(57)【要約】 【課題】発電機や、ＮＭＲ等の計測器等の様々な分野において使用することができるコイル部品、このコイル部品を有するマイクロ発電機、発電装置およびコイル部品の製造方法を提供すること。【解決手段】コイル部品３５は、基板３５１と、基板３５１上に配置された複数のコイル部３５２とを有する。各コイル部３５２は、らせん状に形成され、その中心軸が基板３５１表面に沿って延びるマイクロコイル３５２Ａと、マイクロコイル３５２Ａの中心軸に沿って配置され、周囲をマイクロコイル３５２Ａに取り囲まれた芯部３５２Ｂとを有する。各コイル部３５２のマイクロコイル３５２Ａの中心軸および、芯部３５２Ｂは、互いに略平行となっている。【選択図】 図５
2007195375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置された複数のコイル部とを有し、
前記各コイル部は、
らせん状に形成され、その中心軸が前記基板表面に沿って延びるとともに、前記中心軸が互いに略平行となる導電性のマイクロコイルを有するコイル部品。
【請求項２】
請求項１に記載のコイル部品において、
前記各コイル部のマイクロコイルの一方の端部が、前記基板表面と直交する同一平面上にあり、前記複数のコイル部がＮ行、Ｍ列（Ｎは２以上の整数、Ｍは１以上の整数）のマトリクス状に前記基板上に積層配置されているコイル部品。
【請求項３】
請求項２に記載のコイル部品において、
前記複数のコイル部のうち、積層配置されている一のコイル部との他のコイル部との間に絶縁層があるコイル部品。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のコイル部品において、
前記コイル部は、前記基板上に所定のパターンで並行配置される複数の第一導体膜と、
前記第一導体膜上に前記各第一導体膜を横切り、前記各第一導体膜の両端部が露出するように配置され、前記基板表面に沿って延びる磁性体の芯部と、
前記芯部上に所定のパターンで並行配置される複数の第二導体膜とを有し、
前記マイクロコイルは、前記第二導体膜により、前記第一導体膜のうちの一の第一導体膜の前記芯部の一方の側に露出した端部と、前記一の第一導体膜に隣接する他の第一導体膜の前記芯部の他方の側に露出した端部とを接続することで構成されたものであるコイル部品。
【請求項５】
請求項４に記載のコイル部品において、
前記第一導体膜の端部と、前記第二導体膜の端部とは直接接合しているコイル部品。
【請求項６】
請求項４または５に記載のコイル部品において、
前記芯部の外周面は、絶縁膜に覆われており、前記絶縁膜の周囲を前記マイクロコイルが取り囲むコイル部品。
【請求項７】
請求項６に記載のコイル部品において、
前記絶縁膜は、ＳｉＮ膜、炭窒化ホウ素膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、ＡｌＮ膜、ナノダイヤ膜のいずれかであるコイル部品。
【請求項８】
請求項６または７に記載のコイル部品において、
前記絶縁膜は、バリア膜を介して、前記芯部の外周面を覆っているコイル部品。
【請求項９】
請求項８に記載のコイル部品において、
前記バリア膜は、ＴｉＮ膜、あるいはＴａＮ膜であるコイル部品。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載のコイル部品において、
前記複数のコイル部の前記マイクロコイル間には、マイクロコイルの端部同士を接続する導線が配置されているコイル部品。
【請求項１１】
回転軸と、
前記回転軸の周囲に配置され、前記回転軸とともに回転する複数の磁石と、
前記複数の磁石が回転駆動することにより形成される軌跡と対向する位置に配置されたコイル部品とを有し、
前記コイル部品は、請求項１乃至１０のいずれかに記載のコイル部品であるマイクロ発電機。
【請求項１２】
請求項１１に記載のマイクロ発電機において、
前記各磁石は、前記回転軸と直交する方向の両端部が異極に着磁されており、
前記コイル部品は、前記磁石を挟んで、前記回転軸と反対側に配置されるとともに、前記回転軸と、前記コイル部品のマイクロコイルの中心軸とが略直交するように配置されているマイクロ発電機。
【請求項１３】
請求項１２に記載のマイクロ発電機において、
前記各磁石は、平面略Ｕ字型形状であり、Ｕ字の両端部が異極に着磁された前記両端部であり、
前記Ｕ字の両端部が前記コイル部品側に向いているマイクロ発電機。
【請求項１４】
請求項１１に記載のマイクロ発電機において、
前記各磁石は、前記回転軸と平行な方向の両端部が異極に着磁されるとともに、隣接する前記磁石は、隣接する端部の極性が互いに異なっており、
前記コイル部品は、前記マイクロコイルの中心軸が前記回転軸と略平行となるように配置されるとともに、前記マイクロコイルの端部が前記磁石の前記両端部のうち、一方の端部と対向するように配置されるマイクロ発電機。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４のいずれかに記載のマイクロ発電機を複数有する発電装置。
【請求項１６】
基板上に、前記基板の表面の沿って延びる磁性体の芯部と、この芯部の周囲を取り囲むようにらせん状に形成された導電性のマイクロコイルとを有するコイル部が複数設けられたコイル部品の製造方法であって、
前記基板上に所定のパターンで並行配置される複数の第一導体膜を形成する工程と、
前記第一導体膜上に、前記第一導体膜を横切り、かつ、各第一導体膜の両端部が露出するように、前記芯部を設ける工程と、
前記芯部上に所定のパターンで並行配置される複数の第二導体膜を形成し、前記第二導体膜により、前記第一導体膜のうちの一の第一導体膜の前記芯部の一方の側に露出した端部と、前記一の第一導体膜に隣接する他の第一導体膜の前記芯部の他方の側に露出した端部とを接続することで、前記マイクロコイルを形成する工程と、
前記各工程により形成されたコイル部を絶縁層により被覆する工程と、
前記第一導体膜を形成する前記工程、芯部を設ける前記工程、マイクロコイルを形成する前記工程とを繰り返し、前記絶縁層上に他のコイル部を積層する工程とを備えるコイル部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル部品、マイクロ発電機、発電装置およびコイル部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基板にスルーホールを形成し、基板の表裏面およびこのスルーホール中に導電性材料を配置し、コイルを形成したコイル部品が提案されている。
しかしながら、このコイル部品においては、スルーホールの存在により、電力損失が大きくなる。また、スルーホールを形成する手間を要する。
そこで、スルーホールを形成せずに、コイルの中心軸方向が基板面と平行になるように、コイルを基板上に形成したコイル部品が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載された技術では、スルーホールを形成する必要がないため、スルーホールを形成する手間を省くことができるとともに、スルーホールによる電力損失を防止することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５２９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、特許文献１に記載されたような電力損失の少ないコイル部品を、電磁誘導による発電を行なう発電機や、コイルに電流を流しコイルから磁場を試料に照射して試料の状態を計測するＮＭＲ等の計測器等の様々な分野において使用することが検討されている。
例えば、特許文献１に記載されたコイル部品を発電機に使用し、より効率よく電力を出力することが望まれている。発電効率を高めるためには、コイルの巻き数を増加させることが好ましいが、特許文献１に記載されたコイル部品では、基板表面上のスペースは限られており、コイルの巻き数を増加させることは難しい。
また、ＮＭＲ等の計測器においては、試料の微小領域を多数点測定し、試料の特性を計測することが望まれているが、特許文献１に記載されたコイル部品では、試料の微小領域を多数点測定することは困難である。
【０００５】
本発明の目的は、発電機や、ＮＭＲ等の計測器等の様々な分野において使用することができるコイル部品、このコイル部品を有するマイクロ発電機、発電装置およびコイル部品の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、基板と、前記基板上に配置された複数のコイル部とを有し、前記各コイル部は、らせん状に形成され、その中心軸が前記基板表面に沿って延びるとともに、前記中心軸が互いに略平行となる導電性のマイクロコイルを有するコイル部品が提供される。
【０００７】
この構成によれば、基板上には、マイクロコイルを有する複数のコイル部が並列に配置されている。従って、例えば、本発明のコイル部品をＮＭＲ等の計測器に使用することで、各マイクロコイルから磁場を試料に照射することができ、微小領域を多数点計測することができる。さらに、各コイル部のマイクロコイルは、中心軸が互いに略平行となるように配置されているため、マイクロコイルがランダムに配置される場合に比べ、微小領域を多数点計測する際に、正確に計測することが可能となる。
また、本発明のコイル部を発電機に使用した場合には、基板上にマイクロコイルを有する複数のコイル部が並列に配置されているので、複数のマイクロコイルが同時に磁束の変化を受けることができる。これにより、マイクロコイルの巻き数が仮想的に増えた状態と同じ状態を作り出すことができる。従って、本発明では、基板上の限られたスペースを利用し、発電効率を高めることができるコイル部品を提供することができる。
【０００８】
この際、前記各コイル部のマイクロコイルの一方の端部が、前記基板表面と直交する同一平面上にあり、前記複数のコイル部がＮ行、Ｍ列（Ｎは２以上の整数、Ｍは１以上の整数）のマトリクス状に前記基板上に積層配置されていることが好ましい。
ここでは、コイル部をマトリクス状に積層配置するとともに、各コイル部のマイクロコイルの一方の端部が基板表面と直交する同一平面上に位置するようにし、各マイクロコイルの端部の位置を合わせている。
これにより、例えば、コイル部品を発電機に使用し、基板表面と直交する略同一平面上にある各マイクロコイルの一方の端部が磁石側に向くように、コイル部品を配置すれば、磁石と、各マイクロコイルとの間の距離を略一定に保つことができ、磁石から極端に距離が離れた位置に、一部のマイクロコイルが位置することを防止できる。一部のマイクロコイルが磁石から極端に離れているような場合には、一部のマイクロコイルでの発電効率が落ちることとなるが、本発明では、磁石からの各マイクロコイルの距離を略一定に保つことができるので、発電機の発電効率の低下を防止することができる。
また、コイル部品をＮＭＲ等の計測器に使用した場合には、試料からの各マイクロコイルとの位置を略一致させることができ、試料の各微小領域の計測を正確に行なうことができる。
【０００９】
さらに、前記複数のコイル部のうち、積層配置されている一のコイル部との他のコイル部との間に絶縁層が存在することが好ましい。
絶縁層を介してコイル部を積層することで、積層されたコイル部同士の接触を防止することができる。
【００１０】
また、前記コイル部は、前記基板上に所定のパターンで並行配置される複数の第一導体膜と、前記第一導体膜上に前記各第一導体膜を横切り、各第一導体膜の両端部が露出するように配置され、前記基板表面に沿って延びる磁性体の芯部と、前記芯部上に所定のパターンで並行配置される複数の第二導体膜とを有し、前記マイクロコイルは、前記第二導体膜により、前記第一導体膜のうちの一の第一導体膜の前記芯部の一方の側に露出した端部と、前記一の第一導体膜に隣接する他の第一導体膜の前記芯部の他方の側に露出した端部とを接続することで構成されたものであることが好ましい。
また、第一導体膜の端部と、第二導体膜の端部とは直接接合していることが好ましく、さらには、第一導体膜と第二導体膜とが同じ材料で構成されていることがより好ましい。
第一導体膜と第二導体膜とを直接接合することで、スルーホール中に形成された導体膜を介して接続する場合に比べ、スルーホールの存在による電力損失を抑えることができる。
【００１１】
さらには、前記芯部の外周面は、絶縁膜に覆われており、前記絶縁膜の周囲を前記マイクロコイルが取り囲むことが好ましい。
芯部と、マイクロコイルとが直接接触すると、合金化を起こし、マイクロコイルの抵抗値が上昇する場合がある。
これに対し、芯部の外周面を絶縁膜で覆うことで、芯部と、マイクロコイルとの合金化を防止し、マイクロコイルの抵抗値の上昇を防ぐことができる。
【００１２】
また、前記絶縁膜は、ＳｉＮ膜、炭窒化ホウ素膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、ＡｌＮ膜、ナノダイヤ膜のいずれかであることが好ましい。
コイル部品のマイクロコイルに電流が流れると、マイクロコイルは、発熱する。絶縁膜をＳｉＮ膜、炭窒化ホウ素膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、ＡｌＮ膜、ナノダイヤ膜のいずれかとし、熱伝導率の高い膜とすることで、マイクロコイルの熱を放熱させることができる。特に、本発明では、基板上に複数のコイル部が配置されているため、マイクロコイルの熱が放熱されにくくなっているが、絶縁膜をＳｉＮ膜、炭窒化ホウ素膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、ＡｌＮ膜、ナノダイヤ膜のいずれかとすることで、マイクロコイルの熱を確実に放熱させることができる。
【００１３】
ここで、前記絶縁膜は、バリア膜を介して、前記芯部の外周面を覆っていることが好ましい。
さらには、前記バリア膜は、ＴｉＮ膜、あるいは、ＴａＮ膜であることが好ましい。
バリア膜を設けることで、芯部と、絶縁膜との密着性を高めることができる。これにより、絶縁膜のはがれを防止することができる。
【００１４】
さらに、複数のコイル部の前記マイクロコイル間には、マイクロコイルの端部同士を接続する導線が配置されていることが好ましい。
コイル部品を発電機等に使用する場合に、導線により、マイクロコイル間を結線することで、各マイクロコイルに接続されることとなる。これにより、マイクロコイルの巻き数が仮想的に増えた状態と同じ状態を作り出すことができ、コイル部品を発電機に使用した場合には、発電効率を確実に高めることができる。
【００１５】
さらには、本発明によれば、回転軸と、前記回転軸の周囲に配置され、前記回転軸とともに回転する複数の磁石と、前記複数の磁石が回転駆動することにより形成される軌跡と対向する位置に配置されたコイル部品とを有し、前記コイル部品は、上述したいずれかのコイル部品であるマイクロ発電機も提供される。
このようなマイクロ発電機によれば、上述したコイル部品を備えるため、発電効率の高いマイクロ発電機とすることができる。
【００１６】
ここで、前記各磁石は、前記回転軸と直交する方向の両端部が異極に着磁されており、
前記コイル部品は、前記磁石を挟んで、前記回転軸と反対側に配置されるとともに、前記回転軸と、前記コイル部品のマイクロコイルの中心軸とが略直交するように配置されていることが好ましい。
この構成によれば、磁石は、回転軸と直交する方向の両端部が異極に着磁されており、さらに、回転軸と、コイル部品のマイクロコイルの中心軸とが直交するようにコイル部品が配置されている。
従って、回転軸を回転させることで、マイクロコイルを通る磁束の方向が変化し、発電することとなる。
【００１７】
この際、前記各磁石は、平面略Ｕ字型形状であり、Ｕ字の両端部が異極に着磁された前記両端部であり、前記Ｕ字の両端部が前記コイル部品側に向いていることが好ましい。
この構成によれば、磁石は平面Ｕ字型であるため、磁石の端部からの磁束が、マイクロコイルの中心軸に沿って、マイクロコイル中を通るようになり、より効率よく磁束がマイクロコイル内を通ることとなる。これにより、より効率よく発電を行なうことができる。
【００１８】
また、本発明にかかるマイクロ発電機は、前記各磁石は、前記回転軸と平行な方向の両端部が異極に着磁されるとともに、隣接する前記磁石は、隣接する端部の極性が互いに異なっており、前記コイル部品は、前記マイクロコイルの中心軸が前記回転軸と略平行となるように配置されるとともに、前記マイクロコイルの端部が前記磁石の前記両端部のうち、一方の端部と対向するように配置されるものであってもよい。
この構成によれば、マイクロコイルの中心軸が回転軸と略平行となるように配置され、
さらに、マイクロコイルの端部は、回転軸と平行な方向の磁石の両端部のうち、一方の端部と対向する。従って、磁石の端部からの磁束は、マイクロコイルの中心軸に沿って、マイクロコイル中を通るようになる。そして、隣接する磁石の隣接する端部の極性が互いに異なっているので、回転軸を回転駆動することで、磁石の端部からの磁束の方向は、マイクロコイルの中心軸に沿って変化することとなる。
これにより、さらに、効率よく発電することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、上述したいずれかのマイクロ発電機を複数有する発電装置も提供することができる。
【００２０】
さらに、本発明によれば、基板上に、前記基板の表面の沿って延びる磁性体の芯部と、この芯部の周囲を取り囲むようにらせん状に形成された導電性のマイクロコイルとを有するコイル部が複数設けられたコイル部品の製造方法であって、前記基板上に所定のパターンで並行配置される複数の第一導体膜を形成する工程と、前記第一導体膜上に、前記第一導体膜を横切り、かつ、各第一導体膜の両端部が露出するように、前記芯部を設ける工程と、前記芯部上に所定のパターンで並行配置される複数の第二導体膜を形成し、第二導体膜により、前記第一導体膜のうちの一の第一導体膜の前記芯部の一方の側に露出した端部と、前記一の第一導体膜に隣接する他の第一導体膜の前記芯部の他方の側に露出した端部とを接続することで、前記マイクロコイルを形成する工程と、前記各工程により形成されたコイル部を絶縁層により被覆する工程と、前記第一導体膜を形成する前記工程、芯部を設ける前記工程、マイクロコイルを形成する前記工程とを繰り返し、前記絶縁層上に他のコイル部を積層する工程とを備えるコイル部品の製造方法も提供することができる。
この方法によれば、上述したコイル部品を製造することができる。また、コイル部を絶縁層により被覆しているため、積層されたコイル部同士の接触を防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、発電機や、ＮＭＲ等の計測器等の様々な分野において使用することができるコイル部品、このコイル部品を有するマイクロ発電機、発電装置およびコイル部品の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
（第一実施形態）
図１には、本実施形態の発電装置１０の分解斜視図が示されている。
この発電装置１０は、複数のマイクロ発電機３と、基体１と、この基体１上に配置される基体２とを有する。複数のマイクロ発電機３は、マトリクス状に配置されている。
各マイクロ発電機３は、図１および図３に示すように、回転軸Ｘ中心に回転駆動する回転部３２と、回転軸Ｘの周囲に配置され、回転軸Ｘとともに回転駆動する複数の磁石３３と、複数の磁石３３が回転駆動することにより形成される軌跡と対向する位置に配置された複数のコイル部品３５と、回転軸Ｘを中心に回転部３２を回転駆動するための駆動部３６を有する。
【００２３】
まず、はじめに、基体１、回転部（回転子）３２、コイル部品（固定子）３５の構成について説明する。
図１に示すように、基体１には、複数の略円筒状の第一の孔１１がマトリクス状に形成されている。この各第一の孔１１内には、図２の平面図に示すようにリング状の受け部１２が設置されている。この受け部１２は、第一の孔１１の内側面から、第一の孔１１の中心部に向かって延びる複数（例えば、４本）のリブ１３により、支持されている。
また、基体１には、各第一の孔１１を囲むように、四角筒形状の第二の孔１４が複数形成されている。
なお、図２は、基体１の部分拡大図であり、ひとつの第一の孔１１およびこの第一の孔１１の周囲を取り囲む第二の孔１４を示す平面図である。
【００２４】
このような構造の基体１の第一の孔１１内には、図３および図４に示すような回転体３１が収容される。図３は、回転体３１の分解斜視図であり、図４は、回転体３１が各第一の孔１１内に収容された状態を示した平面図である。
回転体３１は、回転部３２と、回転部３２の周囲に配置された複数（例えば、４つ）の磁石３３と、回転部３２および磁石３３を収容する筐体３４とを有する。
回転部３２は、中空の筒状部３２１と、筒状部３２１に接続された一対の軸部３２３とを有する。回転体３１は、回転部３２の一対の軸部３２３を通る軸を回転軸Ｘとして、回転駆動する。
【００２５】
回転部３２の中空の筒状部３２１内には、リブ３２１Ａが配置されている。このリブ３２１Ａは、筒状部３２１の中心部で交差している。リブ３２１Ａの交差位置から、各軸部３２３が延びている。
一対の軸部３２３のうち、一方の軸部３２３Ａは、先端が三角錘状に尖るように形成されている。この一方の軸部３２３Ａは、詳しくは後述するが駆動部３６の駆動軸３６１に嵌合する。
また、一対の軸部３２３のうち、他方の軸部３２３Ｂは、ボールベアリングＢを介して、第一の孔１１中に形成された受け部１２にはめ込まれる。
【００２６】
このような回転部３２は、筐体３４に収容される。筐体３４の底面には、筒状部３２１の径よりも小さな径の開口が形成され、この開口から他方の軸部３２３Ｂが突出することとなる。
【００２７】
磁石３３は、回転部３２の筒状部３２１の外周面と、筐体３４の内周面との間にはめ込まれる。
この磁石３３は、平面略Ｕ字型であり、回転部３２の回転軸Ｘと直交する方向の両端部（Ｕ字の両端部）が異極に着磁されている。磁石３３は、Ｕ字の両端部が回転部３２と反対側（コイル部品３５側）に向くように配置されている。また、磁石３３は、回転軸Ｘに沿って長尺状に延びている。
ここで、磁石３３は、永久磁石であり、例えば、ネオジウム系の磁石である。磁石３３は、その外周面が耐水性樹脂によりコーティングされていることが好ましい。
【００２８】
図１、図２および図４に示すように、基体１の第二の孔１４には、コイル部品３５が収容されている。コイル部品３５は、第二の孔１４内に接着剤により固定され、固定子となっている。
このコイル部品３５は、図５の模式図に示すように、基板３５１と、基板３５１上に集積配置された複数のコイル部３５２とを有する。図５は、コイル部品３５の断面を模式的に示したものである。
各コイル部３５２は、らせん状に形成され、その中心軸（図５の第一導体膜３５２Ａ１および第二導体膜３５２Ａ２で囲まれた部分の中心を通る軸であり、図５の奥行き方向に沿って延びる軸）が基板３５１表面に沿って延びるマイクロコイル３５２Ａと、マイクロコイル３５２Ａの中心軸に沿って配置され、周囲をマイクロコイル３５２Ａに取り囲まれた芯部３５２Ｂと、を有する。また、各コイル部３５２のマイクロコイル３５２Ａの中心軸および、芯部３５２Ｂは、互いに略平行となっている。すなわち、コイル部３５２は、基板３５１上に並列配置されている。
【００２９】
基板３５１は、例えば、シリコン基板である。この基板３５１表面にはシリコン酸化膜３５１Ａが形成されている。
【００３０】
コイル部３５２は、マイクロコイル３５２Ａ、芯部３５２Ｂ、その他の種々の膜（バリア膜３５２Ｃ、バリア膜３５２Ｄ、バリア膜３５２Ｅ、絶縁膜３５２Ｆ、バリア膜３５２Ｇ）を有するものである。シリコン酸化膜３５１Ａ上は、ＴｉＮや、ＴａＮ等を含有するバリア膜３５２Ｃが形成されている。さらにこのバリア膜３５２Ｃ上に、マイクロコイル３５２Ａの一部を構成する第一導体膜３５２Ａ１が所定のパターンで形成されている。この第一導体膜３５２Ａ１は、例えば、Ｃｕ膜である。
【００３１】
第一導体膜３５２Ａ１上には、第一導体膜３５２Ａ１と同じパターンのバリア膜３５２Ｄが形成されている。このバリア膜３５２Ｄとしては、例えば、ＴｉＮ膜やＴａＮ膜等が挙げられる。
このバリア膜３５２Ｄ上には、バリア膜３５２Ｅおよび絶縁膜３５２Ｆで覆われた芯部３５２Ｂが配置されている。芯部３５２Ｂは、バリア膜３５２Ｅを介して、絶縁膜３５２Ｆにより覆われている。
【００３２】
バリア膜３５２Ｅとしては、例えばＴｉＮ膜やＴａＮ膜等が挙げられる。
絶縁膜３５２Ｆとしては、放熱性の高い良放熱性膜が好ましく、例えば、熱伝導率が
１０(Ｗ／ｍｋ)以上の膜が好ましい。
絶縁膜３５２Ｆとしては例えば、ＳｉＮ膜、ＢＣＮ膜（炭窒化ホウ素膜）、ＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）、ＡｌＮ膜、ナノダイヤ膜が好ましい。
さらには、Ｌｏw-k膜（比誘電率が３．３以下の膜をいう。たとえば、ＳｉＯＣ、ＭＳＱ（メチルシルセスキオキサン）、ベンゾシクロブテン等の有機膜や、ＨＳＱ（ヒドロキシシルセスキオキサン）等の無機膜）等）であってもよい。
【００３３】
ここで、芯部３５２Ｂは、基板３５１表面に沿って延びており、短辺方向（図５の横方向）の幅寸法が、第一導体膜３５２Ａ１の幅寸法よりも短い。また、芯部３５２Ｂの長手方向（図５の奥行き方向）と直交する断面の形状は、略四角形状である。芯部３５２Ｂは、透磁率の高い材料（透磁率１００以上の材料）で構成されており、金属磁性材料（例えば、鉄芯（透磁率１０００〜５０００）や、パーマロイ（透磁率１０００００程度））である。
芯部３５２Ｂの径は、例えば、０．１μｍ以上、２００μｍ以下であることが好ましく、さらには、１μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。
芯部３５２Ｂを取り囲む絶縁膜３５２Ｆ上には、マイクロコイル３５２Ａの他の一部を構成する第二導体膜３５２Ａ２が所定のパターンで形成されている。この第二導体膜３５２Ａ２は、例えば、Ｃｕ膜である。第二導体膜３５２Ａ２と、第一導体膜３５２Ａ１とを交互に接続することで、マイクロコイル３５２Ａが構成されることとなる。
ここで、マイクロコイル３５２Ａの径は、例えば、０．５μｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましく、なかでも５μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。
さらに、第二導体膜３５２Ａ２は、バリア膜３５２Ｇで覆われている。バリア膜３５２Ｇとしては、例えば、ＴｉＮ膜やＴａＮ膜等が挙げられる。
【００３４】
基板３５１上には、以上のような構成のコイル部３５２が複数配置されており、マイクロコイル３５２Ａの中心軸と直交する断面において、複数のコイル部３５２がＮ行、Ｍ列（Ｎ、Ｍともに２以上の整数、例えば、４列、４行）のマトリクス状に積層配置されている。図５の縦方向（基板面と直交する方向）を列とし、横方向（基板面と平行な方向）を行とする。なお、ここでは、複数のコイル部３５２が４行、４列で積層配置されているとしたが、これに限らず、例えば、コイル部３５２は、１列で積層配置されているもの（Ｎが２以上の整数）であってもよい。さらには、コイル部３５２は、基板３５１上に１行、複数列で配置されていてもよい（Ｍが２以上の整数）。
また、各コイル部３５２のマイクロコイル３５２Ａの少なくとも一方の端部は、基板３５１表面と直交する略同一平面上にある。
ここで、各コイル部３５２は、絶縁層３５３中に埋め込まれたような状態となっている。すなわち、基板３５１面内方向および基板３５１厚み方向に隣接する各コイル部３５２は、互いに接触しないように、絶縁層３５３により被覆されている。換言すると、コイル部３５２は、絶縁層３５３を介して積層しているといえる。
【００３５】
以上のような構成のコイル部品３５を第二の孔１４に挿入すると、コイル部品３５は、磁石３３を挟んで、回転体３１の回転軸Ｘと反対側に配置されることとなる（図１参照）。コイル部品３５と、対向する磁石３３との間の距離は、例えば、０．１ｍｍ程度である。
また、基板３５１表面と直交する略同一平面上にある各マイクロコイル３５２Ａの一方の端部が、回転体３１側に向くように、コイル部品３５は配置される。
さらに、コイル部品３５は、複数の磁石３３が回転駆動することにより形成される軌跡と対向する位置に配置される。さらには、コイル部品３５の各マイクロコイル３５２Ａの中心軸は、回転体３１の回転軸Ｘと直交する。
なお、図１では、マイクロコイル３５２Ａの位置がわかりやすいように、コイル部品３５の絶縁層３５３の表面からマイクロコイル３５２Ａが露出しているように示しているが、マイクロコイル３５２Ａは、絶縁層３５３中に完全に埋め込まれている。また、コイル部品３５を第二の孔１４内にはめ込む際には、コイル部品３５の基板３５１が第二の孔１４の底部に位置するようにしてもよく、また、基板３５１が第二の孔１４の側壁に当接するようにしてもよい
【００３６】
ここで、図６〜図１１を参照してコイル部品３５の製造方法について説明する。
まず、基板３５１を熱酸化し、基板３５１表面にシリコン酸化膜３５１Ａを形成する。
次に、シリコン酸化膜３５１Ａ上に、例えば、ＴａＮ膜、Ｃｕ膜、ＴｉＮ膜を積層する。その後、ＴａＮ膜、Ｃｕ膜、ＴｉＮ膜の積層体上に所定のパターン（所定の間隔で並行配置されるパターン）のレジストマスクＭを形成し、ＴａＮ膜、Ｃｕ膜、ＴｉＮ膜の積層体を選択的に除去する。例えば、ＴａＮ膜、Ｃｕ膜、ＴｉＮ膜の積層体を、濃厚なＨＦ液によるウエッチエッチングか、ドライエッチングにより、所定のパターンに形成する。これにより、所定のパターンで並行配置された複数のバリア膜３５２Ｃ、第一導体膜３５２Ａ１、バリア膜３５２Ｄが形成されることとなる（図６（Ａ）、図６（Ｂ）参照、なお、図６（Ｂ）は、平面図を示し、図６（Ａ）は、図６（Ｂ）のＡ−Ａ方向の断面図である）。
ここで、バリア膜３５２Ｃの厚みは、例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、第一導体膜３５２Ａ１は、０．１μｍ〜５μｍ、バリア膜３５２Ｄは、１０〜１００ｎｍである。
【００３７】
次に、図７（Ａ）に示すように、バリア膜３５２Ｄ上に、ＳｉＮ膜３５２Ｆ１、さらには、ＴｉＮ膜３５２Ｅ１を形成する。ＳｉＮ膜３５２Ｆ１および、ＴｉＮ膜３５２Ｅ１は、基板３５１表面全面を覆うように積層される。
ＳｉＮ膜３５２Ｆ１は、前述した絶縁膜３５２Ｆの一部を構成するものであり、ＴｉＮ膜３５２Ｅ１は、バリア膜３５２Ｅを構成するものである。ＳｉＮ膜３５２Ｆ１の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜１００ｎｍであり、ＴｉＮ膜３５２Ｅ１の厚みは、例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍである。
ここで、ＳｉＮ膜３５２Ｆ１は、例えば、ＣＶＤ法により形成することができ、また、ＴｉＮ膜３５２Ｅ１は、スパッタリングにより形成することができる。
【００３８】
その後、図７（Ｂ）に示すように、Ｆｅ膜３５２Ｂ１を、基板３５１全面を覆うように形成する。Ｆｅ膜３５２Ｂ１は芯部３５２Ｂとなるものである。Ｆｅ膜３５２Ｂ１は、スパッタリングにより形成することができる。なお、Ｆｅ膜３５２Ｂ１は、蒸着やめっき法により形成してもよい。
【００３９】
そして、Ｆｅ膜３５２Ｂ１上に所定のパターンのマスクＭを形成する。このマスクＭの幅は、バリア膜３５２Ｃ、第一導体膜３５２Ａ１、バリア膜３５２Ｄの幅よりも狭い。また、マスクＭは、バリア膜３５２Ｃ、第一導体膜３５２Ａ１、バリア膜３５２Ｄと交差する方向に長尺状に延びている。
【００４０】
その後、図８（Ａ）に示すように、Ｆｅ膜３５２Ｂ１、ＴｉＮ膜３５２Ｅ１を選択的に除去する。ここでは、Ｆｅ膜３５２Ｂ１、ＴｉＮ膜３５２Ｅ１をヘキサメタリン酸ナトリウム（ＨＭＰ）、硝酸によりウェットエッチングする。これにより、芯部３５２Ｂが形成されることとなる。
さらに、ＳｉＮ膜３５２Ｆ１をドライエッチングにより選択的に除去する。
これにより、図８（Ｂ）の平面図に示すように、バリア膜３５２Ｃ、第一導体膜３５２Ａ１、バリア膜３５２Ｄを横切るようにＳｉＮ膜３５２Ｆ１、ＴｉＮ膜３５２Ｅ１、芯部３５２Ｂが設けられる。なお、芯部３５２Ｂの短辺方向の幅は、ＳｉＮ膜３５２Ｆ１よりも狭い。また、バリア膜３５２Ｃ、第一導体膜３５２Ａ１、バリア膜３５２Ｄの両端部は、芯部３５２Ｂの両側から露出している。
【００４１】
次に、図９（Ａ）に示すように、ＴｉＮ膜３５２Ｅ２をスパッタリングにより成膜する。ＴｉＮ膜３５２Ｅ２は、基板３５１全面を覆うように成膜される。ＴｉＮ膜３５２Ｅ２は、バリア膜３５２Ｅの一部を構成するものである。
【００４２】
次に、ＴｉＮ膜３５２Ｅ２のうち、芯部３５２Ｂの上部に該当する部分にマスクＭを形成する。その後、図９（Ｂ）に示すように、ＴｉＮ膜３５２Ｅ２を選択的に除去する。ここでは、ＨＦを用いたウェットエッチングにより除去する。これにより、芯部３５２Ｂを覆うバリア膜３５２Ｅが完成する。
次に、マスクＭを除去した後、図９（Ｃ）に示すように、基板３５１全面にＳｉＮ膜３５２Ｆ２を形成する。ＳｉＮ膜３５２Ｆ２は、ＳｉＮ膜３５２Ｆ１とともに絶縁膜３５２Ｆを構成するものである。
【００４３】
さらに、図１０（Ａ）に示すように、芯部３５２Ｂの上部に該当する部分にマスクＭを形成し、図１０（Ｂ）に示すように、ＳｉＮ膜３５２Ｆ２、さらには、ＳｉＮ膜３５２Ｆ１、バリア膜３５２Ｄを選択的に除去する。ここでば、ＣＦ系のガスを用いたドライエッチングを行なう。これにより、芯部３５２Ｂの周囲を覆う絶縁膜３５２Ｆが形成される。さらに、ＳｉＮ膜３５２Ｆ１、バリア膜３５２Ｄが除去されたことにより、第一導体膜３５２Ａ１の端部が露出することとなる。
【００４４】
次に、図１０（Ｃ）に示すように、基板３５１全面にＣｕ膜３５２Ａ３、さらには、ＴｉＮ膜３５２Ｇ１を積層する。その後、ＴｉＮ膜３５２Ｇ１上に所定のパターン（芯部３５２Ｂの長手方向に対し傾斜し、所定の間隔で並行配置されるパターン）のマスクを形成し、Ｃｕ膜３５２Ａ３およびＴｉＮ膜３５２Ｇ１を選択的に除去する。これにより、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、所定のパターンで並行配置された複数の第二導体膜３５２Ａ２およびバリア膜３５２Ｇが形成されることとなり、マイクロコイル３５２Ａが完成する。図１１（Ｂ）に示すように、第二導体膜３５２Ａ２および第一導体膜３５２Ａ１は芯部３５２Ｂの長手方向に対する傾斜方向が異なっており、第二導体膜３５２Ａ２および第一導体膜３５２Ａ１は直接接合されている。
より詳細に説明すると、第二導体膜３５２Ａ２により、第一導体膜３５２Ａ１のうちの一の第一導体膜３５２Ａ１の芯部３５２Ｂの一方の側に露出した端部と、一の第一導体膜３５２Ａ１に隣接する他の第一導体膜３５２Ａ１の芯部３５２Ｂの他方の側に露出した端部とが直接接続されることとなるのである。
なお、第一導体膜３５２Ａ１、第二導体膜３５２Ａ２、芯部３５２Ｂは、防食処理してもよい。防食剤としては、防食剤の種類としては、ベンゾトリアゾールやその誘導体を使用することができる。
【００４５】
ここでは、ひとつのコイル部３５２を取り上げて製造手順を説明したが、基板３５１上には、基板３５１直上の第一層目の複数のコイル部３５２を上述した手順により同時に形成することができる。
次に、第二層目のコイル部３５２を形成する際には、図１１（Ｃ）に示すように、第一層目のコイル部３５２を絶縁層３５３により埋め込む。例えば、絶縁層３５３としてのポリイミド膜を第一層目のコイル部３５２上に塗布する。絶縁層３５３の表面が平坦となるようにし、この絶縁層３５３上に下地層として薄い絶縁膜（シリコン酸化膜３５１Ａ）を形成する。そして、このシリコン酸化膜３５１Ａ上に第二層目のコイル部３５２を、上述した手順により、形成する。このような作業を繰り返すことにより、コイル部品３５が完成することとなる。
【００４６】
次に、基体２および駆動部３６の構成について詳細に説明する。
図１に示したように、基体２には、複数の円形状の孔２１がマトリクス状に形成されている。図１２に示すように、各孔２１には、リング状の受け部２２が設置されている。この受け部２２は、孔２１の内側面から、孔２１の中心部に向かって延びる複数のリブ２３により、支持されている。
【００４７】
駆動部３６は、基体１の第一の孔１１内に収容された回転体３１を回転駆動するためのものである。図１２に示すように、この駆動部３６は、駆動軸３６１と、この駆動軸３６１の一方の端部に接続されたハブ部３６２と、このハブ部３６２に接続され、複数枚の翼を有するプロペラ部３６３とを有する。このプロペラ部３６３の径は、１ｍｍ以下であり、例えば、１００μｍ程度である。駆動軸３６１は、他方の端部が孔２１内の受け部２２に挿入される。
また、駆動軸３６１の他方の端部には、回転部３２の軸部３２３Ａを挿入するための、三角錐状の孔３６１Ａが形成されている。この孔３６１Ａに回転部３２の軸部３２３Ａを挿入することで、駆動部３６が回転部３２に接続されることとなる。そして、風等がプロペラ部３６３にあたると、風力等により、駆動軸３６１が回転する。駆動軸３６１の回転駆動により、回転部３２も回転駆動し、回転体３１が第一の孔１１内を回転することとなる。回転体３１の磁石３３からの磁束は、マイクロコイル３５２Ａの中心軸に沿ってマイクロコイル３５２Ａ中を通るが、回転体３１の回転に伴い、磁石３３が回転することで、マイクロコイル３５２Ａの中心軸が磁石３３からの磁束を横切ることとなる。すなわち、マイクロコイル３５２Ａ中を通る磁束の方向が変化することとなる。これにより、各マイクロ発電機３で発電が行なわれることとなる。
なお、駆動部３６は、光造形法により、一体成形することができる。光造形法としては、以下の論文に記載されているものがある。
S. Maruo and K. Ikuta: Submicron stereolithography for the production of freely movable mechanisms by using single-photon polymerization, Sensors and Actuators A, vol. 100, No. 1 (2002) pp.70-76.
【００４８】
次に、発電装置１０の組み立て手順について述べる。
図１を参照して説明する。
まず、はじめに、回転体３１を用意する。このとき、筐体３４に回転部３２を収納させたのち、回転部３２の筒状部３２１の外周面と、筐体３４の内周面との間に、磁石３３をはめ込む。
次に、回転体３１を基体２の第一の孔１１内に挿入する。また、第二の孔１４内にコイル部品３５をはめ込む。コイル部品３５を第二の孔１４内にはめ込む際には、コイル部品３５の基板３５１が第二の孔１４の底部に位置するようにしてもよく、また、基板３５１が第二の孔１４の側壁に当接するようにしてもよい。本実施形態では、コイル部品３５のマイクロコイル３５２Ａの中心軸が、回転軸Ｘと直交するようにコイル部品３５を配置すればよい。なお、第二の孔１４内にコイル部品３５をはめ込む際、マニピュレータ等の微小操作ロボットを使用すればよい。
次に、駆動部３６がはめ込まれた基体２と、回転体３１およびコイル部３５２とがはめこまれた基体１とを重ねあわせる。そして、駆動部３６の駆動軸３６１の孔３６１Ａに回転部３２の軸部３２３Ａを挿入する。これにより、発電装置１０の組み立てが完成することとなる。
【００４９】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
マイクロ発電機３のコイル部品３５の基板３５１上には、複数のコイル部３５２が並列配置されており、コイル部品３５の各マイクロコイル３５２Ａの中心軸は、回転体３１の回転軸Ｘと直交している。また、コイル部品３５は、複数の磁石３３が回転駆動することにより形成される軌跡と対向する位置に配置されており、さらに、磁石３３は、回転軸Ｘと直交する方向の端部が異極に着磁されている。
このようなマイクロ発電機３では、磁石３３を回転駆動することで、基板３５１上の複数のマイクロコイル３５２Ａが同時に磁束の変化を受けることとなる。これにより、マイクロコイル３５２Ａの巻き数が仮想的に増えた状態と同じ状態を作り出すことができる。本実施形態では、基板３５１上の限られたスペースにおいて、充分なリアクタンスを確保することができ、マイクロ発電機３の発電効率を高めることができる。
【００５０】
ここで、基板上に複数のコイル部を設置することの効果について、図１３および図１４を参照して説明する。
まず、幅５００μｍ、奥行き２００μｍの基板を仮定し、この基板上にコイル部を配置した状態を想定する。
例えば、図１３（Ａ）には、厚み１μｍ、幅４９５μｍの芯部が配置され、この芯部の周囲をマイクロコイルがらせん状に巻かれたものが示されている。マイクロコイルの巻き数は１００巻きである。
図１３（Ｂ）では、厚み１μｍ、幅１０μｍの芯部が平行配置されている。各芯部の周囲には、１００回巻きのマイクロコイルが巻かれている。さらに、各コイル部間の間隔は、１μｍである。基板上には、３８個のコイル部が配置される。
図１３（Ｃ）では、厚み１μｍ、幅１μｍの芯部が平行配置されている。各芯部の周囲には、１００回巻きのマイクロコイルが巻かれている。さらに、各コイル部間の間隔は、１μｍである。基板上には、１２４個のコイル部が配置される。
【００５１】
１００回巻きのマイクロコイルを有するコイル部の数と、リアクタンスとの関係を図１４に示す。なお、図１４では、図１３に示したように、コイル部を積層させていない状態を想定している。
【００５２】
ここで、リアクタンスは、以下の式１で示される。
（式１）
Ｌ＝μ０μｒｎ・ｎＳｌ
ここで、μ０は芯部の透磁率を示し、μｒは、マイクロコイルの抵抗率を示す。ｎは、マイクロコイルの巻き数であり、さらに、Ｓは芯部の断面積、ｌは芯部の長さである。
【００５３】
図１４に示したように、コイル部の数が増加するほど、コイル部を直列につないで巻き数が仮想的に増えた状態となり、リアクタンスが増えることとなる。これにより、発電効率を効率的に高めることができるのである。なお、コイル部の数を増加させすぎた場合には、芯部の断面積が小さくなってしまい、芯部の断面積の値が支配的になるため、リアクタンスが一定程度落ちると考えられる。
【００５４】
また、本実施形態では、基板３５１に複数のコイル部３５２をマトリクス状に積層している。これにより、基板３５１の面内方向に隣接するマイクロコイル３５２Ａだけでなく、基板３５１厚み方向に隣接するマイクロコイル３５２Ａも同時に、磁束の変化を受けることとなる。そのため、より多くのマイクロコイル３５２Ａが同時に磁束の変化を確実に受けることができるようになる。従って、マイクロ発電機３の発電効率を高めることができる。
さらに、コイル部品３５の基板３５１上には、複数のコイル部３５２が並列配置され、各コイル部３５２のマイクロコイル３５２Ａが磁石３３と対向している。そのため、例えば、コイル部３５２を直列に配置する場合に比べ、各コイル部３５２と磁石３３との距離を短くすることができる。これにより、マイクロ発電機３の発電効率を高めることができる。
【００５５】
また、本実施形態のマイクロ発電機３は、複数の磁石３３と、複数のコイル部３５２を有する複数のコイル部品３５とを備えているため、より効率よく発電することができる。
【００５６】
また、コイル部３５２をマトリクス状に積層配置するとともに、各コイル部３５２のマイクロコイル３５２Ａの少なくとも一方の端部が基板３５１表面と直交する同一平面上に位置するようにし、各コイル部３５２のマイクロコイル３５２Ａの端部の位置を合わせている。そして、基板３５１表面と直交する略同一平面上にある各マイクロコイル３５２Ａの一方の端部が、回転体３１側に向くように、コイル部品３５が配置されている。
これにより、磁石３３と、マイクロコイル３５２Ａとを対向させた際の磁石３３と各マイクロコイル３５２Ａとの距離を略一定距離とすることができ、磁石３３から極端に距離が離れたマイクロコイル３５２Ａがなくなるため、発電効率を高めることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、コイル部３５２は、絶縁層３５３により被覆されているため、隣接するコイル部３５２同士の接触を防止することができる。
さらには、絶縁層３５３により、コイル部３５２を埋め込み、絶縁層３５３の表面を平坦化して、この絶縁層３５３上に上層のコイル部３５２を設けているので、上層のコイル部３５２が傾いて形成されてしまうこと等を防止できる。
【００５８】
また、本実施形態のコイル部３５２の芯部３５２Ｂと、マイクロコイル３５２Ａとの間には、絶縁膜３５２Ｆおよびバリア膜３５２Ｅが存在する。
芯部３５２Ｂと、マイクロコイル３５２Ａとが直接接触すると、合金化を起こし、マイクロコイル３５２Ａの抵抗値が上昇する場合がある。
本実施形態では、絶縁膜３５２Ｆおよびバリア膜３５２Ｅで芯部３５２Ｂの周囲を覆っているので、芯部３５２Ｂと、マイクロコイル３５２Ａとの合金化を防止し、マイクロコイル３５２Ａの抵抗値の上昇を防ぐことができる。
また、絶縁膜３５２Ｆと、芯部３５２Ｂとの密着性は良好でないため、芯部３５２Ｂの周囲をバリア膜３５２Ｅで覆った後、絶縁膜３５２Ｆで覆うことで、絶縁膜３５２Ｆの剥がれを防止することができる。
同様に、絶縁膜３５２Ｆと、マイクロコイル３５２Ａを構成する第一導体膜３５２Ａ１との密着性は良好でないため、第一導体膜３５２Ａ１上にバリア膜３５２Ｄを設け、このバリア膜３５２Ｄ上に絶縁膜３５２Ｆを設けることで、絶縁膜３５２Ｆの剥がれを防止することができる。
【００５９】
さらに、マイクロコイル３５２Ａは発熱するため、絶縁膜３５２Ｆを、ＳｉＮ膜、ＢＣＮ膜（炭窒化ホウ素膜）、ＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）、ＡｌＮ膜、ナノダイヤ膜のいずれかの材料で構成することで、マイクロコイル３５２Ａの熱を放熱させることができる。特に、本実施形態では、基板３５１上に複数のコイル部３５２が配置されているため、マイクロコイル３５２Ａの熱が放熱されにくくなっているが、絶縁膜３５２Ｆを、ＳｉＮ膜、ＢＣＮ膜（炭窒化ホウ素膜）、ＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）、ＡｌＮ膜、ナノダイヤ膜のいずれかとすることで、マイクロコイル３５２Ａの熱を確実に放熱させることができる。
【００６０】
また、本実施形態では、マイクロ発電機３の磁石３３は平面Ｕ字型であるため、磁石３３の端部からの磁束が、マイクロコイル３５２Ａの中心軸に沿って、マイクロコイル３５２Ａ中を通るようになり、より効率よく磁束がマイクロコイル３５２Ａ内を通ることとなる。これにより、より効率よく発電を行なうことができる。
さらに、本実施形態では、磁石３３は回転部３２の回転軸Ｘと直交する方向の両端部（Ｕ字の両端部）が異極に着磁されるとともに、回転軸Ｘに沿って長尺状に延びている。従って、磁石３３からの磁束が通る面積を比較的大きくすることができ、これにより、より多くのマイクロコイル３５２Ａが同時に磁束の変化を確実に受けることができる。従って、マイクロ発電機３の発電効率を確実に高めることができる。
【００６１】
さらに、本実施形態では、基体１に回転体３１を収容する第一の孔１１および、この第一の孔１１の周囲に設けられ、コイル部品３５を挿入する第二の孔１４を形成している。マイクロ発電機３を組み立てる際には、第二の孔１４に複数のコイル部３５２を有するコイル部品３５を挿入するとともに、第一の孔１１に回転体３１を挿入するだけでよいため、マイクロ発電機３の組み立てを容易に行なうことができる。
これに加え、基体１に複数の回転体３１および複数のコイル部品３５を挿入した後、複数の駆動部３６が挿入された基体２と、基体１とを重ね合わせ、駆動部３６の駆動軸３６１の孔３６１Ａに回転部３２の軸部３２３Ａを挿入するだけで、発電装置１０の組み立てが完成する。このような組み立て工程によれば、複数のマイクロ発電機３を同時に組み立てて、発電装置１０を得ることができるので、発電装置１０の製造に手間を要しない。
【００６２】
さらに、本実施形態のコイル部品３５では、第一導体膜３５２Ａ１と第二導体膜３５２Ａ２とを直接接合し、スルーホールを介して接続していないので、スルーホールによる電力の損失の発生を防止することができる。
【００６３】
また、本実施形態の発電装置１０は、複数のマイクロ発電機３を有している。そして、各マイクロ発電機３は風や水流等がプロペラ部３６３にあたることで、発電することができる。従って、例えば、発電装置１０を鳥や魚等の移動物に取り付けておけば、移動物の移動に伴い発電することができる。従って、図１５に示すように、発電装置１０およびこの発電装置１０によって駆動するセンサデバイス、通信デバイスを鳥や魚等の移動物に取り付けることで、電池の携帯なしに、長期間、生態変化や、環境変化をリモートセンシングすることができる。センサデバイスおよび通信デバイスには、発電装置１０からの電力が供給される。センサデバイスで検出したセンサ信号は、通信デバイスにより中継システム、ＧＰＳシステムに送信される。そして、地球環境情報管理システムを通じて、生態変化や、環境変化をリモートセンシングすることができる。
さらには、本実施形態のマイクロ発電機３のプロペラ部３６３の径は、１００μｍ程度であるため、わずかな風の流れや水流等に対しても発電することができる。
また、発電装置１０は、マイクロ発電機３を複数有するため、センサ等の小型電子機器に電力を供給することができる。これにより、乾電池等の利用を減らすことができ、環境負荷低減に役立つ。
【００６４】
（第二実施形態）
図１６を参照して、第二実施形態について説明する。図１６は、基体１の部分拡大図であり、ひとつの回転体３１と、その周囲に配置されるコイル部品３５とを示したものである。
前記実施形態では、磁石３３は、平面略Ｕ字型形状であったが、本実施形態では、磁石４３は、平面略矩形形状である。
磁石４３の回転部３２の回転軸Ｘと直交する方向の両端部は、異極に着磁されている。また、この磁石４３は、磁石３３と同様、回転軸Ｘに沿って長尺状に延びている。
他の構造は、前記実施形態と同様である。
このような本実施形態によれば、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６５】
（第三実施形態）
図１７を用いて、本実施形態について説明する。
図１７（Ａ）には、マイクロ発電機５の斜視図が示されており、図１７（Ｂ）には、磁石５３および保持部材５４が示されている。さらに、図１７（Ｃ）には、コイル部品３５および保持部材５５が示されている。
マイクロ発電機５は、回転駆動する複数の磁石５３と、複数の磁石５３が回転駆動することにより形成される軌跡と対向する位置に配置された複数のコイル部品３５とを有する。
磁石５３は、リング状の保持部材５４に埋め込まれた棒状の磁石である。保持部材５４は、樹脂製であり、磁石５３は、リング状の保持部材５４中に円周に沿って埋め込まれている。磁石５３の一方の端部は、保持部材５４の表面から露出している。
磁石５３は、回転軸Ｘと平行な方向の両端部が異極に着磁されるとともに、隣接する磁石５３の隣接する端部の極性は互いに異なっている。すなわち、保持部材５４の表面からは、磁石５３のＮ極と、Ｓ極とが交互に露出することとなる。
【００６６】
コイル部品３５は、リング状の保持部材５５中に挿入されている。保持部材５５には、コイル部品３５を挿入する孔が形成されており、複数のコイル部品３５は、円弧を描くように配置されている。コイル部品３５は、マイクロコイル３５２Ａの中心軸が、リング状の保持部材５５の中心軸と平行になるように、保持部材５５に挿入される。
磁石５３が挿入された保持部材５４と、コイル部品３５が挿入された保持部材５５とを対向させる（ここでは、保持部材５４の磁石５３の端部が露出している面と、コイル部品３５とが対向するように保持部材５４，５５同士を対向させる）と、コイル部品３５のマイクロコイル３５２Ａの端部は、磁石５３の回転軸Ｘと平行な方向の端部のうち、一方の端部（保持部材５４の表面から露出した端部）と対向することとなる。磁石５３の保持部材５４の表面から露出した端部と、コイル部品３５との間の距離は１〜５０μｍである。
また、マイクロコイル３５２Ａの中心軸は、回転軸Ｘと略平行となる。
【００６７】
このようなマイクロ発電機５では、第一実施形態と同様の第一の孔が形成された基体の第一の孔の底部に、コイル部品３５が挿入された保持部材５５を挿入する。
一方で、第一実施形態の回転部３２と、筐体３４との間に、磁石５３が埋め込まれた保持部材５４を挿入し、回転体を構成する。そして、この回転体を基体の第一の孔に挿入する。
次に、第一実施形態と同じく、駆動部３６がはめ込まれた基体２と、回転体およびコイル部品３５がはめこまれた基体とを重ねあわせる。
駆動部３６の駆動により、回転体が回転駆動することで、磁石５３が回転することとなる。そして、マイクロコイル３５２Ａ中を通る磁束の方向が変化することとなる。これにより、各発電機５で発電が行なわれることとなる。
【００６８】
このような本実施形態によれば、前記各実施形態と同様の効果を奏することができるうえ、以下の効果を奏することができる。
本実施形態の発電機５では、マイクロコイル３５２Ａの中心軸が回転軸Ｘと略平行となるようにコイル部品３５が配置され、さらに、マイクロコイル３５２Ａの端部は、回転軸Ｘと平行な方向の磁石５３の両端部のうち、一方の端部と対向する。従って、磁石５３の端部からの磁束は、マイクロコイル３５２Ａの中心軸に沿って、マイクロコイル３５２Ａ中を通るようになる。そして、隣接する磁石５３の隣接する端部の極性が互いに異なっているので、回転軸Ｘを回転駆動することで、磁石５３の端部からの磁束の方向は、マイクロコイル３５２Ａの中心軸に沿って変化することとなる。
これにより、さらに、効率よく発電することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、コイル部品３５が挿入された保持部材５５上に磁石５３が挿入された保持部材５４を重ねあわせるようにして配置しているので、マイクロコイル３５２Ａと、磁石５３との距離を非常に接近させることができる。これにより、発電効率をより一層高めることができる。
【００７０】
さらに、本実施形態では、磁石５３は、その端部が保持部材５４の表面から露出すればよく、磁石５３の長さ寸法を長くする必要はない。従って、磁石５３の長さ寸法を短くすることができるので、磁石５３を回転駆動させる際の負荷を軽くすることができる。
【００７１】
（参考の形態）
図１８、図１９を参照して、参考形態について説明する。
図１８に示されたマイクロ発電機６は、
回転軸Ｘと、前記回転軸Ｘの周囲に配置され、前記回転軸Ｘとともに回転する複数の磁石３３と、前記複数の磁石３３が回転駆動することにより形成される軌跡と対向する位置に配置されたコイル部品６５とを備え、
前記コイル部品６５は、基板６５１と、基板６５１に設けられた複数のコイル部６５２とを有し、
前記各コイル部６５２は、らせん状に形成され、その中心軸が前記基板６５１表面に沿って延びるとともに、前記中心軸が互いに略平行となる導電性のマイクロコイルを有する
るマイクロ発電機である。
マイクロ発電機６では、磁石３３を回転駆動すると、マイクロコイルの中心軸は、磁束を横切ることとなる。
【００７２】
以下に、マイクロ発電機６の詳細について説明する。
図１９には、マイクロ発電機６のコイル部品６５が示されている。
このコイル部品６５は、基板６５１と、複数のコイル部６５２とを有する。
基板６５１は、強磁性体金属であり、所定の間隔で複数のスルーホール６５１Ａが設けられている。
コイル部６５２は、マイクロコイルであり、基板６５１の表面に所定のパターンで設けられた第一導体膜６５２Ａと、基板６５１の裏面に所定のパターンで設けられた第二導体膜６５２Ｂと、スルーホール６５１Ａ中に設けられた図示しない第三導体膜とを有する。
第一導体膜６５２Ａ、第二導体膜６５２Ｂ、第三導体膜は、例えば、Ｃｕ膜である。
図１８に示したように、マイクロ発電機６のコイル部品６５以外の構成は、第一実施形態と同様である。
コイル部品６５を、基体１の第二の孔１４に挿入すると、コイル部品６５は、磁石３３を挟んで、回転体３１の回転軸Ｘと反対側に配置されることとなる。また、コイル部品６５は、複数の磁石３３が回転駆動することにより形成される軌跡と対向する位置に配置される。さらには、コイル部品６５の各マイクロコイルの中心軸は、回転体３１の回転軸Ｘと直交する。
【００７３】
このような構成のコイル部品６５を使用した場合であっても、前記第一実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、ここでは、第一実施形態のマイクロ発電機のコイル部品３５をコイル部品６５に置き換えた例を説明したが、第二実施形態、第三実施形態のコイル部品３５をコイル部品６５に置き換えてもよい。
【００７４】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態のコイル部品３５は、基板３５１上に複数のコイル部３５２がマトリクス状に積層配置されていたが、積層されていないものであってもよい。
さらには、前記各実施形態のコイル部品３５の各コイル部３５２のマイクロコイル３５２Ａ同士は接続されていなかったが、図２０に示すように、マイクロコイル３５２Ａの端部同士を接続する導線３７を設けてもよい。導線３７により、マイクロコイル３５２Ａ間を結線することで、マイクロコイル３５２Ａが直列に接続されることとなる。これにより、マイクロコイル３５２Ａの巻き数が仮想的に増えた状態と同じ状態を作り出すことができ、発電効率を確実に高めることができる。
なお、図２０に示すように、各列内では導線３７により直列接続するとともに、各列間を導線３８により、並列接続してもよい。
直列接続するか、並列接続するかは、配線抵抗を考慮して適宜決めればよい。
【００７５】
さらには、前記各実施形態では、コイル部品３５をマイクロ発電機に使用したが、本発明にかかるコイル部品は、マイクロ発電機に使用されるものに限らない。例えば、ＮＭＲ等の計測器に使用してもよい。本発明のコイル部品をＮＭＲ等の計測器に使用する場合には、以下のような利点が挙げられる。
【００７６】
・コイル部品の基板上には、マイクロコイルを有する複数のコイル部が並列に配置されている。従って、例えば、本発明のコイル部品をＮＭＲ等の計測器に使用することで、微小領域を多数点計測することができる。さらに、各コイル部のマイクロコイルは、中心軸が互いに略平行となるように配置されているため、マイクロコイルがランダムに配置される場合に比べ、微小領域を多数点計測する際に、正確に計測することが可能となる。
【００７７】
・また、本発明のコイル部品では、コイル部をマトリクス状に積層配置するとともに、各コイル部のマイクロコイルの一方の端部が基板表面と直交する同一平面上に位置するようにし、マイクロコイルの端部の位置を合わせている。そのため、試料からの各マイクロコイルとの位置を略一致させることができ、試料の各微小領域の計測を正確に行なうことができる。
【００７８】
さらには、本発明のコイル部品を自由電子レーザ、磁気記録装置、高周波集積回路素子、真空マイクロデバイス等使用することもできる。さらには、本発明のコイル部品を前述したＮＭＲとは異なる他の磁気センサ（磁気信号をセンシングするデバイス）に使用してもよい。
【００７９】
また、前記各実施形態では、駆動部３６がはめ込まれた基体２と、回転体３１およびコイル部３５２とがはめこまれた基体１とを重ねあわせ発電装置１０を組み立てていたが、これに限らず、例えば、基体２を設けず、各回転体３１に駆動部３６をそれぞれ取り付けて、発電装置を組み立ててもよい。
【００８０】
さらには、第三実施形態では、磁石５３の一方の端部が保持部材５４の表面から露出するとしたが、磁石５３の端部が保持部材５４の表面から露出していなくてもよい。磁石５３からの磁束密度が高いような場合には、磁石５３が樹脂製の保持部材５４中に完全に埋め込まれていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる発電装置を示す分解斜視図である。
【図２】発電装置の基体の部分拡大図である。
【図３】回転体の分解斜視図である。
【図４】回転体が基体の第一の孔に収容された状態を示した平面図である。
【図５】コイル部品の断面を模式的に示した図である。
【図６】コイル部品の製造工程を示す断面図である。
【図７】コイル部品の製造工程を示す断面図である。
【図８】コイル部品の製造工程を示す断面図である
【図９】コイル部品の製造工程を示す断面図である
【図１０】コイル部品の製造工程を示す断面図である。
【図１１】コイル部品の製造工程を示す断面図である。
【図１２】駆動部を示す斜視図である。
【図１３】基板上に複数のコイル部を設置した状態を示す図である。
【図１４】１００回巻きのマイクロコイルを有するコイル部の数と、リアクタンスとの関係を示す図である。
【図１５】発電装置を用いてリモートセンシングを行なう状態を示す図である。
【図１６】本発明の第二実施形態にかかるマイクロ発電機の要部を示す平面図である。
【図１７】（Ａ）は、本発明の第三実施形態にかかるマイクロ発電機の斜視図であり、（Ｂ）は、磁石および保持部材を示す図であり、（Ｃ）は、コイル部品および保持部材を示す図である。
【図１８】参考の形態におけるマイクロ発電機の要部を示す平面図である。
【図１９】参考の形態におけるマイクロ発電機のコイル部品を示す平面図である。
【図２０】本発明の変形例にかかるコイル部品を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１    基体
２    基体
３    マイクロ発電機
５    マイクロ発電機
６    マイクロ発電機
１０    発電装置
１１    第一の孔
１２    受け部
１３    リブ
１４    第二の孔
２１    孔
２２    受け部
２３    リブ
３１    回転体
３２    回転部
３３    磁石
３４    筐体
３５    コイル部品
３６    駆動部
３７    導線
３８    導線
４３    磁石
５３    磁石
５４    保持部材
５５    保持部材
６５    コイル部品
３２１    筒状部
３２１Ａ    リブ
３２３    軸部
３２３Ａ    軸部
３２３Ｂ    軸部
３５１    基板
３５１Ａ    シリコン酸化膜
３５２    コイル部
３５２Ａ    マイクロコイル
３５２Ａ１    第一導体膜
３５２Ａ２    第二導体膜
３５２Ａ３    Ｃｕ膜
３５２Ｂ    芯部
３５２Ｂ１    Ｆｅ膜
３５２Ｃ    バリア膜
３５２Ｄ    バリア膜
３５２Ｅ    バリア膜
３５２Ｅ１    ＴｉＮ膜
３５２Ｆ    絶縁膜
３５２Ｆ１    ＳｉＮ膜
３５２Ｇ    バリア膜
３５２Ｇ１    ＴｉＮ膜
３５３    絶縁層
３６１    駆動軸
３６１Ａ    孔
３６２    ハブ部
３６３    プロペラ部
６５１    基板
６５１Ａ    スルーホール
６５２    コイル部
６５２Ａ    第一導体膜
６５２Ｂ    第二導体膜
【図１】
2007195375.tif 000003
【図２】
2007195375.tif 000004
【図３】
2007195375.tif 000005
【図４】
2007195375.tif 000006
【図５】
2007195375.tif 000007
【図６】
2007195375.tif 000008
【図７】
2007195375.tif 000009
【図８】
2007195375.tif 000010
【図９】
2007195375.tif 000011
【図１０】
2007195375.tif 000012
【図１１】
2007195375.tif 000013
【図１２】
2007195375.tif 000014
【図１３】
2007195375.tif 000015
【図１４】
2007195375.tif 000016
【図１５】
2007195375.tif 000017
【図１６】
2007195375.tif 000018
【図１８】
2007195375.tif 000019
【図１９】
2007195375.tif 000020
【図２０】
2007195375.tif 000021
【図１７】
2007195375.tif 000022