JP2009247191A - Cylindrical coil and cylindrical micromotor and method of manufacturing of cylindrical coil - Google Patents

Cylindrical coil and cylindrical micromotor and method of manufacturing of cylindrical coil Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a minimum-diameter cylindrical coil having a highly accurate and minute conductive pattern made of aluminum base with its cross section of a high aspect ratio in order to economically achieve a cylindrical micromotor excellent in torque characteristic of outer diameter of ≤ϕ1 mm. <P>SOLUTION: While a resist material is patterned in a desired coil form on the outer perimeter of a cylindrical hollow base made of aluminum as a conductive material, anodization is performed by controlling current distribution with the cylindrical hollow aluminum base as an anode. Then, a cylindrical coil 10 with a coil pattern made up of an insulating portion 10i made of aluminum oxide and a conductive portion 10c made of aluminum is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、微細なコイルパターンを有する極小径の円筒状コイルとその円筒状コイルの製造方法及び、その円筒状コイルを有する円筒型マイクロモータに関する。   The present invention relates to an extremely small diameter cylindrical coil having a fine coil pattern, a method of manufacturing the cylindrical coil, and a cylindrical micromotor having the cylindrical coil.

近年、φ2mm程度の極小径のマイクロモータが開発されているが、医療機器、分析機器等の分野において使用する各種デバイスでは、極めて狭小なスペースにアクチュエータを搭載して高機能化をはかる目的から、マイクロモータの更なる小型化が望まれている。   In recent years, micro-motors with an extremely small diameter of about φ2 mm have been developed. However, various devices used in the fields of medical equipment, analytical equipment, etc. are equipped with actuators in extremely narrow spaces for the purpose of achieving high functionality. Further miniaturization of the micromotor is desired.

このマイクロモータの小型化、小径化に伴い、同マイクロモータに内蔵されるコイルの小型・微細化が必要不可欠となる。   As the micromotor is reduced in size and diameter, it is essential to reduce the size and size of the coil built in the micromotor.

一般に円筒型マイクロモータに使用するコイルは、絶縁被覆銅線の最表層に融着層を設けた自己融着銅線を中空円筒状又はカップ状に巻回して形成したものが用いられている。図9は、この方法で自己融着銅線を中空円筒状に形成したコイルの斜視図である。   Generally, a coil used for a cylindrical micromotor is formed by winding a self-bonding copper wire having a fusion layer on the outermost layer of an insulation-coated copper wire into a hollow cylindrical shape or a cup shape. FIG. 9 is a perspective view of a coil in which a self-bonding copper wire is formed into a hollow cylindrical shape by this method.

また銅箔等の金属箔をエッチングする方法や、導電体ペーストによりコイルパターンを印刷する方法等で形成された、平面状のいわゆるシートコイルを円筒状に巻き回したものも、マイクロモータの小型化に対応するために使われている。   Micro motors can also be made compact by rolling flat so-called sheet coils formed by etching metal foil such as copper foil or printing coil patterns with a conductive paste. It is used to cope with.

これらの方法で形成された円筒状コイルを、円筒型マイクロモータで特に、ロータ磁石を備えるDCブラシレスモータのステータコイルとして使用する場合、該円筒状コイルをモータのハウジング内部に挿入し、ハウジングの内壁面に固定する。   When the cylindrical coil formed by these methods is used as a stator coil of a DC brushless motor equipped with a rotor magnet, particularly in a cylindrical micromotor, the cylindrical coil is inserted into the housing of the motor, Secure to the wall.

例えば特許文献1には、可撓性の基材上に銅箔コイル部を印刷し、その上にカバーフィルムを被覆した構造のシートコイルを円筒状に巻いて、ブラシレスモータのステータコイルとして使用する実施形態について記載されている。   For example, in Patent Document 1, a sheet coil having a structure in which a copper foil coil portion is printed on a flexible substrate and a cover film is coated thereon is wound into a cylindrical shape and used as a stator coil of a brushless motor. Embodiments are described.

一方、扁平型モータに適用可能な平面状コイルについて、アルミニウムからなる箔または膜に、電導体部分とアルマイト層からなる不電導体部分とで、コイルパターンを形成した小型モータ用の薄膜コイルが、特許文献2に開示されている。   On the other hand, for a planar coil applicable to a flat motor, a thin film coil for a small motor in which a coil pattern is formed on a foil or film made of aluminum with a conductive part and a non-conductive part made of an alumite layer, It is disclosed in Patent Document 2.

実公平7−41129号公報No. 7-41129 特開平5−292692号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-292692

しかしながら、円筒型マイクロモータの外径がφ1.5mm以下、特にφ1.0mm以下にまでになると、従来技術による円筒状コイルの成形方法では、以下のような理由により、該マイクロモータのステータコイルとして使用することが技術的に困難となる。   However, when the outer diameter of the cylindrical micromotor reaches φ1.5 mm or less, especially φ1.0 mm or less, the cylindrical coil molding method according to the prior art is used as a stator coil of the micromotor for the following reasons. It becomes technically difficult to use.

まず自己融着銅線で形成する円筒状コイルの場合には、概して、コイル形成時に形が崩れる傾向にあり、真円度やフレ等の機械的精度が低下する。   First, in the case of a cylindrical coil formed of a self-bonding copper wire, generally, the shape tends to be lost when the coil is formed, and mechanical accuracy such as roundness and flare is lowered.

このとき、真円度やフレ等の機械的精度が低いコイルでは、円筒型マイクロモータのステータコイルとして使用する際に、ステータコイルとステータコイルの内部に配置するロータ磁石とが干渉してしまう恐れがあるために、ロータ磁石とステータコイルの間隙であるエアギャップを大きく確保しなくてはならない。   At this time, when the coil has low mechanical accuracy such as roundness and flare, when used as a stator coil of a cylindrical micromotor, the stator coil and the rotor magnet disposed inside the stator coil may interfere with each other. Therefore, a large air gap, which is the gap between the rotor magnet and the stator coil, must be secured.

その結果、円筒型マイクロモータのハウジングの内径から、ロータ磁石の外径までの磁気ギャップも大きく確保しなくてはならない為、トルク発生効率が低下し、小径化には不向きである。   As a result, since a large magnetic gap from the inner diameter of the housing of the cylindrical micromotor to the outer diameter of the rotor magnet must be ensured, the torque generation efficiency is reduced and is not suitable for a reduction in diameter.

又、外径φ1.5mm以下の極小径のマイクロモータのハウジング内でのステータコイルから給電部までの配線作業は、極めて狭小なスペース内での作業となる為、非常に困難である。   In addition, the wiring work from the stator coil to the power feeding part in the housing of the micro motor having an outer diameter φ of 1.5 mm or less is very difficult because it is a work in a very narrow space.

次に、シートコイルを用いた円筒状コイルの場合であるが、自己融着銅線で形成した円筒状コイルと同様に、真円度を精度良く形成してモータのハウジング内壁面に固定することは極めて困難である。   Next, in the case of a cylindrical coil using a sheet coil, as in the case of a cylindrical coil formed of a self-bonding copper wire, the roundness should be accurately formed and fixed to the inner wall surface of the motor housing. Is extremely difficult.

本来、柔軟性の高い基材からなるシートコイルは、円筒の内周面に合わせて配置することが可能であるが、外径φ1.5mm以下の円筒内周面ともなると、その曲率が大きすぎる為に、シートコイルの基材の曲げに対する許容範囲の限界を超える為である。   Originally, a sheet coil made of a highly flexible base material can be arranged in accordance with the inner peripheral surface of the cylinder. However, when the inner peripheral surface of the cylinder has an outer diameter of φ1.5 mm or less, its curvature is too large. This is because the limit of the allowable range for bending the base material of the sheet coil is exceeded.

又、円筒型マイクロモータ用の円筒状コイルにおいて、トルクを向上させる手段として、導電体断面積を増大させることが効果的である。一方トルク定数を向上させるためにはターン数を多くすることが効果的である。   Further, in a cylindrical coil for a cylindrical micromotor, it is effective to increase the conductor cross-sectional area as a means for improving torque. On the other hand, increasing the number of turns is effective for improving the torque constant.

しかし、シートコイルのコイルパターンを形成するためのエッチングや導電体パターンの印刷技術によれば、数μmの間隔でコイルパターンを形成することが可能であるが、導電体パターンの厚さと幅のアスペクト比は低くならざるを得ない。   However, according to the etching for forming the coil pattern of the sheet coil and the printing technique of the conductor pattern, it is possible to form the coil pattern at intervals of several μm, but the aspect of the thickness and width of the conductor pattern The ratio must be low.

その理由は、エッチングによる方法では、腐食剤によって素材の不要部分を除去する際に、腐食が等方的に進行する為、アスペクト比を高くしようとするとき、素材の厚み方向にエッチングする間に、レジスト膜の下側で、素材の厚さ方向に対して垂直な方向へもエッチングされる為である。   The reason is that in the etching method, when unnecessary portions of the material are removed by the corrosive agent, the corrosion progresses isotropically. Therefore, when the aspect ratio is to be increased, the etching is performed in the thickness direction of the material. This is because the etching is performed in a direction perpendicular to the thickness direction of the material below the resist film.

又、導電体パターンの印刷技術による方法では、一般にナノメートルサイズの導電性粒子を、パターンを形成する基材表面に、印刷して焼結するものである為、導体断面積を、
高アスペクト比とする為に、導電体部分の厚みを増すのには限界がある。
Moreover, in the method by the printing technique of the conductor pattern, in general, conductive particles of nanometer size are printed and sintered on the surface of the base material on which the pattern is formed.
In order to obtain a high aspect ratio, there is a limit to increasing the thickness of the conductor portion.

したがって、必要な導電体断面積を得るためには、導電体パターンの幅を大きくせざるを得ず、必要なターン数を確保する為には、層数を多くする必要が有り、より多くの縦配線が必要となる。   Therefore, in order to obtain the necessary conductor cross-sectional area, the width of the conductor pattern must be increased, and in order to secure the necessary number of turns, it is necessary to increase the number of layers, and more Vertical wiring is required.

その結果、モータとして、十分なトルク特性を得る為に、製造上、複雑な工程を要することとなる。   As a result, in order to obtain sufficient torque characteristics as a motor, a complicated process is required in manufacturing.

同様に、特許文献2に開示されているアルミニウムからなる箔または膜に形成した薄膜状のコイルについても、薄膜状であるため当然に、導電体部分の厚さと幅とのアスペクト比を大きくすることは困難であり、モータのトルク特性を向上させる為には、該薄膜状コイルを多数積層させる必要があり、同様の課題を有していた。   Similarly, since the thin-film coil formed on the foil or film made of aluminum disclosed in Patent Document 2 is also thin, naturally the aspect ratio between the thickness and the width of the conductor portion should be increased. In order to improve the torque characteristics of the motor, it is necessary to stack a large number of the thin-film coils, which has a similar problem.

これらの課題を解決する為、請求項1記載の発明の円筒状コイルでは、中空円筒状のアルミニウム基材の一部を陽極酸化することによって形成した、酸化アルミニウムからなる絶縁体部分と、アルミニウム基材の陽極酸化されていない部分であるアルミニウムからなる導電体部分とにより、コイルパターンを形成した構造としている。   In order to solve these problems, in the cylindrical coil according to the first aspect of the present invention, an insulator portion made of aluminum oxide formed by anodizing a part of a hollow cylindrical aluminum base, and an aluminum base A coil pattern is formed by a conductor portion made of aluminum which is a portion of the material that has not been anodized.

又、請求項2記載の発明の円筒状コイルでは、請求項1に記載の円筒状コイルにおいて、コイルパターンにおける絶縁体部分の最小幅部分において、絶縁体部分のラジアル方向の厚さと、前記円筒状コイルの外周部における前記絶縁体部分の最小幅とのアスペクト比(=ラジアル方向の厚さ/幅)が2以上である構造としている。   According to a second aspect of the present invention, in the cylindrical coil of the first aspect, the radial thickness of the insulator portion and the cylindrical shape in the minimum width portion of the insulator portion in the coil pattern. The aspect ratio (= thickness in the radial direction / width) with respect to the minimum width of the insulator portion at the outer periphery of the coil is 2 or more.

又、請求項3記載の発明による円筒状コイルでは、請求項1又は2のいずれかに記載の円筒状コイルにおいて、複数の導電体部分を有している。   According to a third aspect of the present invention, the cylindrical coil according to the first or second aspect has a plurality of conductor portions.

更に、円筒状コイルの外周側面部の少なくとも一部が、絶縁体からなる絶縁層により被覆されており、複数の導電体部分同士は、絶縁層に穴加工によって形成したスルーホールに充填した導電体を介して、絶縁層上の少なくとも一部に形成した導電体層とによって、電気的に接続した構造としている。   Furthermore, at least a part of the outer peripheral side surface of the cylindrical coil is covered with an insulating layer made of an insulator, and the plurality of conductor portions are filled with through holes formed in the insulating layer by drilling. The structure is electrically connected by a conductor layer formed on at least a part of the insulating layer via the.

又、請求項4記載の発明による円筒型マイクロモータは、請求項1〜3のいずれかに記載の円筒状コイルを有する構造としている。   A cylindrical micromotor according to a fourth aspect of the present invention has a structure having the cylindrical coil according to any one of the first to third aspects.

又、請求項5記載の発明による円筒型マイクロモータは、請求項4に記載の円筒型マイクロモータにおいて、円筒状コイルの一部が、給電部として露出する構造としている。   A cylindrical micromotor according to a fifth aspect of the present invention is the cylindrical micromotor according to the fourth aspect, wherein a part of the cylindrical coil is exposed as a power feeding portion.

又、請求項6記載の発明による円筒状コイルの製造方法では、アルミニウムからなる円筒基材に対して、レジストを配置して、コイルパターンのパターン形状を決めるレジストパターンニング工程と、陽極酸化により、円筒基材の一部を絶縁化する絶縁化処理工程を施す。   In the method for manufacturing a cylindrical coil according to the invention described in claim 6, a resist is arranged on a cylindrical base material made of aluminum, and a resist patterning step for determining a pattern shape of the coil pattern, and anodization, An insulating process for insulating a part of the cylindrical base material is performed.

更に、レジストを除去するレジスト除去工程と、円筒基材の内周面全体に残るアルミニウムを除去する、内径Al除去工程とを施すことによって、請求項1又は2に記載の円筒状コイルを形成する製造方法を用いている。   Furthermore, the cylindrical coil of Claim 1 or 2 is formed by performing the resist removal process which removes a resist, and the internal diameter Al removal process which removes the aluminum which remains on the whole internal peripheral surface of a cylindrical base material. The manufacturing method is used.

請求項7記載の発明による円筒状コイルの製造方法では、請求項6に記載の円筒状コイルの製造方法において、レジストパターンニング工程が、疎水性の自己組織化単分子膜と親水性の自己組織化単分子膜を用いて、金属からなるコイルパターンを透明で柔軟性のあるポリマー基板上に転写する。   The cylindrical coil manufacturing method according to claim 7 is the cylindrical coil manufacturing method according to claim 6, wherein the resist patterning step includes a hydrophobic self-assembled monolayer and a hydrophilic self-organization. The coil pattern made of metal is transferred onto a transparent and flexible polymer substrate by using the monomolecular film.

更に、ポリマー基板をフォトマスクとして、フォトレジストをコーティングした前記アルミニウムからなる円筒基材に、フォトリソグラフィーで、コイルパターンをパターンニングする製造方法を用いている。   Furthermore, a manufacturing method is used in which a coil pattern is patterned by photolithography on a cylindrical base material made of aluminum coated with a photoresist using a polymer substrate as a photomask.

請求項1記載の発明によれば、予め中空円筒形状をなすアルミニウム基材にコイルパターンを形成することで、シート状のコイルを円筒状に形成する際のようなシート剛性による阻害を解消できる為、真円度やフレ等の機械的精度の高い、外径φ1.5mm以下のマイクロモータのステータコイルとして適用可能な円筒状コイルを得ることができる。   According to the first aspect of the present invention, since the coil pattern is previously formed on the aluminum base having a hollow cylindrical shape, the obstruction due to the sheet rigidity as in the case where the sheet-like coil is formed in a cylindrical shape can be eliminated. A cylindrical coil that can be applied as a stator coil of a micromotor having high mechanical accuracy such as roundness and flare and having an outer diameter of φ1.5 mm or less can be obtained.

請求項2記載の発明によれば、導電体パターンを多層構造にすることなく、ターン数を増加し、必要なトルク定数を実現可能な円筒状コイルを得ることができる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to obtain a cylindrical coil capable of increasing the number of turns and realizing a necessary torque constant without making the conductor pattern a multilayer structure.

請求項3記載の発明によれば、円筒形状維持したまま、コイルパターンをなす複数の導電体部分が確実に接続された円筒状コイルを得ることができる。   According to the invention of claim 3, it is possible to obtain a cylindrical coil in which a plurality of conductor portions forming a coil pattern are reliably connected while maintaining the cylindrical shape.

請求項4記載の発明によれば、同じく本発明の真円度に優れた円筒状コイルをステータコイルとして搭載することにより、ロータ磁石とステータコイルの間隙であるエアギャップを小さくできる為、トルク発生効率の高い円筒型マイクロモータを得ることができる。   According to the invention described in claim 4, since the air coil which is the gap between the rotor magnet and the stator coil can be reduced by mounting the cylindrical coil having excellent roundness of the present invention as the stator coil. A highly efficient cylindrical micromotor can be obtained.

請求項5記載の発明によれば、円筒状コイルのリード部の一部を給電部とすることで、特に極小径の円筒型マイクロモータハウジングの内部スペースにおいて、極めて困難となる配線作業を不要とした構造を有する円筒型マイクロモータを得ることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, by using a part of the lead portion of the cylindrical coil as the power feeding portion, wiring work that becomes extremely difficult is unnecessary particularly in the internal space of the extremely small diameter cylindrical micro motor housing. A cylindrical micromotor having the above structure can be obtained.

請求項6記載の発明による円筒状コイルの製造方法によれば、電流分布を制御して、選択的に集中してアルミニウム円筒基材の陽極酸化を行うことができる為、高アスペクト比断面積の導体部分と、絶縁体部分からなる円筒状コイルを製造することができる。   According to the method for manufacturing a cylindrical coil according to the sixth aspect of the present invention, the current distribution is controlled, and the anodization of the aluminum cylindrical base material can be performed selectively and concentrated. A cylindrical coil composed of a conductor portion and an insulator portion can be manufactured.

その結果、印刷技術による方法等でモータのステータコイルを形成する場合のように、十分なトルク特性を得るために層数を多くして、各層を縦配線するという、製造上、複雑な工程を要さない為、経済的且つ高品質な円筒状コイルを製造することができる。   As a result, as in the case of forming a stator coil of a motor by a method using a printing technique or the like, a complicated process in manufacturing, in which the number of layers is increased to obtain sufficient torque characteristics and each layer is vertically wired. Since it is not necessary, an economical and high quality cylindrical coil can be manufactured.

請求項7記載の発明の方法によれば、アルミニウムからなる極小径サイズの円筒基材に高精微なコイルパターンをなすレジストを配置することができる。   According to the method of the seventh aspect of the present invention, it is possible to dispose a resist that forms a highly precise coil pattern on a cylindrical base material of an extremely small diameter made of aluminum.

以下、本発明の最良の形態に係る円筒状コイル及び円筒型マイクロモータについての実施例を、添付図面を参照して説明する。尚、各実施形態における同一の構成部分については同一の符号を付している。   Embodiments of a cylindrical coil and a cylindrical micromotor according to the best mode of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component in each embodiment.

<実施の形態1>
図1は本発明の実施の形態1による円筒状コイル10の形成されるプロセスの概略を示した斜視図である。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a process of forming a cylindrical coil 10 according to the first embodiment of the present invention.

円筒状コイル10は、図1(a)に示す、導電体部である10cのみからなるアルミニウム円筒基材10’に対して、図1(b)に示すように、レジストRをコイル形状にパターンニングした状態で、陽極酸化処理を行うことにより得られる。   As shown in FIG. 1B, the cylindrical coil 10 is formed by patterning a resist R into a coil shape with respect to an aluminum cylindrical base material 10 ′ composed of only the conductor portion 10c shown in FIG. It can be obtained by performing anodizing treatment in the tempered state.

図1(c)は、陽極酸化処理により得られた円筒状コイル10である。この図1(c)に示す円筒状コイル10は、図1(b)で配置したレジストRを除去しており、酸化アルミニウムからなる絶縁体部分10iと、アルミニウムからなる導電体部分10cとによりコイルパターンを形成している。   FIG.1 (c) is the cylindrical coil 10 obtained by the anodizing process. The cylindrical coil 10 shown in FIG. 1 (c) has the resist R arranged in FIG. 1 (b) removed, and is formed by an insulator portion 10i made of aluminum oxide and a conductor portion 10c made of aluminum. A pattern is formed.

更に、図1(d)は、該円筒状コイル10に形成されている複数のコイルの中性点を、中性点接続層10sによって、接続した状態を示している。これにより円筒型マイクロモータのステータコイルとして搭載可能となる。   Further, FIG. 1D shows a state in which neutral points of a plurality of coils formed in the cylindrical coil 10 are connected by a neutral point connection layer 10s. As a result, it can be mounted as a stator coil of a cylindrical micromotor.

以上、本発明の実施の形態1による円筒状コイル10を形成するプロセスの概略であるが、該プロセスの詳細について、以下に記載する。   The above is the outline of the process for forming the cylindrical coil 10 according to the first embodiment of the present invention. Details of the process will be described below.

円筒状コイル10は、アルミニウムの円筒基材に対して、〔1〕レジストパターンニング工程、〔2〕絶縁化処理(陽極酸化)工程、〔3〕レジスト除去工程、〔4〕内径Al除去工程、〔5〕中性点接続工程からなる主要工程を施すことにより製作される。   The cylindrical coil 10 is formed on an aluminum cylindrical substrate: [1] resist patterning step, [2] insulation treatment (anodization) step, [3] resist removal step, [4] inner diameter Al removal step, [5] Manufactured by performing a main process including a neutral point connection process.

図2は、これらの工程により、導電体であるアルミニウム円筒基材10’の予め定めた部分に、絶縁体である酸化アルミニウムを形成するプロセスにおいて、各工程におけるアルミニウムの円筒基材10’或いは円筒状コイル10の断面の状態を示した円筒展開図である。   FIG. 2 shows a process of forming aluminum oxide as an insulator on a predetermined portion of an aluminum cylindrical base material 10 ′ as a conductor by these steps. 3 is a developed cylindrical view showing a cross-sectional state of the coil 10. FIG.

図2(a)は、〔1〕レジストパターンニング工程を示しており、アルミニウム円筒基材10’の外周面において、絶縁体である酸化アルミニウムを形成させない部分にレジスト材Rを配置した状態を表している。   FIG. 2A shows the [1] resist patterning step, and shows a state in which the resist material R is arranged on the outer peripheral surface of the aluminum cylindrical base material 10 ′ where aluminum oxide as an insulator is not formed. ing.

このとき、レジストパターンニングの手法は、SAM(自己組織化単分子膜)を塗布したPDMS(ポリジメチルシロキサン)製のスタンプで、SAMを転写するマイクロコンタクトプリンティング法の他、様々な手法を適用できるが、円筒状のアルミニウム基材に精密なパターンを形成する上で、オプティカルソフトリソグラフィー法が好適である。   At this time, as a resist patterning method, various methods can be applied in addition to a microcontact printing method for transferring SAM with a PDMS (polydimethylsiloxane) stamp coated with SAM (self-assembled monolayer). However, the optical soft lithography method is suitable for forming a precise pattern on a cylindrical aluminum substrate.

ここで、オプティカルソフトリソグラフィー法とは、疎水性、親水性の特徴を持つ、異なるSAMを用いて、金属のマイクロパターンを透明で柔軟性のあるポリマー基板上に転写し、そのポリマー基板をフォトマスクとして、フォトレジストをコーティングした3次元的な基材に、フォトリソグラフィーでパターンニングする方法である。   Here, the optical soft lithography method uses a different SAM having hydrophobic and hydrophilic characteristics to transfer a metal micropattern onto a transparent and flexible polymer substrate, and the polymer substrate is a photomask. As a method, a three-dimensional substrate coated with a photoresist is patterned by photolithography.

図3はオプティカルソフトリソグラフィー法によって、アルミニウム円筒基材10’の円筒側面に対してレジストパターンニングする工程を図示したものであり、以下のようにレジスト材のパターンニングを行う。   FIG. 3 shows a process of resist patterning on the cylindrical side surface of the aluminum cylindrical base material 10 'by an optical soft lithography method. The resist material is patterned as follows.

シリコン製の基板2の表面に疎水性の自己組織化単分子膜Soを塗布する。〔図3(a)参照〕   A hydrophobic self-assembled monolayer So is applied to the surface of the silicon substrate 2. [See Fig. 3 (a)]

自己組織化単分子膜Soの上に金属製のマイクロパターン3を配置する。〔図3(b)参照〕   A metal micropattern 3 is arranged on the self-assembled monolayer So. [Refer to FIG. 3 (b)]

金属製のマイクロパターン3の表面に親水性の自己組織化単分子膜Smを塗布する。〔図3(c)参照〕   A hydrophilic self-assembled monolayer Sm is applied to the surface of the metal micropattern 3. [Refer to FIG. 3 (c)]

透明で柔軟性のあるPDMS(ポリジメチルシロキサン)製のポリマー基板4に金属製マイクロパターン3を転写する。〔図3(d)参照〕   The metal micropattern 3 is transferred to a transparent and flexible polymer substrate 4 made of PDMS (polydimethylsiloxane). [Refer to FIG. 3 (d)]

アルミニウム円筒基材10’の外周部円筒側面上にポジ型のフォトレジストRpをコーティングする。〔図3(e)参照〕   A positive photoresist Rp is coated on the outer peripheral cylindrical side surface of the aluminum cylindrical substrate 10 '. [See Fig. 3 (e)]

予め自己組織化単分子膜を用いて金属製マイクロパターン3を転写した、ポリマー基板4を、フォトレジストRpをコーティングしたアルミニウム円筒基材10’の外周部円筒側面上の少なくとも一部に密着させる。〔図3(f)、(g)参照〕   The polymer substrate 4 onto which the metal micropattern 3 has been transferred in advance using a self-assembled monolayer is brought into close contact with at least a part of the outer cylindrical surface of the aluminum cylindrical substrate 10 ′ coated with the photoresist Rp. [Refer to FIG. 3 (f), (g)]

UV光を照射して、金属のマイクロパターン3以外の部分のポジ型フォトレジスト材Rpを露光させる。〔図3(g)参照〕   The positive type photoresist material Rp other than the metal micropattern 3 is exposed by irradiating with UV light. [See Fig. 3 (g)]

アルミニウム円筒基材10’からポリマー基板4を取り外し、アルミニウム円筒基材10’を現像液に浸して、露光した部分のフォトレジストRpを溶解する。   The polymer substrate 4 is removed from the aluminum cylindrical base material 10 ′, and the aluminum cylindrical base material 10 ′ is immersed in a developer to dissolve the exposed portion of the photoresist Rp.

露光されなかった部分のフォトレジストRpがパターンニングされた状態でアルミニウム円筒基材10’の外周部円筒側面上にレジストRとして残る。〔図3(h)参照〕   The portion of the photoresist Rp that has not been exposed remains patterned as a resist R on the cylindrical side surface of the outer peripheral portion of the aluminum cylindrical substrate 10 '. [See Fig. 3 (h)]

図2(b)−1及び(b)−2は、〔2〕絶縁化処理(陽極酸化)工程を示している。ここでアルミニウムの陽極酸化とは、シュウ酸等の電解液中でアルミニウム基材を陽極として電流を流すことにより、アルミニウム基材に電気絶縁性の酸化物を形成する方法である。   FIGS. 2B-1 and 2B-2 show the [2] insulating treatment (anodization) step. Here, the anodic oxidation of aluminum is a method of forming an electrically insulating oxide on an aluminum base material by flowing an electric current in an electrolytic solution such as oxalic acid using the aluminum base material as an anode.

図2(b)−1において、電源1に対して、円筒状アルミニウム基材10’を陽極、対向電極mを陰極として、電解液中で電流を流すことで、陽極酸化によりアルミニウム基材10’に電気絶縁性の酸化アルミニウム(Al)が形成される。 In FIG. 2B-1, the aluminum base material 10 ′ is anodized by flowing an electric current in the electrolytic solution with the cylindrical aluminum base material 10 ′ as the anode and the counter electrode m as the cathode. Then, an electrically insulating aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is formed.

アルミニウム基材10’から対向電極mに伸びる矢印は、このときの電流の流れを示すベクトルを表している。   An arrow extending from the aluminum substrate 10 ′ to the counter electrode m represents a vector indicating the current flow at this time.

このベクトルが示すように、アルミニウム基材10’の内周部から外周部を抜けて、対向電極mに流れる電流は、アルミニウム基材10’の外周部で絶縁体であるレジストがパターニングされていない部分に集中する。   As this vector shows, the current flowing through the outer peripheral portion from the inner peripheral portion of the aluminum base material 10 ′ and flowing to the counter electrode m is not patterned on the resist which is an insulator in the outer peripheral portion of the aluminum base material 10 ′. Concentrate on the part.

又、アルミニウム基材10’と対向電極mの実際の配置について、円筒形状のアルミニウム基材10’の外径よりも、内径寸法が大きな対向電極mの内側にアルミニウム基材10’が配置されている状態である。   Further, regarding the actual arrangement of the aluminum base material 10 ′ and the counter electrode m, the aluminum base material 10 ′ is arranged inside the counter electrode m having a larger inner diameter than the outer diameter of the cylindrical aluminum base material 10 ′. It is in a state.

この配置により、円筒状のアルミニウム基材10’の外周部のみが、電極mに対向して電流が流れることによって、アルミニウム基材10’の外周部でレジストされていない部分と電解液との間で固液界面反応が起こり、絶縁体で多孔質の酸化アルミニウムが形成される。   With this arrangement, only the outer peripheral portion of the cylindrical aluminum base material 10 ′ is opposed to the electrode m, and a current flows between the portion that is not registered on the outer peripheral portion of the aluminum base material 10 ′ and the electrolytic solution. Then, a solid-liquid interface reaction occurs, and porous aluminum oxide is formed with an insulator.

図2(b)−2は、陽極酸化により、酸化アルミニウムからなる絶縁体部分10iが、アルミニウム基材10’の外周面のレジストがパターンニングされていない部分から、アルミニウム基材10’の内周部に向かって末広がりに形成された状態を表している。   FIG. 2 (b) -2 shows that the insulator part 10i made of aluminum oxide is formed by anodization from the part where the resist on the outer peripheral surface of the aluminum base 10 ′ is not patterned, and the inner periphery of the aluminum base 10 ′. It represents a state where it is widened toward the part.

陽極酸化の際に流れる電流は、アルミニウム基材10’の内周部から外周部のレジストがパターニングされていない部分に集中する為、陽極酸化は、レジストが無い部分から内周部に向かって、末広がりに進行していき、酸化アルミニウムからなる絶縁体部分10iを形成される。   Since the current flowing during anodization is concentrated from the inner periphery of the aluminum base 10 ′ to the portion where the resist on the outer periphery is not patterned, anodization is performed from the portion without the resist toward the inner periphery, Progressing toward the end, an insulator portion 10i made of aluminum oxide is formed.

図2(c)は〔3〕レジスト除去工程を示しており、レジストRを剥離液によって溶解除去した状態を表している。   FIG. 2C shows a [3] resist removal step, and shows a state in which the resist R is dissolved and removed by a stripping solution.

レジストRの除去に使用する剥離液は、レジスト材の種類に応じて、適当なものを使用するが、レジストRがポジ型のフォトレジストRpである場合、エタノールアミン類を代表とした有機アミンと極性溶剤の混合物等を使用する。   As the stripper used for removing the resist R, an appropriate one is used according to the type of the resist material. When the resist R is a positive photoresist Rp, an organic amine represented by ethanolamines and the like are used. Use a mixture of polar solvents.

図2(d)は、〔4〕内径Al除去工程を示しており、円筒状アルミニウム基材10’の内周面全体に残る部分のアルミニウムを除去し、アルミニウムによる導電体部分10cのコイルパターンが形成された状態を表している。   FIG. 2D shows a [4] inner diameter Al removal step, where the aluminum remaining on the entire inner peripheral surface of the cylindrical aluminum base material 10 ′ is removed, and the coil pattern of the conductor portion 10c is made of aluminum. The formed state is shown.

本工程により、アルミニウムからなる導電体部分10cからなる電路の少なくとも一部が略渦巻状に形成されたコイル部をなし、該コイル部が少なくとも複数形成されている図1(c)に示す円筒状コイル10となる。   The cylindrical shape shown in FIG. 1 (c), in which at least a part of the electric path made of the conductor portion 10c made of aluminum is formed in a substantially spiral shape by this step, and at least a plurality of the coil portions are formed. Coil 10 is obtained.

図2(e)は、〔5〕中性点接続工程を示しており、円筒状コイル10の外周面に、絶縁体層10siと導電体層10scからなる中性点接続層10sを配した状態を表している。   FIG. 2E shows a [5] neutral point connection step, in which a neutral point connection layer 10 s composed of an insulator layer 10 si and a conductor layer 10 sc is disposed on the outer peripheral surface of the cylindrical coil 10. Represents.

ここで、円筒状コイル10の中性点Nは、略渦巻状のコイル部を形成する電路若しくは略渦巻状のコイル部とコイル部以外の部分からなるリード部を形成する電路において、渦巻の中心方向側の端部付近を指す。(図4参照)   Here, the neutral point N of the cylindrical coil 10 is the center of the spiral in the electrical path that forms a substantially spiral coil portion or the electrical path that forms a lead portion that is a portion other than the substantially spiral coil portion and the coil portion. It refers to the vicinity of the end on the direction side. (See Figure 4)

本工程においては、以下の手順により中性点接続層10sを形成することにより、円筒状コイル10に複数形成されている各コイル部の各中性点を接続する。   In this step, the neutral point connection layer 10s is formed by the following procedure, thereby connecting the neutral points of the plurality of coil portions formed on the cylindrical coil 10.

まず円筒状コイル10において、リード部の開放側付近の部分を除いた外周表面上に、絶縁体の合成樹脂をコーティングして絶縁体層10siを形成する。   First, in the cylindrical coil 10, an insulating layer 10 si is formed by coating an insulating synthetic resin on the outer peripheral surface excluding a portion near the open side of the lead portion.

次に、レーザ等を用いた穴加工で、絶縁体層10siを形成した円筒状コイル10の中性点Nの部分に径方向へ中性点Nに到達するまで穴あけ加工を行いスルーホールを形成する。   Next, by drilling using a laser or the like, a through hole is formed by drilling the neutral point N of the cylindrical coil 10 having the insulator layer 10si formed in the radial direction until the neutral point N is reached. To do.

次に、絶縁体層10siを形成した部分の少なくとも一部と、スルーホールを形成した部分に銅等の無電解めっきを施し、導電体層10scを形成する。この導電体層10scにより、スルーホールを介して、各中性点が接続される。   Next, electroless plating such as copper is performed on at least a part of the part where the insulator layer 10si is formed and a part where the through hole is formed, thereby forming the conductor layer 10sc. By this conductor layer 10sc, each neutral point is connected through a through hole.

更に、導電体層10scの上に、絶縁体の合成樹脂をコーティングして絶縁体層10siを形成することにより、中性点接続層10sを構成する。   Furthermore, the neutral point connection layer 10s is formed by coating the synthetic resin of the insulator on the conductor layer 10sc to form the insulator layer 10si.

以上、〔1〕レジストパターンニング工程〜〔5〕中性点接続工程のプロセスによって、酸化アルミニウムからなる絶縁体部分10iと、アルミニウムからなる導電体部分10cとによるコイルパターンを有する円筒状コイル10を得ることができる。   As described above, the cylindrical coil 10 having the coil pattern of the insulator portion 10i made of aluminum oxide and the conductor portion 10c made of aluminum by the process of [1] resist patterning step to [5] neutral point connecting step. Obtainable.

この円筒状コイル10は、中性点が接続された複数のコイル部を備え、外周部の一部を絶縁体でコーティングしている為、円筒型マイクロモータのハウジング内周部にステータコイルとして固定した場合、絶縁を確保することができる。   The cylindrical coil 10 includes a plurality of coil portions to which neutral points are connected, and a part of the outer peripheral portion is coated with an insulator, so that it is fixed as a stator coil on the inner peripheral portion of the cylindrical micromotor housing. In this case, insulation can be ensured.

又、従来技術による自己融着銅線やシートコイル等による形成方法が有していた、極小径サイズのモータのステータコイルを、機械的精度良く形成することが困難であるという課題を解決し、外径φ1.5mm以下の円筒型マイクロモータに使用される極小径サイズの円筒状コイルを機械的精度良く形成することができる。   In addition, the problem that it is difficult to form a stator coil of a motor with a very small diameter, which has been formed by a self-bonding copper wire or a sheet coil according to the prior art, with high mechanical accuracy, It is possible to form a cylindrical coil having a very small diameter used for a cylindrical micromotor having an outer diameter of φ1.5 mm or less with high mechanical accuracy.

<実施の形態2>
図5は本発明の実施の形態2による、円筒状コイル形成のためのプロセスのひとつである、アルミニウム円筒基材10’の絶縁化処理(陽極酸化)工程における陽極酸化の方法を図示したものである。
<Embodiment 2>
FIG. 5 illustrates an anodizing method in an insulating treatment (anodizing) step of an aluminum cylindrical base material 10 ′, which is one of the processes for forming a cylindrical coil according to the second embodiment of the present invention. is there.

本発明の実施の形態2では、絶縁体ベース5に配置した電極pを電極mの対向電極として、アルミニウム円筒基材10’の外周面のレジストRがパターニングされていない部分に対応するように、アルミニウム円筒基材10’の内周側に配置する。   In the second embodiment of the present invention, the electrode p arranged on the insulator base 5 is used as the counter electrode of the electrode m, so as to correspond to the portion where the resist R on the outer peripheral surface of the aluminum cylindrical base material 10 ′ is not patterned. It arrange | positions at the inner peripheral side of aluminum cylindrical base material 10 '.

この図5に示す構成で、アルミニウム円筒基材10’を電解液中で陽極酸化することにより、図5中の矢印で示すように電流分布を制御して、選択的に集中して陽極酸化を行うことができる。   With the configuration shown in FIG. 5, the aluminum cylindrical base material 10 ′ is anodized in the electrolyte, thereby controlling the current distribution as indicated by the arrows in FIG. It can be carried out.

この構成により、アルミニウム円筒基材10’において、アスペクト比が2以上の絶縁体部分を形成し、絶縁体部分のアスペクト比に比例したアスペクト比を有する導電体部分を得ることができる。   With this configuration, an insulator portion having an aspect ratio of 2 or more can be formed in the aluminum cylindrical base material 10 ′, and a conductor portion having an aspect ratio proportional to the aspect ratio of the insulator portion can be obtained.

ここで絶縁体部分のアスペクト比は、略渦巻き状のコイルパターンにおいて、両側を導電体部分に挟まれる絶縁体部分の幅が最小となる部分において、絶縁体部分のラジアル方向の厚さと、円筒状コイルの外周部における絶縁体部分の最小幅との比(ラジアル方向の厚さ/幅)を示す。   Here, the aspect ratio of the insulator part is the radial thickness of the insulator part and the cylindrical shape in the part where the width of the insulator part between the conductor parts is the smallest in the substantially spiral coil pattern. The ratio (thickness / width in the radial direction) to the minimum width of the insulator portion at the outer periphery of the coil is shown.

又、導電体部分のアスペクト比は、略渦巻き状のコイルパターンにおいて、両側を絶縁体部分に挟まれる導電体部分のラジアル方向の厚さと、円筒状コイルの外周部における導電体部分が形成する電路の幅との比(ラジアル方向の厚さ/幅)を示す。   In addition, the aspect ratio of the conductor part is determined by the radial thickness of the conductor part sandwiched between the insulator parts on both sides in the substantially spiral coil pattern, and the electric path formed by the conductor part on the outer peripheral part of the cylindrical coil. The ratio to the width (thickness / width in the radial direction) is shown.

通常の陽極酸化処理は等方性プロセスである為、電流分布を制御しない場合、陽極酸化により形成される酸化アルミニウムからなる絶縁体部分のアスペクト比は1程度となるが、電流分布を制御して、選択的に集中して陽極酸化することにより、アルミニウム円筒基材10’においてアスペクト比が2以上の絶縁体部分を形成することができる。   Since the normal anodizing process is an isotropic process, if the current distribution is not controlled, the aspect ratio of the insulator portion made of aluminum oxide formed by anodizing is about 1, but the current distribution is controlled. By selectively concentrating and anodizing, an insulator portion having an aspect ratio of 2 or more can be formed in the aluminum cylindrical base material 10 ′.

絶縁体部分に挟まれ、絶縁体部分と同一の厚みを有する導電体部分のアスペクト比は、絶縁体部分のアスペクト比に比例するので、高アスペクト比断面積のコイルパターンを形成し、必要なトルク特性を得るための導体断面積とターン数を確保することが可能となる。   Since the aspect ratio of the conductor part sandwiched between the insulator parts and having the same thickness as the insulator part is proportional to the aspect ratio of the insulator part, a coil pattern having a high aspect ratio cross-sectional area is formed, and the required torque It becomes possible to secure the conductor cross-sectional area and the number of turns for obtaining the characteristics.

<実施の形態3>
図6は本発明の実施の形態3による、円筒状コイル形成のためのプロセスのひとつである、アルミニウム円筒基材10’の絶縁化処理(陽極酸化)工程における陽極酸化の方法を図示したものである。
<Embodiment 3>
FIG. 6 illustrates a method of anodization in an insulating treatment (anodization) process of an aluminum cylindrical base material 10 ′, which is one of the processes for forming a cylindrical coil according to the third embodiment of the present invention. is there.

本発明の実施の形態3では、アルミニウム円筒基材10’の外周面にパターンニングするレジストRcは導電体であり、この導電体レジストRcを電源6に対して陰極とする。一方、アルミニウム円筒基材10’を電源6に対して陽極とする。   In the third embodiment of the present invention, the resist Rc patterned on the outer peripheral surface of the aluminum cylindrical base material 10 ′ is a conductor, and this conductor resist Rc is used as a cathode for the power source 6. On the other hand, the aluminum cylindrical base material 10 ′ is used as an anode for the power source 6.

更に、円筒状アルミニウム基材10’を陽極、対向電極mを電源1の陰極とすることで、電解液中で陽極酸化処理を行うとき、導電体レジストRcと陽極間に生じる強電界により、陽極酸化部分の電流分布をガイドすることができる。   Furthermore, by using the cylindrical aluminum substrate 10 'as the anode and the counter electrode m as the cathode of the power source 1, when anodizing is performed in the electrolytic solution, the strong electric field generated between the conductor resist Rc and the anode causes the anode The current distribution of the oxidized portion can be guided.

この図6に示す構成で、アルミニウム円筒基材10’を電解液中で陽極酸化することにより、図6中の矢印で示すように、導電体レジストRcと陽極間に生じる強電界によって電流分布をガイドして、アルミニウム円筒基材10’の肉厚方向へ選択的に集中して陽極酸化を行うことができる。   With the configuration shown in FIG. 6, the aluminum cylindrical base material 10 ′ is anodized in the electrolytic solution, so that the current distribution is generated by the strong electric field generated between the conductor resist Rc and the anode as shown by the arrow in FIG. It is possible to guide and selectively concentrate the anodic oxidation in the thickness direction of the aluminum cylindrical substrate 10 ′.

その結果として、アルミニウム円筒基材10’においてアスペクト比の高い酸化アルミニウムからなる絶縁体部分を、簡単な構成で容易に形成することができる。   As a result, the insulator portion made of aluminum oxide having a high aspect ratio in the aluminum cylindrical base material 10 ′ can be easily formed with a simple configuration.

具体的には、例えば外径φ0.7mm、内径φ0.5mmの中空アルミニウム円筒基材に、幅10μm、アスペクト比10の酸化アルミニウムからなる絶縁体部分を形成することが可能である。   Specifically, for example, an insulator portion made of aluminum oxide having a width of 10 μm and an aspect ratio of 10 can be formed on a hollow aluminum cylindrical base material having an outer diameter of 0.7 mm and an inner diameter of 0.5 mm.

<実施の形態4>
図7(c)は本発明の実施の形態4による、円筒状コイル10をステータコイルとしてモータハウジングの内壁面に固定した外径φ1.0mmの円筒型ブラシレスモータ20の斜視図である。
<Embodiment 4>
FIG. 7C is a perspective view of a cylindrical brushless motor 20 having an outer diameter of φ1.0 mm, in which the cylindrical coil 10 is fixed to the inner wall surface of the motor housing as a stator coil, according to the fourth embodiment of the present invention.

該円筒型ブラシレスモータ20には、図7(a)の円筒状コイル10において、中性点接続層10sがない部分を、リード部を残して図7(b)の形状に加工したものが搭載されている。   The cylindrical brushless motor 20 includes a cylindrical coil 10 shown in FIG. 7 (a) in which a portion without the neutral point connection layer 10s is processed into the shape shown in FIG. 7 (b) except for the lead portion. Has been.

図8は、該円筒型ブラシレスモータ20の構造図であり、円筒状コイル10は、ステータコイルとしてハウジング7の内壁面に固着されている。更に、フランジ11、12に備わる軸受9が、ロータ磁石8と出力軸15からなるロータを支持する構造である。   FIG. 8 is a structural diagram of the cylindrical brushless motor 20, and the cylindrical coil 10 is fixed to the inner wall surface of the housing 7 as a stator coil. Further, the bearing 9 provided on the flanges 11 and 12 has a structure for supporting the rotor including the rotor magnet 8 and the output shaft 15.

円筒状コイル10の一部である、給電部10eは切り欠きの入った、ハウジング7及びフランジ11の形状により露出している。この給電部10eから給電制御して、円筒状コイル10に形成されているコイル部を励磁させてモータとして駆動する。   A feeding portion 10e, which is a part of the cylindrical coil 10, is exposed by the shape of the housing 7 and the flange 11 that are notched. Power supply is controlled from the power supply unit 10e, and the coil unit formed in the cylindrical coil 10 is excited to drive as a motor.

これに対して、図10は従来技術による一般的な円筒型ブラシレスモータの構造図である。この従来型の構造によれば、給電部14は、円筒コイル40’に固定された保持板13を介して接続された、電線又はFPC基板により構成されている。   On the other hand, FIG. 10 is a structural diagram of a general cylindrical brushless motor according to the prior art. According to this conventional structure, the power feeding unit 14 is constituted by an electric wire or an FPC board connected via the holding plate 13 fixed to the cylindrical coil 40 ′.

本実施の形態4によれば、従来の構成と比較して、保持板等を用いずに、円筒コイル体のリード部の一部を給電部としているので、部品点数を削減できるのはもちろんのこと、モータハウジングの内部スペースにおける配線作業が不要となる。   According to the fourth embodiment, as compared with the conventional configuration, since a part of the lead portion of the cylindrical coil body is used as a power feeding portion without using a holding plate or the like, the number of parts can be reduced. This eliminates the need for wiring work in the internal space of the motor housing.

また、比較的単純な構造とできるため、外径φ1.0mm以下の極小径モータを製作する上で有効である。   Further, since the structure can be made relatively simple, it is effective in manufacturing a very small diameter motor having an outer diameter φ of 1.0 mm or less.

以上、本発明に従う円筒状コイル、円筒状コイルの製造方法及び、円筒型マイクロモータに関する実施形態について説明したが、当然ながら本発明の範囲を逸脱することなく種々の形態での適用が可能である。   The embodiments of the cylindrical coil, the manufacturing method of the cylindrical coil, and the cylindrical micromotor according to the present invention have been described above, but can be applied in various forms without departing from the scope of the present invention. .

例えば、円筒状コイルの使用はブラシレスモータ用のステータコイルに限定されるものではなく、コイルを使用するあらゆる機器に適用することができる。
For example, the use of a cylindrical coil is not limited to a stator coil for a brushless motor, and can be applied to any device that uses a coil.

本発明の実施の形態に係る、円筒状コイルの斜視図である。It is a perspective view of the cylindrical coil based on Embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る、コイル形成のプロセス図である。It is a process figure of coil formation concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係る、レジストのパターンニング方法を示したプロセス図である。It is the process figure which showed the patterning method of the resist based on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る、円筒コイルの基本構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the cylindrical coil based on Embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る、アルミニウム基材の陽極酸化を示す図であるIt is a figure which shows the anodic oxidation of the aluminum base material based on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る、アルミニウム基材の陽極酸化を示す図である。It is a figure which shows the anodic oxidation of the aluminum base material based on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る、円筒コイル及びマイクロモータの斜視図である。It is a perspective view of a cylindrical coil and a micro motor according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る、円筒型ブラシレスモータの断面図である。1 is a cross-sectional view of a cylindrical brushless motor according to an embodiment of the present invention. 従来技術による円筒コイルの斜視図である。It is a perspective view of the cylindrical coil by a prior art. 従来技術による円筒型ブラシレスモータの断面図である。It is sectional drawing of the cylindrical brushless motor by a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1、6 電源
2 シリコン製の基板
3 金属製マイクロパターン
4 ポリマー基板
5 絶縁体ベース
7 ハウジング
8 ロータ磁石
9 軸受
10 円筒コイル
10’ アルミニウム製円筒基材
10c 導電体部分
10i 絶縁体部分
10s 中性点接続層
10sc 導電体層
10si 絶縁体層
10e 給電部
11、12 フランジ
13 保持板
14 給電部
15 出力軸
20、30 円筒型ブラシレスモータ
40、40’ 円筒コイル
N 中性点
R レジスト
Rp フォトレジスト
Rc 導電体レジスト
So 疎水性自己組織化単分子膜
Sm 親水性自己組織化単分子膜
m、p 電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 6 Power supply 2 Silicon substrate 3 Metal micropattern 4 Polymer substrate 5 Insulator base 7 Housing 8 Rotor magnet 9 Bearing 10 Cylindrical coil 10 'Aluminum cylindrical base material 10c Conductor portion 10i Insulator portion 10s Neutral point Connection layer 10sc Conductor layer 10si Insulator layer 10e Feed portion 11, 12 Flange 13 Holding plate 14 Feed portion 15 Output shaft 20, 30 Cylindrical brushless motor 40, 40 'Cylindrical coil N Neutral point R Resist Rp Photoresist Rc Conductive Body resist So hydrophobic self-assembled monolayer Sm hydrophilic self-assembled monolayer m, p electrode

Claims (7)

中空円筒状のアルミニウム基材の一部を陽極酸化することによって形成した、酸化アルミニウムからなる絶縁体部分と、
前記アルミニウム基材の陽極酸化されていない部分であるアルミニウムからなる導電体部分とにより、
コイルパターンを形成してなることを特徴とする円筒状コイル。
An insulator part made of aluminum oxide formed by anodizing a part of a hollow cylindrical aluminum substrate;
By the conductor portion made of aluminum which is a portion of the aluminum base that has not been anodized,
A cylindrical coil formed by forming a coil pattern.
請求項1に記載の円筒状コイルにおいて、
前記コイルパターンにおける前記絶縁体部分の最小幅部分において、
前記絶縁体部分のラジアル方向の厚さと、
前記円筒状コイルの外周部における前記絶縁体部分の最小幅とのアスペクト比(=ラジアル方向の厚さ/幅)が2以上であることを特徴とする円筒状コイル。
The cylindrical coil according to claim 1,
In the minimum width portion of the insulator portion in the coil pattern,
A radial thickness of the insulator portion;
A cylindrical coil having an aspect ratio (= radial thickness / width) of 2 or more with respect to a minimum width of the insulator portion at an outer peripheral portion of the cylindrical coil.
請求項1又は2のいずれかに記載の円筒状コイルにおいて、
複数の前記導電体部分を有しており、
前記円筒状コイルの外周側面部の少なくとも一部が、絶縁体からなる絶縁層により被覆されており、
前記複数の導電体部分同士は、前記絶縁層に穴加工によって形成したスルーホールに充填した導電体を介して、前記絶縁層上の少なくとも一部に形成した導電体層とによって、
電気的に接続されていることを特徴とする円筒状コイル。
In the cylindrical coil according to claim 1 or 2,
A plurality of the conductor portions;
At least a part of the outer peripheral side surface of the cylindrical coil is covered with an insulating layer made of an insulator,
The plurality of conductor portions are, by a conductor layer formed in at least a part on the insulating layer, via a conductor filled in a through hole formed by drilling in the insulating layer,
A cylindrical coil which is electrically connected.
請求項1〜請求項3のいずれかに記載の円筒状コイルを内部に有することを特徴とする円筒型マイクロモータ。   A cylindrical micromotor comprising the cylindrical coil according to any one of claims 1 to 3 therein. 請求項4に記載の円筒型マイクロモータにおいて、
前記円筒状コイルの一部が、給電部として露出することを特徴とする円筒型マイクロモータ。
The cylindrical micromotor according to claim 4, wherein
A cylindrical micromotor, wherein a part of the cylindrical coil is exposed as a power feeding unit.
アルミニウムからなる円筒基材に対して、
レジストを配置して、コイルパターンのパターン形状を決めるレジストパターンニング工程と、
陽極酸化により、前記円筒基材の一部を絶縁化する絶縁化処理工程と、
前記レジストを除去するレジスト除去工程と、
前記円筒基材の内周面全体に残るアルミニウムを除去する、内径Al除去工程とを施すことによって、形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の円筒状コイルの製造方法。
For cylindrical substrates made of aluminum,
A resist patterning process for locating the resist and determining the pattern shape of the coil pattern;
An insulation treatment step for insulating a part of the cylindrical base material by anodization;
A resist removing step for removing the resist;
The method for producing a cylindrical coil according to claim 1, wherein the cylindrical coil is formed by performing an inner diameter Al removing step of removing aluminum remaining on the entire inner peripheral surface of the cylindrical base material.
請求項6に記載の円筒状コイルの製造方法において、
前記レジストパターンニング工程が、疎水性の自己組織化単分子膜と親水性の自己組織化単分子膜を用いて、金属からなるコイルパターンを透明で柔軟性のあるポリマー基板上に転写し、
前記ポリマー基板をフォトマスクとして、フォトレジストをコーティングした前記アルミニウムからなる円筒基材に、
フォトリソグラフィーで、前記コイルパターンをパターンニングすることを特徴とする円筒状コイルの製造方法。
In the manufacturing method of the cylindrical coil of Claim 6,
The resist patterning step uses a hydrophobic self-assembled monolayer and a hydrophilic self-assembled monolayer to transfer a metal coil pattern onto a transparent and flexible polymer substrate,
Using the polymer substrate as a photomask, the cylindrical substrate made of aluminum coated with a photoresist,
A method of manufacturing a cylindrical coil, wherein the coil pattern is patterned by photolithography.
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