(57)【要約】【課題】基板に所望の電気特性を有するコイルを製造しうる装置および方法を提供する。【解決手段】本発明によれば、基板Ｓに埋設されているコアＣRと、当該コアＣRを囲むように基板Ｓに埋設され、第１粒子により構成されるコイルＣLとにより構成されるインダクタＬが作製される。第２粒子により構成される誘電体の存在のため、コイルＣLにおいて券回周期が異なる一方、位相が同一の部分同士の短絡が防止されている。コイルＣLとコアＣRとは、相互の短絡が回避されうるような十分な間隔を存して配置されている。【選択図】  図２
2015017306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザービームを照射するように構成されている照射装置と、
第１ノズルから導電体粒子としての第１粒子を噴射するように構成されている第１粒子噴射装置と、
第２ノズルから誘電体粒子としての第２粒子を噴射するように構成されている第２粒子噴射装置と、
基板に対する前記照射装置によるレーザービームの照射箇所と、前記第１粒子噴射装置により噴射された前記第１粒子の衝突箇所と、前記第２粒子噴射装置により噴射された前記第２粒子の衝突箇所とのそれぞれを変位させるように構成されている駆動装置と、
前記基板に埋設されているコアまたはその埋設予定箇所から離間した位置で循環するように前記基板に対する前記レーザービームの照射箇所を変位させ、前記レーザービームの照射箇所に追従させるように前記基板に対する前記第１粒子の衝突箇所を変位させ、かつ、前記第１粒子の衝突箇所に追従させるように前記基板に対する前記第２粒子の衝突箇所を変位させるべく前記駆動装置の動作を制御するように構成されている制御装置と、を備え、
前記制御装置による前記駆動装置の当該動作制御により、前記基板に埋設され、一端部が露出状態で前記基板に埋設されている一の端子に接続され、かつ、他端部が露出しているまたは露出状態で前記基板に埋設されている他の端子に接続されているコイルを作製することを特徴とするインダクタ製造装置。
【請求項２】
請求項１記載のインダクタ製造装置において、
第３ノズルから磁性体粒子としての第３粒子を噴射するように構成されている第３粒子噴射装置をさらに備え、
前記駆動装置が、前記第３粒子噴射装置により噴射された前記第３粒子の衝突箇所を変位させるように構成され、
前記制御装置が、前記コアの埋設予定箇所に対して前記基板に対する前記レーザービームの照射箇所を合わせ、かつ、前記レーザービームの照射箇所に対して前記基板に対する前記第３粒子の衝突箇所を合わせるように前記駆動装置の動作を制御することを特徴とするインダクタ製造装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のインダクタ製造装置において、
前記制御装置が、前記一の端子、または、前記一の端子および前記他の端子のそれぞれの埋設予定箇所に対して前記基板に対する前記レーザービームの照射箇所を合わせ、かつ、前記レーザービームの照射箇所に対して前記基板に対する前記第１粒子の衝突箇所を合わせるように前記駆動装置の動作を制御することを特徴とするインダクタ製造装置。
【請求項４】
基板に埋設されているコアまたはその埋設予定箇所から離間した位置で循環するように前記基板に対するレーザービームの照射箇所を変位させ、
前記レーザービームの照射箇所に追従させるように前記基板に対する第１粒子の衝突箇所を変位させ、かつ、
前記第１粒子の衝突箇所に追従させるように前記基板に対する第２粒子の衝突箇所を変位させ、
これらの結果として、前記基板に埋設され、一端部が露出状態で前記基板に埋設されている一の端子に接続され、かつ、他端部が露出しているまたは露出状態で前記基板に埋設されている他の端子に接続されているコイルを作製することを特徴とするインダクタ製造方法。
【請求項５】
請求項４記載のインダクタ製造方法において、
前記コアの埋設予定箇所に対して前記基板に対する前記レーザービームの照射箇所を合わせ、かつ、前記レーザービームの照射箇所に対して前記基板に対する磁性体粒子としての第３粒子の衝突箇所を合わせることを特徴とするインダクタ製造方法。
【請求項６】
請求項４または５記載のインダクタ製造方法において、
前記一の端子、または、前記一の端子および前記他の端子のそれぞれの埋設予定箇所に対して前記基板に対する前記レーザービームの照射箇所を合わせ、かつ、前記レーザービームの照射箇所に対して前記基板に対する前記第１粒子の衝突箇所を合わせることを特徴とするインダクタ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にインダクタとしてのコイルを製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者により、物体表面の所定箇所を溶融または軟化させた上で、粒子噴流を当該所定箇所に衝突させることにより、当該粒子を物体表面に埋め込む工程を連続的に行う技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、レーザー支援型の微粒子埋め込み法（Laser Assisted Micro Powder Jet Implantation）により、銅粒子の噴流を用いた配線技術が提案されている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３５４２７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】K.Suzuki et.al.:J.J.Appl.Phys.49 (2010) 06GN09
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、基板に所望の電気特性を有するインダクタを製造しうる装置および方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のインダクタ製造装置は、レーザービームを照射するように構成されている照射装置と、第１ノズルから導電体粒子としての第１粒子を噴射するように構成されている第１粒子噴射装置と、第２ノズルから誘電体粒子としての第２粒子を噴射するように構成されている第２粒子噴射装置と、基板に対する前記照射装置によるレーザービームの照射箇所と、前記第１粒子噴射装置により噴射された前記第１粒子の衝突箇所と、前記第２粒子噴射装置により噴射された前記第２粒子の衝突箇所とのそれぞれを変位させるように構成されている駆動装置と、前記基板に埋設されているコアまたはその埋設予定箇所から離間した位置で循環するように前記基板に対する前記レーザービームの照射箇所を変位させ、前記レーザービームの照射箇所に追従させるように前記基板に対する前記第１粒子の衝突箇所を変位させ、かつ、前記第１粒子の衝突箇所に追従させるように前記基板に対する前記第２粒子の衝突箇所を変位させるべく前記駆動装置の動作を制御するように構成されている制御装置と、を備え、前記制御装置による前記駆動装置の当該動作制御により、前記基板に埋設され、一端部が露出状態で前記基板に埋設されている一の端子に接続され、かつ、他端部が露出しているまたは露出状態で前記基板に埋設されている他の端子に接続されているコイルを作製することを特徴とする。
【０００８】
本発明のインダクタ製造装置は、第３ノズルから磁性体粒子としての第３粒子を噴射するように構成されている第３粒子噴射装置をさらに備え、前記駆動装置が、前記第３粒子噴射装置により噴射された前記第３粒子の衝突箇所を変位させるように構成され、前記制御装置が、前記コアの埋設予定箇所に対して前記基板に対する前記レーザービームの照射箇所を合わせ、かつ、前記レーザービームの照射箇所に対して前記基板に対する前記第３粒子の衝突箇所を合わせるように前記駆動装置の動作を制御することを特徴とする。
【０００９】
本発明のインダクタ製造装置は、前記制御装置が、前記一の端子、または、前記一の端子および前記他の端子のそれぞれの埋設予定箇所に対して前記基板に対する前記レーザービームの照射箇所を合わせ、かつ、前記レーザービームの照射箇所に対して前記基板に対する前記第１粒子の衝突箇所を合わせるように前記駆動装置の動作を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のインダクタ製造装置および製造方法によれば、基板に埋設されているコアと、当該コアを囲むように基板に埋設され、第１粒子により構成されるコイルとにより構成されるインダクタが作製される。第２粒子により構成される誘電体の存在のため、コイルにおいて券回周期が異なる一方、位相が同一の部分同士の短絡が防止されている。コイルとコアとは、相互の短絡が回避されうるような十分な間隔を存して配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態としてのインダクタ形成装置の構成説明図。
【図２】インダクタの製造方法に関する説明図。
【図３】インダクタの他の実施形態に関する説明図。
【図４】本発明の他の実施形態としてのインダクタ製造装置の構成説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（インダクタ製造装置の構成）
本発明の一実施形態としての図１に示されているインダクタ製造装置は、照射装置１０と、第１粒子噴射装置２１と、第２粒子噴射装置２２と、第３粒子噴射装置２３と、駆動装置３０と、制御装置４０とを備えている。
【００１３】
照射装置１０は、レーザービームを発生するレーザー装置１１と、レーザー装置１１により発生されたレーザービーム（図１／実線矢印参照）を基板Ｓに対して照射するための光ファイバーおよび集光レンズ等により構成されている光学系１２とを備えている。
【００１４】
第１粒子噴射装置２１は、第１ノズルから導電体粒子としての第１粒子を噴射するように構成されている（図１／一点鎖線矢印参照）。導電体粒子の例としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ等の金属粒子のほか、黒鉛粒子（カーボンナノチューブなどの構造体も含む。）などが挙げられる。
【００１５】
第２粒子噴射装置２２は、第２ノズルから誘電体粒子である第２粒子を噴射するように構成されている（図１／二点鎖線矢印参照）。誘電体粒子の例としては、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3などのセラミックス系誘電体粒子が挙げられる。
【００１６】
第３粒子噴射装置２３は、第３ノズルから磁性体粒子である第３粒子を噴射するように構成されている（図１／破線矢印参照）。磁性体粒子の例としては、酸化鉄、酸化クロム、コバルト、フェライトなどが挙げられる。
【００１７】
駆動装置３０は、基板Ｓが載置される、好ましくは固定される基台３２を駆動させることにより、基板Ｓにおいて照射装置１０により発生されたレーザービームが照射される箇所と、第１粒子噴射装置２１により噴射された第１粒子の衝突箇所と、第２粒子噴射装置２２により噴射された第２粒子の衝突箇所とのそれぞれを変位させるように構成されている。基台３２は、水平方向の直交する２軸方向（Ｘ方向およびＹ方向）またはこれに鉛直方向（Ｚ方向）が加わった３軸方向のそれぞれに対して駆動されうる。基台３２がピッチ軸（Ｙ軸）、ロール軸（Ｘ軸）およびヨー軸（Ｚ軸）のいずれかの軸回りに回動されることにより、世界座標系における基板Ｓの姿勢が調節されてもよい。
【００１８】
駆動装置３０が光学系１２を駆動するように構成され、光学系１２の基台３２に対する位置および姿勢が変更されることにより、レーザービームの基板Ｓに対する照射位置および方向が制御されてもよい。駆動装置３０が粒子噴射装置２１〜２３のうち少なくとも１つを駆動するように構成され、該当粒子噴射装置の基台３２に対する位置および姿勢が変更されることにより、粒子噴流のそれぞれの基板Ｓに対する衝突箇所および方向が制御されてもよい。
【００１９】
制御装置４０は、コンピュータにより構成され、レーザービームの基板Ｓに対する照射箇所と、第１〜第３粒子のそれぞれの基板Ｓに対する衝突箇所とが一致するように駆動装置３０の動作を制御するように構成されている。ここで「構成されている」とは、担当演算処理を実行するようにプログラムまたはデザインされていることを意味する。
【００２０】
各粒子噴射装置２１〜２３に対して原料粒子を供給するための供給ラインが設けられ、当該各供給ラインに流量調節弁などの供給量調節機構が設けられ、制御装置４０により当該供給量調節機構の動作が制御されてもよい。
【００２１】
基板Ｓに対して照射されるレーザービームのビーム径、照射強度および照射箇所の変位速度、第１粒子噴射装置２１により噴射される第１粒子の流量、流速および圧力、並びに第２粒子噴射装置２２により噴射される第２粒子の流量、流速および圧力のうち少なくとも１つが予め調節されている。なお、制御装置４０が、当該因子を調節するように構成されていてもよい。
【００２２】
レーザービームの照射によって軟化した基板Ｓ箇所に対して粒子を衝突させることにより、当該粒子により構成され、かつ、基板Ｓに埋設されている成形体が作製される。成形体の基板Ｓ表面に平行な方向の形状は、主にレーザービームの照射箇所および粒子の衝突箇所の軌跡の形状に依存して定まる。成形体の基板Ｓ表面に垂直な方向の形状は、主にレーザービームの照射強度および角度ならびに粒子の衝突速度および角度に依存して定まる。
【００２３】
（インダクタの製造方法）
前記構成のインダクタ製造装置により実行されるインダクタ製造方法について説明する。
【００２４】
まず、図２（ａ）に示されているように、基板Ｓの所定箇所に対してレーザービーム（実線参照）が照射され、これにより軟化した箇所に対して第３粒子（破線参照）を衝突させることにより、露出した状態で基板Ｓに対して埋設されているコアＣRが作製される。
【００２５】
続いて、図２（ｂ）に示されているように、基板Ｓに埋設されているコアＣRから離間した位置で循環するように基板Ｓに対するレーザービーム（実線参照）の照射箇所を変位させる。また、レーザービームの照射箇所に追従させるように基板Ｓに対する第１粒子（一点鎖線参照）の衝突箇所を変位させる（黒矢印参照）。さらに、第１粒子の衝突箇所に追従させるように基板Ｓに対する第２粒子（二点鎖線参照）の衝突箇所を変位させる（白矢印参照）。
【００２６】
その結果、第１粒子の衝突開始箇所に相当する一端部が基板Ｓに埋設されている一方、第１粒子の衝突終了箇所に相当する他端部が基板Ｓの表面において端子Ｔ2として露出しているとともに、コアＣRから離間してこれを螺旋状に囲んでいるコイルＣLが形成される（図２（ｃ）参照）。コイルＣLの券回周期が異なる一方で位相が同じ部分同士は、第２粒子により構成される誘電体により短絡が防止されるように隔離されている。当該短絡防止の確実のため、第２粒子の噴射量が第１粒子の噴射量よりも多くなるように、当該噴射量が制御装置４０により調節されてもよい。
【００２７】
この状態で、コイルＣLの当該一端部を目標としてレーザービームが照射され、当該照射箇所において基板Ｓに対して第１粒子を衝突させる。この段階での第１粒子により、コイルＬの露出状態で基板Ｓに埋設されている一の端子Ｔ1が作製される。
【００２８】
最終的に、図２（ｃ）に示されているように、基板Ｓに埋設され、一端部が一の端子Ｔ1に接続され、かつ、他端部が他の端子Ｔ2として露出している他の端子に接続されているコイルＣL、ひいてはこれを構成要素とするインダクタＬが作製される。
【００２９】
（本発明の他の実施形態）
前記実施形態では基板Ｓに対するレーザービームの照射および第３粒子の衝突によって基板Ｓに埋設されているコアＣRが作製されたが（図２（ｃ）参照）、他の実施形態において予め成形されたコアＣRが基板Ｓに形成された孔に嵌め込まれることで基板ＳにコアＣRが埋設されてもよい。この場合、第３粒子噴射装置２３は省略されうる。前記実施形態ではコアＣRが作成された後でコイルＣLが作製されたが、他の実施形態においてコアＣRが作成される前にまたは同時にコイルＣLが作製されてもよい。
【００３０】
前記実施形態では第１粒子の衝突終了箇所に相当するコイルＣLの他端部が基板Ｓの表面において端子Ｔ2として露出するようにインダクタＬが作製されたが（図２（ｃ）参照）、他の実施形態においてコイルＣLの当該他端部が、基板Ｓの表面に露出するように基板Ｓに埋設されている他の端子に接続されることによりインダクタＬが作製されてもよい。コイルＣLの一端部に接続される一の端子、または、コイルＣLの各端部に接続される一対の端子のうち少なくとも一方が、コイルＣLの作製前、作製後または作製と同時に形成されてもよい。
【００３１】
前記のように複数のインダクタＬが作成された上で、これらが直列接続または並列接続されてもよい。たとえば、図２（ｃ）に示されている構成の２つのインダクタＬ1およびＬ2が、図３に示されているような形で接続されてもよい。これにより、インダクタンスの実現可能幅の拡張が図られる。
【００３２】
照射装置１０、特にその光学系１２が、ビームを進行方向の異なる２本のビームに分割するビームスプリッターおよびビームの進行方向を変更するためのミラーを備え、レーザー光源から発せられたレーザービームを基板Ｓの複数個所に同時に照射するように構成されていてもよい。この場合、レーザービームの複数の照射個所のそれぞれに対応して、複数の第１粒子噴射装置および複数の第２粒子噴射装置が設けられる。レーザービームは、たとえばグリーンレーザービームであり、レンズにより集光された上で基板Ｓに対して照射される。
【００３３】
例えば、図４（ａ）に示されている構成の照射装置によれば、パワーＰのレーザービームがパワー（１／１６）Ｐのビームに分割され、当該分割ビームが基板Ｓの複数個所に対して同時に照射される。
【００３４】
具体的には、パワーＰのレーザービームが、まずスプリッターＳ０によりパワー（１／２）Ｐの２本の１次ビームに分割される。スプリッターＳ０により分割された一方の１次ビームは、スプリッターＳ１によりパワー（１／４）Ｐの２本の２次ビームに分割される。スプリッターＳ１により分割された一方の２次ビームは、スプリッターＳ１１によりパワー（１／８）Ｐの２本の３次ビームに分割される。
【００３５】
スプリッターＳ１１により分割された一方の３次ビームは、スプリッターＳ１１１によりパワー（１／１６）Ｐの２本の４次ビームに分割される。スプリッターＳ１１１により分割された一方の４次ビームはそのまま基板Ｓに対して照射され、他方の４次ビームはミラーＭ１１１によりその進行方向が変更された上で基板Ｓに対して照射される。
【００３６】
スプリッターＳ１１により分割された他方の３次ビームは、ミラーＭ１１によりその進行方向が変更された上でスプリッターＳ１１２によりパワー（１／１６）Ｐの２本の４次ビームに分割される。スプリッターＳ１１２により分割された一方の４次ビームはそのまま基板Ｓに対して照射され、他方の４次ビームはミラーＭ１１２によりその進行方向が変更された上で基板Ｓに対して照射される。
【００３７】
スプリッターＳ１により分割された他方の２次ビームは、ミラーＭ１によりその進行方向が変更された上でスプリッターＳ１２によりパワー（１／８）Ｐの２本の３次ビームに分割される。スプリッターＳ１２により分割された一方の３次ビームは、スプリッターＳ１２１によりパワー（１／１６）Ｐの２本の４次ビームに分割される。スプリッターＳ１２１により分割された一方の４次ビームはそのまま基板Ｓに対して照射され、他方の４次ビームはミラーＭ１２１によりその進行方向が変更された上で基板Ｓに対して照射される。
【００３８】
スプリッターＳ１２により分割された他方の３次ビームは、ミラーＭ１２によりその進行方向が変更された上でスプリッターＳ１２２によりパワー（１／１６）Ｐの２本の４次ビームに分割される。スプリッターＳ１２２により分割された一方の４次ビームはそのまま基板Ｓに対して照射され、他方の４次ビームはミラーＭ１２２によりその進行方向が変更された上で基板Ｓに対して照射される。
【００３９】
前記のようにスプリッターＳ０により分割された一方の１次ビームは、８本の４次ビームに分割されて基板Ｓの異なる箇所のそれぞれに対して照射される。スプリッターＳ０により分割された他方の１次ビームも同様に、８本の４次ビームに分割されて基板Ｓの異なる箇所のそれぞれに対して照射される。
【００４０】
また、図４（ｂ）に示されている構成の照射装置によれば、パワーＰのレーザービームがパワー（１／１６）Ｐのビームに分割され、当該分割ビームが基板Ｓの複数個所に対して同時に照射される。
【００４１】
具体的には、パワーＰのレーザービームが、まずスプリッターＳ１１によりパワー（１／４）Ｐのビームと、パワー（３／４）Ｐのビームとに分割される。スプリッターＳ１１により分割されたパワー（１／４）Ｐのビームは、スプリッターＳ１２によりパワー（１／１６）Ｐのビームと、パワー（３／１６）Ｐのビームとに分割される。スプリッターＳ１２により分割されたパワー（１／１６）Ｐのビームは基板Ｓに対して照射される。
【００４２】
スプリッターＳ１２により分割されたパワー（３／１６）Ｐのビームは、スプリッターＳ１３によりパワー（１／１６）Ｐのビームと、パワー（２／１６）Ｐのビームとに分割される。スプリッターＳ１３により分割されたパワー（１／１６）Ｐのビームは基板Ｓに対して照射される。スプリッターＳ１３により分割されたパワー（２／１６）Ｐのビームは、スプリッターＳ１４によりパワー（１／１６）Ｐの２本のビームに分割される。スプリッターＳ１４により分割された一方のビームは基板Ｓに対してそのまま照射され、他方のビームはミラーＭ１５によりその進行方向が変更された上で基板Ｓに対して照射される。
【００４３】
スプリッターＳ１１により分割されたパワー（３／４）Ｐのビームは、スプリッターＳ２１によりパワー（１／４）Ｐのビームと、パワー（２／４）Ｐのビームとに分割される。スプリッターＳ２１により分割されたパワー（２／４）Ｐのビームは、スプリッターＳ３１によりパワー（１／４）Ｐの２本のビームに分割される。スプリッターＳ２１により分割されたパワー（１／４）ＰのビームおよびスプリッターＳ３１により分割されたパワー（１／４）Ｐの２本のビームのそれぞれは、スプリッターＳ１１により分割されたパワー（１／４）Ｐのビームと同様に、最終的にパワー（１／１６）Ｐの４本のビームに分割された上で基板Ｓに対して照射される。
【００４４】
前記構成の装置によれば、同時に複数のインダクタＬが製造されうるので、その製造効率の向上が図られる。
【符号の説明】
【００４５】
１０‥照射装置、２１‥第１粒子噴射装置、２２‥第２粒子噴射装置、２３‥第３粒子噴射装置、３０‥駆動装置、４０‥制御装置、ＣL，ＣL1，ＣL2‥コイル、ＣR，ＣR1，ＣR2‥コア、Ｌ，Ｌ1，Ｌ2‥インダクタ、Ｓ‥基板。
【図１】
2015017306.tif 000003
【図２】
2015017306.tif 000004
【図３】
2015017306.tif 000005
【図４】
2015017306.tif 000006