(57)【要約】【課題】  磁束密度が高い薄型小型のコイル素子を提供する。【解決手段】  磁性体膜の一部を取り出し電極として利用する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された磁性体膜と、該磁性体膜上に形成された層間絶縁層と、該層間絶縁層上に形成されたコイルとを有するコイル素子であって、該コイル最内周の一部と該磁性体膜とを電気的に接続するコンタクト配線を有し、且つ該磁性体膜の一部を取り出し電極として用いることを特徴とするコイル素子。
【請求項２】
前記コイル素子において、該層間絶縁層に設けられた開口部から露出した磁性体膜部分を取り出し電極として用いることを特徴とする請求項１に記載のコイル素子。
【請求項３】
前記コイル素子において、コイルと磁性体膜との導通が層間絶縁層に設けられたコンタクトホールでとられることを特徴とする請求項１から２に記載のコイル素子。
【請求項４】
前記コイルの配線が配線幅に対して高さの方が大きいことを特徴とする請求項１から３に記載のコイル素子。
【請求項５】
前記コイルの配線が銅であることを特徴とする請求項１から４に記載のコイル素子。
【請求項６】
前記コイルの配線がメッキ膜からなることを特徴とする請求項１から５に記載のコイル素子。
【請求項７】
前記磁性体膜がメッキ膜からなることを特徴とする請求項１から６に記載のコイル素子。
【請求項８】
請求項１から７に記載のコイル素子と可動部と可動部を支持する支持部とを有し、該コイル素子の発生する磁場により該可動部を駆動することを特徴とするマイクロアクチュエータ。
【請求項９】
前記マイクロアクチュエータと光源を用いた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコイル素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器は年を追うごとに小型化、薄型化する傾向にある。これに伴って回路基板等上の配線も高密度化の傾向にあり、種々の方法を用いた微細配線及びその作製方法が提案されつつある。電子機器に搭載するインダクタンス部品においても小型化、薄膜化が要求されている。またこのことは駆動系を有する電子機器も例外ではなく駆動部の小型化、薄型化は必須条件となりインダクタ、トランス等の磁性部品の小型化、薄型化も要求されてきている。従って、従来のフェライトコアに巻線を施した巻線方式のコイルの小型化には限界があり、その要求を満足すべく現在、平面コイルと磁性体膜を積層した平面インダクタが提案されている。
【０００３】
これらに用いるコイルは両端の外部回路接続用端子から通電することによって、高いインダクタンスを実現する。外部回路接続用端子は一般にワイヤボンディング等で接続する。接続信頼性やコンタクト抵抗低減のためには外部回路接続用端子には広い面積が要求される。外部回路接続用端子はコイルの外側に設ける方が広い面積を確保することが可能である。例えばコイルが２層をはじめとする偶数層構成の構造になったコイルにおいてはコイルの外側に外部回路接続用端子を設けることが可能である。それは２層のコイルにおいては１層目のコイル外側の外部回路接続用端子から入った電流は、１層目の最内周で２層目のコイルの最内周で接続し２層目の最内周からコイル最外周外側の外部回路接続用端子に流れる。これによってコイルの内側に外部回路接続用端子を設ける必要はない。
【０００４】
ところが、コイルが１層をはじめとする奇数層構成の構造になったコイルにおいては、例えば一端をコイルの外側に外部回路接続用端子を設けても、もう一端はコイルの内側に設けなければならない。コイル最内周が小さな構成の場合において、外部回路接続用端子は両端ともコイルの外側に設けることになる。ここで、コイル配線の両端をコイル外側に設けた外部回路接続用端子に接続するには、コイル内側の一端からは図２に示すように周回するコイル下に層間絶縁層を介して外側に設けた外部回路接続用端子に接続する必要がある。したがって、層間絶縁層を１層設ける必要がある。
【０００５】
層間絶縁層を設けない方法として、例えば特許文献１では最内周からコイル配線に接触しないようにワイヤにてコイル配線を跨ぎ、コイル外側に設けた外部回路接続用端子に接続することによって、コイルの両端の外部回路接続用端子をコイルの外側に設けることを可能にしている。
【０００６】
ところがコイル配線ピッチが小さくコイル最内周の小さいコイルにおいては十分な面積のワイヤ接点をコイル最内周に位置する一端に設けることは困難であり、接続信頼性に問題が生じてしまう。また、コイル最内径に対し最外径の大きなコイルの場合、周回するコイルの全てをワイヤで跨ぐには、ワイヤの分だけコイルが高くなってしまい薄型化が困難となる。さらにコイルを電磁アクチュエータ等のように駆動素子を駆動する電磁コイル素子として用いる場合、駆動素子をコイルに近づける構成をとることが困難となる。
【０００７】
また、特許文献２ではコイル中心からコイルの外側に設けた外部回路接続用端子に接続した配線上を周回したコイルがワイヤにて跨ぐ方法が開示されている。この方法ではコイル最内径に対し最外径の大きなコイルであっても、コイル中心からコイル外側の外部回路接続用端子に接続する配線のみを跨げばよいので、周回数が大きくなるのに伴う、ワイヤの分の高さが増加してしまうことは回避できる。
【特許文献１】特開平５−３６５３６号公報
【特許文献２】特開平９−２３２１４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、各周回するコイル間を接続するにあたって十分な面積のワイヤ接点を設けるには接続信頼性の問題からコイル配線幅を小さくするには限界があり、コイル配線幅を小さくすることが困難となる。また、コイル配線ピッチが小さく配線幅の小さいコイルにおいて各周回するコイル配線同士を接触することなくワイヤ接続をすることは困難である。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、
（１）薄型化が容易で、
（２）小型で、
（３）磁束密度が大きい
コイル素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成する本発明のコイル素子は
第１に、基板上に形成された磁性体膜と、該磁性体膜上に形成された層間絶縁層と、該層間絶縁層上に形成されたコイルとを有するコイル素子であって、該コイル最内周の一部と該磁性体膜とを電気的に接続するコンタクト配線を有し、且つ該磁性体膜の一部を取り出し電極として用いることを特徴とするコイル素子であって、
第２に、前記コイル素子において、該層間絶縁層に設けられた開口部から露出した磁性体膜部分を取り出し電極として用いることを特徴とする第１に記載のコイル素子であって、
第３に、前記コイル素子において、コイルと磁性体膜との導通が層間絶縁層に設けられたコンタクトホールでとられることを特徴とする第１から２に記載のコイル素子であって、
第４に、前記コイルの配線が配線幅に対して高さの方が大きいことを特徴とする第１から３に記載のコイル素子であって、
第５に、前記コイルの配線が銅であることを特徴とする第１から４に記載のコイル素子であって、
第６に、前記コイルの配線がメッキ膜からなることを特徴とする第１から５に記載のコイル素子であって、
第７に、前記磁性体膜がメッキ膜からなることを特徴とする第１から６に記載のコイル素子であって、
第８に、第１から７に記載のコイル素子と可動部と可動部を支持する支持部とを有し、該コイル素子の発生する磁場により該可動部を駆動することを特徴とするマイクロアクチュエータであって、
第９に、前記マイクロアクチュエータと光源を用いた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、１層構成をはじめとする奇数層からなるコイル素子においても外部回路接続用端子としての取り出し電極をコイルの外側に形成することができた。これにより狭ピッチで配線幅の小さなコイルでも引き出し配線と引き出し配線との絶縁のための層間絶縁層の形成が不要になった。これにより狭ピッチで配線幅の小さく巻数の大きなコイル素子を薄型且つ小型で提供することができた。また、磁性体がコイル配線下に設けられ、しかも狭ピッチで巻数の大きなコイルは磁束密度を大きくする効果を奏する。さらに電磁アクチュエータ等のように駆動素子を駆動する電磁コイル素子として用いる場合、磁束が大きなコイル中心部にワイヤ等の突起物がないため、駆動素子をコイル素子に近づけることが可能になった。
【００１２】
以上が本発明の基本的な構成要素及びより具体的な態様であり、その詳細及び作用について典型的な例によって以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
上記目的を達成するコイルは図１（ａ）、（ｂ）に示すように
基板（１）上に磁性体膜（２）が形成されており、該磁性体膜上に取り出し電極（５）用の開口部（６）が形成された層間絶縁層（３）が形成され、該層間絶縁層上にコイル（４）が形成されているコイル素子である。該磁性体膜は周回したコイルから発生する磁束密度を高める機能とコイルの一端の取り出し電極の機能も兼ねそえる。すなわち、該磁性体膜上に取り出し電極用の開口部から露出した磁性体膜部分を取り出し電極として用いることを特徴とする。これにより取り出し電極用に周回するコイル下にコイル外側の外部回路接続用端子に向かって引き出し配線（８）を形成する必要がなく、且つ図３に示すような引き出し配線（８）とコイル（４）間に層間絶縁層（９）を形成する必要がない。コイル（４）と磁性体膜（２）との電気的な接続はコイル内周下に設けられた層間絶縁層のコンタクトホール（７）にて行う。これによりコイル配線の周回数が大きくなっても、また配線幅が小さくても小型で磁束密度の大きいコイル素子が得られる。また、層間絶縁層数が増えることによる応力による反りを防止することもできる。
【００１４】
以下の様な具体的態様が好適には採用可能である。まず基板材料としてはガラス、シリコン、石英、セラミック、樹脂、金属を用いることが可能である。基板がコイル以外の通電部に接することがあるのなら絶縁性表面を有する基板を用いる。磁性体膜においては高透磁率材料を用いる。典型的な材料としては鉄−シリコン、鉄−ニッケル、マンガン−亜鉛フェライト、ニッケル−亜鉛フェライト等が挙げられる。
【００１５】
次にコイルの配線材料としては比抵抗の小さい銅や金を用いることが好適ではあるが他の金属および合金を使用してもよい。コイルの配線は幅に対して高さの方が大きいほど狭ピッチでも配線断面積が大きくとれ配線抵抗を低く抑えることができる。したがってコイル配線は厚く形成する方がよいためスパッタ成膜や蒸着といった薄膜プロセスでなく、厚膜化が容易なメッキで形成するほうが好ましい。
【００１６】
磁性体膜とコイル配線間の層間絶縁層としては無機材料、有機材料のどちらでもよく磁性体膜とコイル配線間が電気的に絶縁できる材料より選択する。
【００１７】
以下、本発明のコイル素子を図１の図面に示す実施例を用いて詳細に説明する。
【００１８】
（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例となる１層のコイルの配線構成からなるコイル素子の側断面図である。本発明のコイル素子は通電することによって磁束を発生する。磁束はコイルの中心に集中するが、よりコイルから発生した磁束を収束させるために磁性体膜をコイル配線下に設ける。コイル（４）の配線材料は銅であり、磁性体膜（２）は鉄−ニッケル合金である。磁性体膜とコイル配線間の層間絶縁層（３）の一部に設けた開口部（６）から露出した磁性体膜部分を取り出し電極（５）の一端としての機能を持つ。もう一端の取り出し電極（５）は層間絶縁層上に形成されている。コイルと磁性体膜との電気的な接続はコイル内周下に設けられた層間絶縁層のコンタクトホール（７）にて行う。層間絶縁層材料はエポキシ樹脂であり、基板（１）はガラスエポキシ材を用いている。これによってコイルの外側に設けられた取り出し電極（５）によってコイル素子への通電が可能である。
【００１９】
次に、本実施例のコイル素子の作製工程の一例を示す。
【００２０】
シリコン基板上に角型の鉄−ニッケル合金板を配置する。ネガ型エポキシ系ラミネートフィルムを貼りフォトリソグラフィーにより、コンタクトホールと取り出し電極用開口部を形成した。続いてスパッタ法によりチタンと銅を連続して成膜し電極層を形成した。フォトレジストを塗布しフォトリソグラフィーにてコイルおよび取り出し電極パターンの電極部を露出させた。露出した電極上に電気銅メッキを行った。フォトレジストの除去、電極層のエッチングを行うことによって本実施例のコイルを作製した。両端の取り出し電極に導通テスターを当てたところ導通が確認でき層間絶縁層の開口部から露出した磁性体膜はコイルの一端の取り出し電極として機能していることが確認できた。
【００２１】
（第２実施例）
第２実施例は、図３に示す構成であり、シリコンを基板（１）として用いるコイル素子に係わる。
【００２２】
シリコンの基板表面に絶縁膜（１０）としてＳｉＯ２が形成してある。絶縁膜のＳｉＯ２上に磁性体膜（２）が形成してある。磁性体膜上にコイルとの接続のためのコンタクトホール（７）と取り出し電極用の開口部（６）が設けられた層間絶縁層（３）が形成してある。層間絶縁層上にコイルが形成しており、コイルの一端の取り出し電極は絶縁膜のＳｉＯ２上に形成してある。コイル配線材料は銅であり、磁性体膜はニッケル−亜鉛フェライトである。磁性体膜とコイル配線間の層間絶縁層の一部に設けた開口部から露出した磁性体膜部分を取り出し電極の一端としての機能を持つ。両端の取り出し電極（５）に導通テスターを当てたところ導通が確認でき層間絶縁層の開口部から露出した磁性体膜はコイルの一端の取り出し電極として機能していることが確認できた。
【００２３】
（第３実施例）
第３実施例は、図４に示す構成であり、コイルが３層構成のコイル素子に係わる。
【００２４】
シリコンの基板表面に磁性体膜が形成してある。磁性体膜上にコイル（４）との接続のためのコンタクトホール（７）と取り出し電極用の開口部（６）が設けられた層間絶縁層（３）が形成してある。層間絶縁層上に１層目のコイルが形成してある。層間絶縁層から１層目のコイルにかけて１層目のコイルと２層目のコイルとの接続のためのコンタクトホール（７）と取り出し電極用の開口部（６）が設けられた層間絶縁層が形成してあり、その上に２層目のコイルが形成してある。層間絶縁層から２層目のコイルにかけて２層目のコイルと３層目のコイルとの接続のためのコンタクトホール（７）と取り出し電極用の開口部が設けられた層間絶縁層が形成してあり、その上に３層目のコイルが形成してある。各層間絶縁層の取り出し電極用の開口部は図４に示すように大きくひろげている。これは磁性膜の露出部が層間絶縁層を多層にすることによって、最表面の層間絶縁層から深い場所に位置するためワイヤボンディング等の接続作業性を良くするためである。コイル配線材料は銅であり、磁性体膜は鉄−シリコンである。両端の取り出し電極に導通テスターを当てたところ導通が確認でき層間絶縁層の開口部から露出した磁性体膜はコイルの一端の取り出し電極として機能していることが確認できた。
【００２５】
（第４実施例）
本実施例は本発明のコイル素子を用いた光偏向器に係わる。可動板１１が２つの弾性支持部１２により支持基板１３にねじり回転可能に支持されている。可動板１１、弾性支持部１２、支持基板１３は、シリコン基板をエッチング加工することにより一体形成される。可動板１１上には反射膜１５が形成される。また、可動板１１の反射膜１５と反対側には可動磁石１４が接合されている。支持基板１３に対抗する位置に本発明のコイル素子１７を配置する。
【００２６】
次に、駆動方法を説明する。コイル素子１７に電流を流すことにより発生する磁場が可動磁石１４に作用し、可動板１１を偏向させる。
【００２７】
コイル素子１７に電流を流したところ可動部の駆動が認められ、可動板１１は回転軸を中心に偏向角は±１５°で振れた。本発明のコイル素子は磁束が大きなコイル中心部にワイヤ等の突起物がないため、駆動素子をコイル素子に近づけることが可能になった。これにより可動磁石１４に対してコイル中心を近づけることが可能となり、低電圧で駆動できた。
【００２８】
（第５実施例）
本実施例は本発明による第４実施例の光偏向器を用いた画像形成装置の例である。図６に本実施例の構成を示す。まず、光源変調駆動部１８から出た変調信号１９により直接変調光源２０の変調を行う。本実施例においては直接変調光源２０として赤色の半導体レーザを用いた。直接変調光源２０はまた、赤色、青色、緑色の直接変調可能な光源を用い、これらを混色光学系にて混色して用いても良い。直接変調光源２０から直接変調された出力光２１は、光偏向器２２の反射面に照射される。さらに光偏向器２２により偏向された反射光は補正光学系２３を通って画像表示体２４上に画像として表示される。補正光学系２３は共振走査による画像の歪みを補正する光学系である。
【００２９】
光偏向器２２を用いて直接変調された出力光５４を画像表示体２４に画像を表示する。高速走査（可動ミラー）は周波数２０ｋＨｚの共振駆動往復描画で偏向角は±１５°で、反射角にすると±３０°である。また、光偏向器５５の駆動電圧は８Ｖである。
【００３０】
本実施例により、コンパクトな構成を有し、低電圧で駆動でき、偏向角が大きく高精細な画像が得られる、画像形成装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）は、本発明のコイル素子を表す上面図である。（ｂ）は、本発明のコイル素子を表す側面図である。
【図２】引き出し配線を用いたコイル素子の断面図である。
【図３】（ａ）は、第２実施例のコイル素子を表す上面図である。（ｂ）は、第２実施例のコイル素子を表す断面図である。
【図４】（ａ）は、第３実施例のコイル素子を表す上面図である。（ｂ）は、第３実施例のコイル素子を表す断面図である。
【図５】第４実施例の光偏向器を表す図である。
【図６】第５実施例の画像形成装置を表す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  基板
２  磁性体膜
３  層間絶縁層
４  コイル
５  取り出し電極
６  開口部
７  コンタクトホール
８  引き出し配線
９  層間絶縁層
１０  絶縁層
１１  可動板
１２  弾性支持部
１３  支持基板
１４  可動磁石
１５  反射膜
１６  回転軸
１７  コイル素子
１８  光源変調駆動部
１９  変調信号
２０  直接変調光源
２１  直接変調した出力光
２２  光偏光器
２３  補正光学系
２４  画像表示体
【図１】
2005175347.tif 000003
【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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