である。しかし、基板上にマイクロコイルを形成しているために、その基板サイズは、幅２００μm、厚み２００μｍが必要で、全体としては大きなものとなっている。カテーテル、胃カメラなど生体内医療機器内で、磁気センサ、マイクロ発電機、マイクロ振動子、あるいはマイクロ電磁石として使用する場合には、装入される空間の広さが極めて狭いために基板を省略し、マイクロコイルを磁性ワイヤに直接取り付けることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第５７４７２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体プロセスで形成したマイクロコイルの基板を省略するためには、マイクロコイルを直接絶縁被覆付きの磁性ワイヤの表面にマイクロコイルを形成する必要がある。半導体プロセスは、平面基板にマイクロ配線パターンを焼き付ける技術であるが、その技術を使って３次元の磁性ワイヤ表面にマイクロコイルを焼き付ける新技術を開発することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記の技術課題を鋭意検討した結果、磁性ワイヤを横方向に送りながら回転露光すれば、マイクロコイルが形成できるという本発明の技術的思想に至った。
その考え方は、まず、絶縁被膜付きの磁性ワイヤ表面に導電性薄膜を積層し、その上にレジストを塗布し、それをワイヤ送りながら回転露光を行い、その後エッチング処理をした後、コイルに保護被膜を取り付けてマイクロコイルを形成するというものである。
【０００８】
マイクロコイル付き磁性ワイヤは、
磁性ワイヤを磁心として、導電性コイルと外部絶縁被膜とからなり、
磁性ワイヤは、絶縁被覆付きで直径５μｍ～１ｍｍで、導電性コイルは、コイルピッチ２μｍ～２００μｍのＣｕ，Ａｌ、Ａｕなど導電性に優れた導電性材料よりなり、
外部絶縁被膜は、コイルを外部との間の電気絶縁し、さらに環境ダメージから膜を保護するもので、膜厚１００μｍ以下である。
【０００９】
ホトリソグラフィ技術で大きな曲率凹凸のある磁性ワイヤ表面にマイクロコイル配線をパターニングする場合、ワイヤの頂点以外は曲率によりマスクとワイヤレジスト被膜との間には間隔が生じて、露光時露光不足となるので、ワイヤを回転することで、露光幅が一定となるように露光時間と回転の送り速度を調整する。例えば、送りピッチ５μｍの場合、１回転の回転速度と送り量５μｍを同期させ、送り時間を露光時間と一致させることで実現できることを見出した。
【００１０】
ワイヤ表面へ金属皮膜の蒸着は、真空チャンバーの中で、表面にむらなく蒸着するために回転装置により回転しながら行った。次いで、金属被膜の上にレジスト塗布、露光後現像を行う。絶縁被膜の上の回転露光マスクにコイル単体の巻き数に対応したスリットを設け、このマスクを使って回転露光し、つぎに露光箇所以外のレジストをエッチングで取り除き、レジストが取り除かれた部位の金属を化学エッチングで除去することで実現できることを見出した。
（【００１１】以降は省略されています）

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