JP2002033232A - 電磁コイルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電磁コイルの製造方法としてコイルの巻き線密
度が比較的低い。 【解決手段】電磁コイルの製造方法であって、基板の両
面に伝導性の薄板を配置する工程と、前記薄板を前記基
板に接着する工程と、レーザー加工によって前記薄板に
コイルパターンを形成する工程と、前記基板の両面に形
成される薄板同士を電気的に接続させる工程とを有す
る。
度が比較的低い。 【解決手段】電磁コイルの製造方法であって、基板の両
面に伝導性の薄板を配置する工程と、前記薄板を前記基
板に接着する工程と、レーザー加工によって前記薄板に
コイルパターンを形成する工程と、前記基板の両面に形
成される薄板同士を電気的に接続させる工程とを有す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子線やイオン等の
荷電粒子線を用いた装置に好適な電磁コイルに関するも
のであり、より詳しくはレーザを用いて偏向器や非点補
正器等の電磁コイルを製造する方法に関するものであ
る。このコイルは荷電粒子線投影装置等にに用いられ、
高精度で温度的に安定している。
荷電粒子線を用いた装置に好適な電磁コイルに関するも
のであり、より詳しくはレーザを用いて偏向器や非点補
正器等の電磁コイルを製造する方法に関するものであ
る。このコイルは荷電粒子線投影装置等にに用いられ、
高精度で温度的に安定している。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】荷電粒
子線装置は荷電粒子源（例えば、電子銃）から感応基板
等の試料に向かう荷電粒子（例えば、電子）の軌道を制
御する為に複数の偏向器を用いている。特開2001-01505
4号公報は機械的に高い安定性と精度を与えるベーンと
呼ばれるコイル板を複数用いたトロイダル型の偏向器を
開示している。この偏向器は光軸を中心として放射状に
配置された複数の基板（ベーン基板とも呼ぶ）と、基板
に形成されたコイル（ベーンコイルとも呼ぶ）とを有す
る。このコイルが形成された基板を以下ではベーンと呼
ぶ。このベーンコイルは非絶縁体で低抵抗（アメリカ針
金ゲージ規格(AWG)で22-23程度）の銅線であり、実質的
に矩形の断面形状を有することが好ましい。この銅線は
低熱膨張係数で薄い絶縁性の基板の両面に精度良く形成
される必要がある。また、十分な性能を発揮するため
に、銅線間の距離を近づけて高密度に銅線を形成する必
要性がある（例えば、0.6mm幅の銅線を線と線との間の
ギャップが0.25mm以下となるように形成する）。更に、
各々のベーンの厚さはできうる限り薄くする必要があ
る。
子線装置は荷電粒子源（例えば、電子銃）から感応基板
等の試料に向かう荷電粒子（例えば、電子）の軌道を制
御する為に複数の偏向器を用いている。特開2001-01505
4号公報は機械的に高い安定性と精度を与えるベーンと
呼ばれるコイル板を複数用いたトロイダル型の偏向器を
開示している。この偏向器は光軸を中心として放射状に
配置された複数の基板（ベーン基板とも呼ぶ）と、基板
に形成されたコイル（ベーンコイルとも呼ぶ）とを有す
る。このコイルが形成された基板を以下ではベーンと呼
ぶ。このベーンコイルは非絶縁体で低抵抗（アメリカ針
金ゲージ規格(AWG)で22-23程度）の銅線であり、実質的
に矩形の断面形状を有することが好ましい。この銅線は
低熱膨張係数で薄い絶縁性の基板の両面に精度良く形成
される必要がある。また、十分な性能を発揮するため
に、銅線間の距離を近づけて高密度に銅線を形成する必
要性がある（例えば、0.6mm幅の銅線を線と線との間の
ギャップが0.25mm以下となるように形成する）。更に、
各々のベーンの厚さはできうる限り薄くする必要があ
る。
【０００３】特開2001-028315号公報ではこのベーンを
製造する一つの方法を開示している。約0.5mm厚で機械
加工によってパターニングされた銅のコイルパターンは
機械的にアライメントされ、低熱膨張のベーン基板の両
側に熱硬化性エポキシで接着される。この製造方法は比
較的複雑でコストが高く時間がかかる。
製造する一つの方法を開示している。約0.5mm厚で機械
加工によってパターニングされた銅のコイルパターンは
機械的にアライメントされ、低熱膨張のベーン基板の両
側に熱硬化性エポキシで接着される。この製造方法は比
較的複雑でコストが高く時間がかかる。
【０００４】未公開であるが特願2000-353786号の明細
書及び図面には別の製造方法を開示しており、この方法
はフォトリソグラフィーにより、セラミック基板上に銅
のコイルパターンを形成し、その後、メッキにより銅の
厚さを厚くしている。この方法は前述の方法より複雑で
はなくコストも低く、また、コイルパターンの位置精度
も高くすることが可能である。更にエポキシによる接着
を行わないのでベーンの厚さも薄くすることができる。
この製造方法による制限は、既存のメッキ技術では得ら
れる銅の厚さが最大で約0.13mm程度であると言うことで
ある。
書及び図面には別の製造方法を開示しており、この方法
はフォトリソグラフィーにより、セラミック基板上に銅
のコイルパターンを形成し、その後、メッキにより銅の
厚さを厚くしている。この方法は前述の方法より複雑で
はなくコストも低く、また、コイルパターンの位置精度
も高くすることが可能である。更にエポキシによる接着
を行わないのでベーンの厚さも薄くすることができる。
この製造方法による制限は、既存のメッキ技術では得ら
れる銅の厚さが最大で約0.13mm程度であると言うことで
ある。
【０００５】
【０００６】 〔特許請求の範囲〕 前記課題を解決するための第1の手段は、電磁コイルの
製造方法であって、基板の両面に伝導性の薄板を配置す
る工程と、前記薄板を前記基板に接着する工程と、レー
ザー加工によって前記薄板にコイルパターンを形成する
工程と、前記基板の両面に形成される薄板同士を電気的
に接続させる工程とを有する事を特徴とする製造方法で
ある。
製造方法であって、基板の両面に伝導性の薄板を配置す
る工程と、前記薄板を前記基板に接着する工程と、レー
ザー加工によって前記薄板にコイルパターンを形成する
工程と、前記基板の両面に形成される薄板同士を電気的
に接続させる工程とを有する事を特徴とする製造方法で
ある。
【０００７】第2の手段は、第1手段であって、前記接着
工程は前記基板と金属薄板を加熱することによる共融結
合によって行われることを特徴とする電磁コイルの製造
方法である。第3の手段は、第1、２手段であって、前記
伝導性の薄板は銅からなることを特徴とする電磁コイル
の製造方法である。
工程は前記基板と金属薄板を加熱することによる共融結
合によって行われることを特徴とする電磁コイルの製造
方法である。第3の手段は、第1、２手段であって、前記
伝導性の薄板は銅からなることを特徴とする電磁コイル
の製造方法である。
【０００８】第4の手段は、第3手段であって、前記接着
は前記銅と酸化銅との共融混合物の融点と銅の融点との
間の温度で前記基板と薄板とを熱することによって行わ
れることを特徴とする電磁コイルの製造方法である。第
5の手段は、第4手段であって、前記加熱する温度は1065
℃〜1083℃の間である事を特徴とする電磁コイルの製造
方法である。
は前記銅と酸化銅との共融混合物の融点と銅の融点との
間の温度で前記基板と薄板とを熱することによって行わ
れることを特徴とする電磁コイルの製造方法である。第
5の手段は、第4手段であって、前記加熱する温度は1065
℃〜1083℃の間である事を特徴とする電磁コイルの製造
方法である。
【０００９】第6の手段は、第2、３，５の手段であっ
て、前記基板を加熱する工程は不活性ガス雰囲気中で行
われることを特徴とする電磁コイルの製造方法である。
第7の手段は第1〜６の手段であって、前記基板の熱膨張
係数は７×１０-6／℃以下であることを特徴とする電磁
コイルの製造方法である。
て、前記基板を加熱する工程は不活性ガス雰囲気中で行
われることを特徴とする電磁コイルの製造方法である。
第7の手段は第1〜６の手段であって、前記基板の熱膨張
係数は７×１０-6／℃以下であることを特徴とする電磁
コイルの製造方法である。
【００１０】第8の手段は、第1〜７の手段であって、前
記基板はセラミックスであることを特徴とする電磁コイ
ルの製造方法である。第9の手段は、第8の手段であっ
て、前記基板はアルミナセラミックであることを特徴と
する電磁コイルの製造方法である。
記基板はセラミックスであることを特徴とする電磁コイ
ルの製造方法である。第9の手段は、第8の手段であっ
て、前記基板はアルミナセラミックであることを特徴と
する電磁コイルの製造方法である。
【００１１】第10の手段は、第1〜９の手段であって、
前記コイルパターンは線とギャップの比が少なくとも4:
1であることを特徴とする電磁コイルの製造方法であ
る。第11の手段は、第1〜１０の手段であって、前記薄
板の厚さは0.5mm以下である事を特徴とする電磁コイル
の製造方法である。
前記コイルパターンは線とギャップの比が少なくとも4:
1であることを特徴とする電磁コイルの製造方法であ
る。第11の手段は、第1〜１０の手段であって、前記薄
板の厚さは0.5mm以下である事を特徴とする電磁コイル
の製造方法である。
【００１２】第12の手段は、第1〜１１の手段であっ
て、前記レーザー加工は、少なくとも一つの薄板にレー
ザーを絞ってスポットを形成する工程と、前記薄板上で
レーザーを移動させる工程と、を有することを特徴とす
る電磁コイルの製造方法である。
て、前記レーザー加工は、少なくとも一つの薄板にレー
ザーを絞ってスポットを形成する工程と、前記薄板上で
レーザーを移動させる工程と、を有することを特徴とす
る電磁コイルの製造方法である。
【００１３】第13の手段は、第12の手段であって、前記
レーザーはヘビ状に移動させることを特徴とする電磁コ
イルの製造方法である。第14の手段は、第1〜１３の手
段であって、前記基板の厚さは0.64mm以下であることを
特徴とする電磁コイルの製造方法である。
レーザーはヘビ状に移動させることを特徴とする電磁コ
イルの製造方法である。第14の手段は、第1〜１３の手
段であって、前記基板の厚さは0.64mm以下であることを
特徴とする電磁コイルの製造方法である。
【００１４】第15の手段は、荷電粒子線装置に用いられ
る電磁コイルであって、基板と、基板の両面にコイルの
線と線とのギャップが0.25mm以下となるように形成され
たコイルパターンと、前記基板の両面に形成されたコイ
ルパターン同士を接続させる手段と、を有することを特
徴とする電磁コイルである。
る電磁コイルであって、基板と、基板の両面にコイルの
線と線とのギャップが0.25mm以下となるように形成され
たコイルパターンと、前記基板の両面に形成されたコイ
ルパターン同士を接続させる手段と、を有することを特
徴とする電磁コイルである。
【００１５】第16の手段は、第15の手段であって、前記
コイルの線と線とのギャップが0.1mm以下であることを
特徴とする電磁コイルである。第17の手段は、第1〜１
４の手段によって製造された電磁コイルを有する荷電粒
子線装置である。
コイルの線と線とのギャップが0.1mm以下であることを
特徴とする電磁コイルである。第17の手段は、第1〜１
４の手段によって製造された電磁コイルを有する荷電粒
子線装置である。
【００１６】第18の手段は、第15または１６の手段の電
磁コイルを備えた荷電粒子線装置である。
磁コイルを備えた荷電粒子線装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら詳細な説
明をする。図１はレーザー加工が行われる前のベーンを
示す。図２の工程201では図１のセラミック基板102が既
存の加工技術を用いて用意される。好ましくは、基板10
2はアルミナセラミックを用い、また、その厚さは0.64m
mより薄い事が好ましい。また、基板102は低熱膨張係数
(CTE)のものを用いることが好ましい。例えば、熱膨張
係数が７×１０-6／℃以下であるようなセラミックを用
いることができる。他の基板材料としては石英を基板材
料として用いることも可能である。
明をする。図１はレーザー加工が行われる前のベーンを
示す。図２の工程201では図１のセラミック基板102が既
存の加工技術を用いて用意される。好ましくは、基板10
2はアルミナセラミックを用い、また、その厚さは0.64m
mより薄い事が好ましい。また、基板102は低熱膨張係数
(CTE)のものを用いることが好ましい。例えば、熱膨張
係数が７×１０-6／℃以下であるようなセラミックを用
いることができる。他の基板材料としては石英を基板材
料として用いることも可能である。
【００１８】図２の工程202では、伝導性薄板101,103が
形成される。この伝導性薄板の材料としては銅を用いる
事が好ましく、他にも銀等を用いることが可能である。
銅薄板101,103は好ましくは0.5mmの厚さよりも薄くし、
基板102の両面に接着される。
形成される。この伝導性薄板の材料としては銅を用いる
事が好ましく、他にも銀等を用いることが可能である。
銅薄板101,103は好ましくは0.5mmの厚さよりも薄くし、
基板102の両面に接着される。
【００１９】図２の工程203では、銅薄板101,103は基板
102の両面に接着される。好ましくは、工程203におい
て、基板102と銅薄板101,103を炉に入れ、酸化銅の融点
まで加熱する事によって、所謂共晶（共融）結合によっ
て接着が行われる。この酸化銅の融点は銅の融点よりも
低いため、銅が溶けることを防止できる。他の接着方法
としては、エポキシ等の接着剤による接着を用いること
も可能であるが、銅と銅に自然に含まれる酸化銅との共
融混合物の融点まで銅を熱して接着する方法が好まし
い。銅と銅の酸化物による共融混合物は基板102に対し
て接着剤となる。この熱する温度は1065℃（銅と酸化銅
の共融温度）から1083℃（銅の融点）の間である事が好
ましい。好ましくは、この共融結合は窒素等の不活性雰
囲気中で行われる。また、炉に入れるベーン全体の温度
がこの1065℃から1083℃の間で安定している必要があ
る。こうすることによって、接着のむらがなくなる。こ
の温度で、銅と銅に自然に含まれる酸化銅の共融混合物
は液体となり、基板102表面をこの液体が覆う。そし
て、これは銅薄板101,103と基板102を強固に接着する接
着剤となる。その後、基板内の内部応力を最小化するた
めに徐々に温度を下げて冷却が行われる。
102の両面に接着される。好ましくは、工程203におい
て、基板102と銅薄板101,103を炉に入れ、酸化銅の融点
まで加熱する事によって、所謂共晶（共融）結合によっ
て接着が行われる。この酸化銅の融点は銅の融点よりも
低いため、銅が溶けることを防止できる。他の接着方法
としては、エポキシ等の接着剤による接着を用いること
も可能であるが、銅と銅に自然に含まれる酸化銅との共
融混合物の融点まで銅を熱して接着する方法が好まし
い。銅と銅の酸化物による共融混合物は基板102に対し
て接着剤となる。この熱する温度は1065℃（銅と酸化銅
の共融温度）から1083℃（銅の融点）の間である事が好
ましい。好ましくは、この共融結合は窒素等の不活性雰
囲気中で行われる。また、炉に入れるベーン全体の温度
がこの1065℃から1083℃の間で安定している必要があ
る。こうすることによって、接着のむらがなくなる。こ
の温度で、銅と銅に自然に含まれる酸化銅の共融混合物
は液体となり、基板102表面をこの液体が覆う。そし
て、これは銅薄板101,103と基板102を強固に接着する接
着剤となる。その後、基板内の内部応力を最小化するた
めに徐々に温度を下げて冷却が行われる。
【００２０】工程204では、基板102の両面の銅薄板101,
103にレーザー加工によってコイルパターンが形成され
る。従来の技術で説明した特開2001-028315号公報では
銅線間のギャップは最小で0.25mmであったのに対して、
レーザー加工によれば、銅線間のギャップを0.1mmとす
る事ができる。従って、本発明の方法によれば、同じ基
板面積であってもよりコイルを高密度に形成することが
でき（つまり、巻き数を増加することが可能）、より高
効率なコイルを製造する事が可能となる。
103にレーザー加工によってコイルパターンが形成され
る。従来の技術で説明した特開2001-028315号公報では
銅線間のギャップは最小で0.25mmであったのに対して、
レーザー加工によれば、銅線間のギャップを0.1mmとす
る事ができる。従って、本発明の方法によれば、同じ基
板面積であってもよりコイルを高密度に形成することが
でき（つまり、巻き数を増加することが可能）、より高
効率なコイルを製造する事が可能となる。
【００２１】好ましくは、図3（ａ）、 (ｂ)に示すよう
に、電磁ベーンコイルはほぼ同じ大きさおよび形状の相
補的な銅コイルパターン301,302として基板上に形成さ
れる。好ましくは、この銅線はアメリカ針金ゲージ（Ａ
ＷＧ）規格で２２−２３であり、断面形状は矩形であ
る。本実施の形態で行われるレーザー加工によって得ら
れる銅線コイルパターンの断面形状は実質的に矩形の断
面形状を得ることが可能であり、その側壁を垂直にする
ことが可能である。銅線間の切り溝（ギャップ）306を
できるだけ小さくすることによってコイルパターンの密
度を高くすることが可能であり、コイルの効率を向上さ
せる事が可能となる。銅線とこのギャップとの比は少な
くとも2.5:1とすることが好ましく、より好ましくは少
なくとも4:1とする。
に、電磁ベーンコイルはほぼ同じ大きさおよび形状の相
補的な銅コイルパターン301,302として基板上に形成さ
れる。好ましくは、この銅線はアメリカ針金ゲージ（Ａ
ＷＧ）規格で２２−２３であり、断面形状は矩形であ
る。本実施の形態で行われるレーザー加工によって得ら
れる銅線コイルパターンの断面形状は実質的に矩形の断
面形状を得ることが可能であり、その側壁を垂直にする
ことが可能である。銅線間の切り溝（ギャップ）306を
できるだけ小さくすることによってコイルパターンの密
度を高くすることが可能であり、コイルの効率を向上さ
せる事が可能となる。銅線とこのギャップとの比は少な
くとも2.5:1とすることが好ましく、より好ましくは少
なくとも4:1とする。
【００２２】工程204のレーザ加工が行われる為に、基
板102は図６，７に示すようなワークチャンバ600に配置
される。尚、このワークチャンバ600は本実施の形態の
説明の為だけに用いたものであり、本発明を実施するた
めには他の異なるワークチャンバを用いることができ
る。
板102は図６，７に示すようなワークチャンバ600に配置
される。尚、このワークチャンバ600は本実施の形態の
説明の為だけに用いたものであり、本発明を実施するた
めには他の異なるワークチャンバを用いることができ
る。
【００２３】このワークチャンバ600は供給チューブ604
及び排出チューブ614が接続されたフレーム601を有す
る。水排出ポート632がフレーム601に接続され、排出チ
ューブ614からの水を排出させる。供給チューブ604はノ
ズル610を介して液体を処理領域603へ供給する。基板10
2は保持クランプ620によって処理領域603とポケット領
域618との間に保持される。ポケット領域は空気泡と排
出チューブ614から排出できなかった銅の削りゴミ608を
つかまえる。カバープレート622は好ましくは石英ガラ
スからなり、フレーム601に関して円周状に配置された
溝626内に配置されたＯリング624を覆うように配置され
る。カバープレート622はフレーム601に固定機構628に
よって固定されている。栓630はフレーム601に取り付け
られ、使用しないノズル610に栓をする。
及び排出チューブ614が接続されたフレーム601を有す
る。水排出ポート632がフレーム601に接続され、排出チ
ューブ614からの水を排出させる。供給チューブ604はノ
ズル610を介して液体を処理領域603へ供給する。基板10
2は保持クランプ620によって処理領域603とポケット領
域618との間に保持される。ポケット領域は空気泡と排
出チューブ614から排出できなかった銅の削りゴミ608を
つかまえる。カバープレート622は好ましくは石英ガラ
スからなり、フレーム601に関して円周状に配置された
溝626内に配置されたＯリング624を覆うように配置され
る。カバープレート622はフレーム601に固定機構628に
よって固定されている。栓630はフレーム601に取り付け
られ、使用しないノズル610に栓をする。
【００２４】工程204のレーザ加工を行う際に、本質的
ではないが好ましくは、レーザービームはおよそ1.55mm
/秒で図8に示すようなヘビ状のパターンを描くように移
動され、所望のコイルパターン301,302が形成される。
図８において実線で示される行路はレーザービームがオ
ンになっており、破線で示す行路はオフとなっている。
好ましくはＱスイッチまたはＣＷのＮｄ：ＹＡＧ（ネオ
ジウムイットリウムアルミナガーネット）レーザー若し
くはそれに類似したレーザーを用いることが可能であ
る。このレーザーはガウシアン形状で平均出力がおよそ
1.1ワット、約0.532μｍの第2高調波で繰り返し周波数
が約１ｋＨｚのビームを射出する。また、レーザーのス
ポットサイズ652,653は0.008mm程度であることが好まし
い。従って、図８、３（ａ）に示すような切り溝306
（例えば0.072mm幅とする）を形成するために、9回繰り
返すことによって銅を十分に取り除くができる。例え
ば、レーザーとしては市販のNｄ:YAGレーザーを用いる
ことができる。尚、本実施の形態では第2高調波のNd:YA
Gレーザーを用いたが他の波長のレーザーを用いても良
い。レーザーとしては高出力のマルチモードレーザーを
用いると製造時間が短くて済む。
ではないが好ましくは、レーザービームはおよそ1.55mm
/秒で図8に示すようなヘビ状のパターンを描くように移
動され、所望のコイルパターン301,302が形成される。
図８において実線で示される行路はレーザービームがオ
ンになっており、破線で示す行路はオフとなっている。
好ましくはＱスイッチまたはＣＷのＮｄ：ＹＡＧ（ネオ
ジウムイットリウムアルミナガーネット）レーザー若し
くはそれに類似したレーザーを用いることが可能であ
る。このレーザーはガウシアン形状で平均出力がおよそ
1.1ワット、約0.532μｍの第2高調波で繰り返し周波数
が約１ｋＨｚのビームを射出する。また、レーザーのス
ポットサイズ652,653は0.008mm程度であることが好まし
い。従って、図８、３（ａ）に示すような切り溝306
（例えば0.072mm幅とする）を形成するために、9回繰り
返すことによって銅を十分に取り除くができる。例え
ば、レーザーとしては市販のNｄ:YAGレーザーを用いる
ことができる。尚、本実施の形態では第2高調波のNd:YA
Gレーザーを用いたが他の波長のレーザーを用いても良
い。レーザーとしては高出力のマルチモードレーザーを
用いると製造時間が短くて済む。
【００２５】上述したようなレーザービーム602とf/2.7
の対物レンズ606によっておよそ0.008mm幅の材料が行路
655,656に沿って移動時間1.55mm/secで除去される。図
８の650の領域の銅を十分に除去するために、対物レン
ズによって絞られたレーザースポットは図８に示したヘ
ビ状の行路と同じように移動させなければならない。好
ましくは、この領域650はおよそ0.008mm（スポットの直
径）であり、例えば、9回繰り返すことによって切り溝3
06の幅0.072mmを形成する。図８に示す連続した行路に
おいて、第1行路655におけるレーザースポット652（0.0
08mmの領域）は帰路である第2行路656のレーザスポット
653と丁度接している。従って、図8に示す全てのヘビ状
の隣り合う行路でレーザスポットが接するので、全ての
行路をレーザスポットでなぞることにより全ての銅を除
去することができる。このヘビ状の行路はレーザー加工
によって発生する空気泡や銅のゴミ608を除去するため
に、切り溝306をより広いものとする。従って、図８に
示すヘビ状行路では銅薄板101,103の厚さをレーザーが
十分に貫通させる必要がある。また、コイル301,302を
形成するためには、図８に示すヘビ状行路に沿って銅薄
板101,103を何度もレーザー加工する必要がある。
の対物レンズ606によっておよそ0.008mm幅の材料が行路
655,656に沿って移動時間1.55mm/secで除去される。図
８の650の領域の銅を十分に除去するために、対物レン
ズによって絞られたレーザースポットは図８に示したヘ
ビ状の行路と同じように移動させなければならない。好
ましくは、この領域650はおよそ0.008mm（スポットの直
径）であり、例えば、9回繰り返すことによって切り溝3
06の幅0.072mmを形成する。図８に示す連続した行路に
おいて、第1行路655におけるレーザースポット652（0.0
08mmの領域）は帰路である第2行路656のレーザスポット
653と丁度接している。従って、図8に示す全てのヘビ状
の隣り合う行路でレーザスポットが接するので、全ての
行路をレーザスポットでなぞることにより全ての銅を除
去することができる。このヘビ状の行路はレーザー加工
によって発生する空気泡や銅のゴミ608を除去するため
に、切り溝306をより広いものとする。従って、図８に
示すヘビ状行路では銅薄板101,103の厚さをレーザーが
十分に貫通させる必要がある。また、コイル301,302を
形成するためには、図８に示すヘビ状行路に沿って銅薄
板101,103を何度もレーザー加工する必要がある。
【００２６】図6，７では不純物の入らない脱イオン水
を供給チューブ604より供給している。脱イオン水はと
ても高抵抗（＞２×１０6ohms/inch）である。上述の銅
の除去レートのためには、ノズル610を通して約１リッ
ター／分の脱イオン水を流すことが好ましい。ノズルは
チャンバーに入る水の速度を増加し、レーザー処理によ
って生成されるゴミや泡608を入射するレーザビームの
光路外へ除去する事を可能とする。脱イオン水はレーザ
ビーム602によって生成される金属の気化を防止するた
めと、銅薄板101,103の表面や側壁に凝縮することを阻
止するために用いられている。本実施の形態では脱イオ
ン水を用いたが、使用するレーザーの波長に対して透明
であり、適度に冷却をすることができる冷媒であれば他
のものを用いてもよい。
を供給チューブ604より供給している。脱イオン水はと
ても高抵抗（＞２×１０6ohms/inch）である。上述の銅
の除去レートのためには、ノズル610を通して約１リッ
ター／分の脱イオン水を流すことが好ましい。ノズルは
チャンバーに入る水の速度を増加し、レーザー処理によ
って生成されるゴミや泡608を入射するレーザビームの
光路外へ除去する事を可能とする。脱イオン水はレーザ
ビーム602によって生成される金属の気化を防止するた
めと、銅薄板101,103の表面や側壁に凝縮することを阻
止するために用いられている。本実施の形態では脱イオ
ン水を用いたが、使用するレーザーの波長に対して透明
であり、適度に冷却をすることができる冷媒であれば他
のものを用いてもよい。
【００２７】切り溝306が十分に形成されたかどうか
（つまり、コイルの銅線間が十分に形成されたかどう
か）を検出するために終点検出器を設けても良い。例え
ば、プローブコンタクト616に接続した非絶縁性のプロ
ーブ644を銅薄板101,103に接触させることによってこの
検出は可能になる。レーザービーム602は図8に示すよう
に所望のパターンを移動していくことによって銅を除去
する。この時、プローブコンタクトが検出する抵抗値が
所望の抵抗値以上になった時を銅線間が切断された時と
することによって終点を検出することができる。終点検
出器を設ける変わりに、銅の切断を目視で判断すること
も可能である。また、移動回数と銅の除去の関係を予め
求めておき、決められた回数を移動することによって銅
が切断されたと判断させることも可能である。本実施の
形態では、上述のレーザーを用いて一つの行路を20回繰
り返すことによって銅を切断した。工程２０４に続い
て、コイルパターンが形成された基板はワークチャンバ
ーから取り除かれ完全にドライにされる。
（つまり、コイルの銅線間が十分に形成されたかどう
か）を検出するために終点検出器を設けても良い。例え
ば、プローブコンタクト616に接続した非絶縁性のプロ
ーブ644を銅薄板101,103に接触させることによってこの
検出は可能になる。レーザービーム602は図8に示すよう
に所望のパターンを移動していくことによって銅を除去
する。この時、プローブコンタクトが検出する抵抗値が
所望の抵抗値以上になった時を銅線間が切断された時と
することによって終点を検出することができる。終点検
出器を設ける変わりに、銅の切断を目視で判断すること
も可能である。また、移動回数と銅の除去の関係を予め
求めておき、決められた回数を移動することによって銅
が切断されたと判断させることも可能である。本実施の
形態では、上述のレーザーを用いて一つの行路を20回繰
り返すことによって銅を切断した。工程２０４に続い
て、コイルパターンが形成された基板はワークチャンバ
ーから取り除かれ完全にドライにされる。
【００２８】工程205では、基板303に穴があけられスル
ーホール300が形成される。スルーホール300はコイルパ
ターン301と302とを電気的に接続させるために用いられ
る。スルーホール300の穴あけは既存の方法を用いれば
よく、また、レーザー加工によっても可能である。ま
た、スルーホールの為の穴あけは銅の薄板を形成する前
でも構わなく、適宜行うことが可能である。その後、工
程206ではセラミックのベーン基板の両側に形成された
コイルパターン301と302との電気的な接続が行われる。
代わりに、この電気的な接続は米国出願番号09/471,613
（特願2000-353786）に開示されたDBC処理を用いること
が可能である。
ーホール300が形成される。スルーホール300はコイルパ
ターン301と302とを電気的に接続させるために用いられ
る。スルーホール300の穴あけは既存の方法を用いれば
よく、また、レーザー加工によっても可能である。ま
た、スルーホールの為の穴あけは銅の薄板を形成する前
でも構わなく、適宜行うことが可能である。その後、工
程206ではセラミックのベーン基板の両側に形成された
コイルパターン301と302との電気的な接続が行われる。
代わりに、この電気的な接続は米国出願番号09/471,613
（特願2000-353786）に開示されたDBC処理を用いること
が可能である。
【００２９】図３は本発明によって得られた電磁コイル
ベーンを示す。パッド305がコイルパターン301,302に接
続されており、このパッドを介して外部よりコイルに電
流が流される。図４に示すように、線404を基板102に形
成されたスルーホール300に通す。その後、線404はコイ
ルパターン301,302に電気的に接続される。この電気的
な接続は好ましくははんだ403によって行われるが、他
の適当な接続材料や接続方法を用いても良い。
ベーンを示す。パッド305がコイルパターン301,302に接
続されており、このパッドを介して外部よりコイルに電
流が流される。図４に示すように、線404を基板102に形
成されたスルーホール300に通す。その後、線404はコイ
ルパターン301,302に電気的に接続される。この電気的
な接続は好ましくははんだ403によって行われるが、他
の適当な接続材料や接続方法を用いても良い。
【００３０】本実施の形態では1枚の基板の両側に２つ
の（1組の）コイルを形成したが、図５に示すように一
つの基板に複数組のコイルを形成することも可能であ
る。また、上述の実施形態ではベーンをトロイダル型の
偏向器に用いるものとして、説明したが、このベーンコ
イルは非点補正器用のコイル等の他のコイルにも適用可
能である。
の（1組の）コイルを形成したが、図５に示すように一
つの基板に複数組のコイルを形成することも可能であ
る。また、上述の実施形態ではベーンをトロイダル型の
偏向器に用いるものとして、説明したが、このベーンコ
イルは非点補正器用のコイル等の他のコイルにも適用可
能である。
【００３１】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、高精度で
熱的に安定した電磁コイルを製造することができる。
熱的に安定した電磁コイルを製造することができる。
【図1】レーザー加工前のベーン基板と銅薄板を示す図
である。
である。
【図２】本発明の実施形態による電磁コイルの製造方法
を示すフローである。
を示すフローである。
【図３】レーザー加工によってコイルパターンが形成さ
れたベーンを示す。
れたベーンを示す。
【図４】２つのコイル間の電気的な接続を説明するため
の図である。
の図である。
【図５】1枚のベーン基板に3組のベーンコイルを形成し
た図である。
た図である。
【図６】レーザー加工装置の側面図である。
【図７】レーザー加工装置の上面図である。
【図８】レーザー加工によってレーザーを移動させる行
路を示す図である。
路を示す図である。
102…ベーン基板 101、103…薄板 301、302…コイルパターン 305…パッド 306…ギャップ（切り溝） 404…線 403…はんだ 601…フレーム 602…レーザービーム 606…対物レンズ
Claims (18)
- 【請求項1】電磁コイルの製造方法であって、 基板の両面に伝導性の薄板を配置する工程と、 前記薄板を前記基板に接着する工程と、 レーザー加工によって前記薄板にコイルパターンを形成
する工程と、 前記基板の両面に形成される薄板同士を電気的に接続さ
せる工程とを有する事を特徴とする製造方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の方法であって、 前記接着工程は前記基板と金属薄板を加熱することによ
る共融結合によって行われることを特徴とする電磁コイ
ルの製造方法。 - 【請求項３】請求項１又は２に記載の方法であって、 前記伝導性の薄板は銅からなることを特徴とする電磁コ
イルの製造方法。 - 【請求項４】請求項３に記載の方法であって、 前記接着は前記銅と酸化銅との共融混合物の融点と銅の
融点との間の温度で前記基板と薄板とを熱することによ
って行われることを特徴とする電磁コイルの製造方法。 - 【請求項５】請求項４に記載の方法であって、 前記加熱する温度は1065℃〜1083℃の間である事を特徴
とする電磁コイルの製造方法。 - 【請求項６】請求項２、４または５に記載の方法であっ
て、 前記基板を加熱する工程は不活性ガス雰囲気中で行われ
ることを特徴とする電磁コイルの製造方法。 - 【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法
であって、 前記基板の熱膨張係数は７×１０-6／℃以下であること
を特徴とする電磁コイルの製造方法。 - 【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法
であって、 前記基板はセラミックスであることを特徴とする電磁コ
イルの製造方法。 - 【請求項９】請求項８に記載の方法であって、 前記基板はアルミナセラミックであることを特徴とする
電磁コイルの製造方法。 - 【請求項１０】請求項１〜９のいずれか１項に記載の方
法であって、 前記コイルパターンは線とギャップの比が少なくとも4:
1であることを特徴とする電磁コイルの製造方法。 - 【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１項に記載の
方法であって、 前記薄板の厚さは0.5mm以下である事を特徴とする電磁
コイルの製造方法。 - 【請求項１２】請求項１〜１１のいずれか１項に記載の
方法であって、 前記レーザー加工は、 少なくとも一つの薄板にレーザーを絞ってスポットを形
成する工程と、 前記薄板上でレーザーを移動させる工程と、 を有することを特徴とする電磁コイルの製造方法。 - 【請求項１３】請求項１２に記載の方法であって、 前記レーザーはヘビ状に移動させることを特徴とする電
磁コイルの製造方法。 - 【請求項１４】請求項１〜１３のいずれか１項に記載の
方法であって、 前記基板の厚さは0.64mm以下であることを特徴とする電
磁コイルの製造方法。 - 【請求項１５】荷電粒子線装置に用いられる電磁コイル
であって、 基板と、 基板の両面にコイルの線と線とのギャップが0.25mm以下
となるように形成されたコイルパターンと、 前記基板の両面に形成されたコイルパターン同士を接続
させる手段と、 を有することを特徴とする電磁コイル。 - 【請求項１６】請求項１５に記載の電磁コイルであっ
て、 前記コイルの線と線とのギャップが0.1mm以下であるこ
とを特徴とする電磁コイル。 - 【請求項１７】請求項１〜１４のいずれか1項に記載の
方法によって製造された電磁コイルを有する荷電粒子線
装置。 - 【請求項１８】請求項１５または１６に記載の電磁コイ
ルを備えた荷電粒子線装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US589399 | 2000-06-08 | ||
| US09/589,399 US6615481B1 (en) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | Method for fabrication of electromagnetic coil vanes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002033232A true JP2002033232A (ja) | 2002-01-31 |
Family
ID=24357844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001162077A Pending JP2002033232A (ja) | 2000-06-08 | 2001-05-30 | 電磁コイルの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6615481B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002033232A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| CN107734850A (zh) * | 2017-09-18 | 2018-02-23 | 维沃移动通信有限公司 | 一种印刷电路板的制作方法及印刷电路板 |
| CN110961795A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 雷科股份有限公司 | 铜线圈的uv激光加工方法及其结构 |
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| TWI578872B (zh) * | 2015-07-22 | 2017-04-11 | 乾坤科技股份有限公司 | 印刷電路板之多層導線結構、磁性元件及其製造方法 |
| CN108511181B (zh) * | 2018-03-07 | 2019-06-11 | 东莞领益精密制造科技有限公司 | 无线充电线圈镭射切割制造工艺 |
| CN108511183B (zh) * | 2018-03-07 | 2019-06-11 | 东莞领益精密制造科技有限公司 | 无线充电线圈制造工艺 |
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