JPH0620842A - レーザ加工された電気部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 レーザ加工で小型化された電気部品を提供す
ることである。 【構成】 電気部品は、多数の、フェライト材料の積層
３４，４４，５３，６４で構成され、各層にはその上に
導電コイルが設けられる。この導電コイルは先ず導電シ
ート材料をフェライト層の上面にプリントし、次いで導
電シート材料を、導電シート材料からコイルを切り出す
所定のパターンに焦点が合わされた収束レーザエネルギ
で露光することにより形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工された電気部
品及び同一物を製造する方法に関する。具体的に言う
と、本発明は絶縁材料層を導電材料で形成されたヘリカ
ルコイルのプリントパターンを交互に積層して構成され
た積層電気部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】コイルとして用いられる多くの電気部品
が、フェライト材料層と導電材層を交互に多数重ねたチ
ップ形状で製造されている。しかし、これらのデバイス
を製造する現行法には幾つかの欠点がある。この方法で
形成された大部分のコイルは、各積層に１回転以上もあ
る完全なコイルを含んでいない。その代わりに、今のデ
バイスはそれぞれのコイルの一部を別々の層に割当て、
これらを接続して二三回の巻数を有する完全なコイルに
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】幾つかの現行デバイス
には各フェライト層に１回転以上の巻数を有する完全な
コイルを配列したものもあることはあるが、このような
デバイスは使用しているプリント技術の限界によって小
型化には限界がある。各層に導電コイルを形成する現行
法は一般に導電材料をフェライト層にプリントして行っ
ている。これらの層にプリントする大方の技術はライン
を８〜１０ミル（mills ）よりもかなり小さくすること
も、線間距離を８〜１０ミルよりもかなり小さくするこ
ともできない。線や距離の最小寸法がこの程度である
と、この種のコイルで達成できる小型化には自ずと限界
が生じる。レーザは、抵抗器をトリミングしたり、抵抗
器そのものを形成する抵抗器の製造分野に使用されてい
る。しかし、現在使用されているレーザ法は、レーザビ
ームで形成しょうとしている導電体の特定パターンに沿
ってなぞるだけである。これは時間を浪費する作業に過
ぎず、導電体を瞬間的に素早い方法で形成することはで
きない。そこで、本発明の第１目的は、レーザ加工され
た電気部品及び同一物の製造法の改良型を提供すること
にある。更に本発明の他の目的は、従来デバイスよりも
サイズが小さく、それにもかかわらず現在入手できるも
のとインダクタンス値が同じかそれよりも大きい、改良
型のレーザ加工された電気部品を提供することにある。
更に本発明の別の目的は、インダクタンスコイルの線幅
やインダクタンスコイルの線間距離の幅が従来のデバイ
スよりも小さくすることができる電気部品の製造方法や
手段を提供することにある。更に本発明の別の目的は、
経済的に使用でき、動作効率が良くて信頼できるデバイ
スや方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明はエキシマレーザ
装置を使用するもので、この装置は収束レーザエネルギ
をマスク組立体を通して照射することができる。マスク
は所望のパターンが切られている金属板であってもよ
い。ステンシルのように作用するので、マスクは所望の
パターンの像を導電材料の層を有する基板上にレンズを
通して結ばせる。像は導電層の一部を消失させて、残存
部をコイル又はその他の導電通路のような所望のパター
ンに形成する。インダクタコイルは、フェライト材料と
導電コイルを交互に重ねた層として製造される。導電コ
イルは銀のような導電材料層をフェライト層の上面にプ
リントすることにより形成される。次いで、レーザがネ
ガ像を導電層に投影するのに使用される。導電材料はネ
ガ像で露光されて除去される。これはフェライト層の上
面に導電コイルを形成する。更に、ペア層を同じ方法で
形成してもよい。層は互いに積層されて、各層に完全に
１回転以上の巻数を有する全導電コイルの積層チップに
される。フェライト層にはホールが設けられ、所望のイ
ンダクタンスを達成するために互いに直列に接続され
る。エキシマレーザ装置は現在では入手が可能であり、
この装置は５〜１０平方ミリメートルの面積に像を投射
することができる。これは幾つかのチップを同時にまと
めることが可能である。したがって、１回の単一収束レ
ーザエネルギを用いて幾つかのチップをまとめて単一の
層に形成することが可能である。個々の層は別々に製造
され、次に互いに積み重ねられ、更に焼成されて、単一
積層物にされる。次いで、ダイヤモンドソーを使用して
積層が個々のチップに切断される。

【０００５】

【実施例】図１は本発明に使用してもよいエキシマレー
ザ装置１０を示したものである。これらの装置は現在広
く使用されており、電気部品にマークを付けたり、ラベ
ルを付けたりするのに使用されている。しかし、これら
の装置は本発明で考え出された行程に使用されたことは
ない。このような装置の例としては、０１７２０、マサ
チューセッツ州、アクトン、グレートロード２３９に所
在するランブダフズィック社で製造販売され、商標ラン
ブダマークで呼ばれている装置がある。

【０００６】装置は図２の線１１で示す収束レーザ光を
発生する。レーザ光１１は先ずマスク装置１２を通るよ
うに向けられる。マスク装置には所望のパターンが形成
されたマスク又はステンシルが内蔵されている。マスク
を通った後、レーザが所望の像形状に変えられ、次いで
ミラー１６を有する反射装置１４により下向きに向きが
変えられて結像レンズ１８に通される。レンズ１８は像
の明るさを強くしたり、像の焦点距離を大きくするため
に像を数倍縮小することができる。次いで像は被加工物
が置かれている加工面２０に向けられる。本発明におい
ては、マスク１３はコイルのネガパターンを形成するの
に用いられる。パターン１５はマスク１３を通過する開
口部であり、マスク１３は形成が予定されているコイル
のネガ形状をしている。したがって、その結果得られる
コイルは結局図３に示される固体部分１７の形状にな
る。

【０００７】図４には、シート部材２３，２４，２５，
２６，２７の積層が示されている。一番上のシート部材
２３は一般にモノリシック・インダクタチップの形成に
用いられるフェライト材料で形成される。残りのシート
部材２４〜２７もフェライトのシート材料であるが、そ
れらの上には種々の導電コイルがプリントされている。
各シート部材のコイル２８は互いに同一であるが、コイ
ルは以下詳しく説明するように１のシート部材から他の
シート部材まで異なっている。

【０００８】点線３０は切断線を示したもので、この切
断線は最後にダイヤモンドソーを用いて各積層部材を１
セットのコイル２８を含む個々のチップに切り離す。図
４は本発明に係る多数の部品を示すために尺度を変えて
描かれている。しかし、実寸では層２３〜２７は紙程度
に薄く、かつコイル２８の線は約５ミル幅で、コイル内
の線間距離も約５ミルである。

【０００９】チップ構成がそれぞれ個別に図５〜１７に
示されているが、実際には多チップ層は図４に示されて
いるように各フェライト層２３〜２７にプリントされて
いる。第１フェライト層３４はチップの最下位層であ
る。このフェライト層３４は、図４に示す多チップ層２
７に配属されるチップの１つを示す。

【００１０】図５はフェライト層３４の上面にプリント
された第１固体導電層３６を示したものである。導電体
３６は好ましくはこの種のプリント部品に一般に用いら
れている銀材料が望ましい。層３６にはフェライト層３
４の外縁まで延びるコネクタパッド３８が形成されてい
る。

【００１１】図７は完成した導電コイル４０を示したも
のである。導電コイル４０は導電層３６を収束レーザ光
で露光することにより形成されるもので、そのレーザ光
は最初にマスク１３を通過した後、ミラー１６で下側に
向きが変えれてレンズ１８を通過させられる。したがっ
て、ネガ像のパターン１５は導電層３６に焦点が合わさ
れ、図７に示すように導電コイル４０が残るように層３
６の一部が消失される。コイル４０にはセンターパッド
４２が形成される。

【００１２】ここで気が付くように、導電コイル４０に
は１の表面に少なくとも２回の完全な巻回数を有するコ
イルが形成されている。更に導電体４０の幅は５ミル程
度で、導電コイル間の距離は約５ミルである。これは従
来デバイスとして通常達成されているものよりも実質的
に小さく、最大のインダクタンスを最小の空間で達成さ
せることを可能にさせる。

【００１３】図７に示す導電コイル４０を製造する方法
の好ましい例は次の通りである。エキシマレーザ装置１
０、例えば０１７２０、マサチューセッツ州、アクト
ン、グレートロード２３９に所在する、ランブダフズィ
ック社で製造販売され、商標ランブダマークで呼ばれて
いる装置が導電コイル４０を製造するために使用され
る。この特殊な機械は幾つかのセットアップ・パラメー
タを有し、これらのパラメータは所望の結果を得るため
に設定される。これらのパラメータ要素は次の通りであ
る。 １．導電層３６を形成する種々の表面材料により異なっ
た結果が生じる。 ２．チップのキャラクタサイズは可変である。 ３．マスクのステンシルのキャラクタサイズは可変であ
る。 ４．マスクホルダ装置の縮小比は機械に組み込まれてお
り、可変である。 ５．機械で使用される焦点レンズと、そのマイクロメー
タ位置は可変である。 ６．レーザパワーの設定値、すなわち装置のＤＣ電圧設
定値はもう１つの可変数であるある。 装置の好ましい設定値の例は次の通りである。 １．表面材料 製造名７７１１としてデユポン社で製
造されている、未焼成の銀パラジウムインク ２．キャラクタ又はパターンサイズ １．２７ｍｍ平
方〜１．６３ｍｍ平方 ３．マスクのパターンサイズ １２．７ｍｍ平方 ４．縮小比 １０：１と７．８：１の間 ５．焦点レンズとマイクロメータ位置 ５６センチメ
ートルでＳＰＬＦ２０／１０レンズセット ６．レーザ出力設定 ８．８〜７．５ＤＣボルト 次いで、装置を作動して、レーザ光のパルスを発生さ
せ、層３６を露光消失させて図７に示すようなコイル４
０が形成される。露光時間は０．５ミリセカンドと２ミ
リセカンドの間程度である。しかし、正確な所要時間
は、利用装置がコンデンサ放電してレーザ光を発生させ
るので、正確に決められないし、露光時間も正確に決め
られない。

【００１４】同じ結果を得るために他の装置を使用して
もよいし、異種の電気部品を製造するために異なった設
定値を用いてもよい。

【００１５】図８，９及び１０は第２積層を示したもの
で、これはフェライトシート４４を用いて形成される。
個々のチップは中心位置に開口４６を有する第２フェラ
イト層４４で構成され、その中心位置は第１導電コイル
４０のセンタパッド４２の真上に配されている。第２導
電層４８がフェライト層４４にプリントされ、所望の像
が図３と同様のマスクを介して投影される。しかし、マ
スクには図１０に示す第２導電コイルパターン５０を形
成するために特定の形が刻まれている。コイルパターン
５０には第２センタパッド５１が開口４６と鉛直方向に
一直線の位置に設けられ、かつ第２エンドパッド５２が
設けられている。センタパッド５１の導電材料が開口４
６を通して下側に押し出されてコイル４０のセンタパッ
ド４２とと電気的な接触をする。この電気接触でコイル
４０と５０が互いに直列に接続される。

【００１６】図１１〜１３に示す第３積層は、コネクタ
ーホール５４を有する第３フェライト層５３と、第３導
電層５６と、第３導電コイル５８とで構成され、第３導
電コイル５８はコイル４０と５０を形成した方法と類似
する方法で焦点の合わされたレーザ像により形成され
る。開口５４はコイル５８のエンドパッド６２をコイル
５０のエンドパッド５２に接続させることを可能にさせ
る。これによりコイル４０，５０と５８が互いに直列に
される。コイル５８にはセンタパッド６０が設けられて
いる。

【００１７】図１４〜１６に示す第４積層は開口６６の
ある第４フェライト層６４と、エンドパッド７４が付い
たプリント導電層６８と、センタパッド７２が付いた第
４導電コイル７０から成っている。コイル７０はコイル
４０，５０，及び５８を形成するのに用いた方法と同様
の方法でレーザ像を結ぶことにより形成される。センタ
パッド７２は開口６６から突き出て第３導電コイル５８
のセンタパッド６０と電気的な接触をする。これでコイ
ル４０，５０，５８及び７０は４つとも全部互いに直列
になる。

【００１８】最後のフェライト層７６は、図１８に示す
ような構成になるように積層パッドの上に置かれる。

【００１９】図１８に示すチップ７８は多数個の１つを
構成するもので、図４の積層シート部材２３〜２７を点
線に沿って切断することにより製造される。フェライト
層３４，４４，５３，６４及び７６は、それぞれ図４の
シート部材２７，２６，２５，２４及び２３から形成さ
れる。シート部材２３〜２７は個々に形成され、次いで
図４に示すような積層手順で互いに配置される。具体的
に言うと、本発明法は導電層３６，４８，５６及び６８
を各層２３〜２７に個別にプリントするものである。プ
リントされた導電体は次に乾燥させられる。次いで、プ
リントされた導電体はレーザ装置１０からの像で露光さ
れる。各シート部材２３〜２７は個別に露光されるが、
各シート部材には多数の同一サブパーツが配列される。
シート部材２３〜２７が像で露光されてコイル４０，５
０，５８及び７０が形成された後、シート部材２３〜２
７は図４に示す方法で積み重ねられ、互いに圧縮され
る。圧縮されている間、それらを互いに一体的なものと
して結合するために加熱処理が行われる。

【００２０】加熱処理後、積層シート部材２３〜２７は
次にダイヤモンドソーにより線３０に沿って切断され、
チップ７８のように個々の積層チップにされる。

【００２１】

【発明の効果】本発明はチップを従来デバイスよりも小
型化にすることを可能にする。チップが小型化にされる
のは各層でコイルの巻数を完全な１巻より多くすること
ができるからで、これに対し従来のデバイスにおいては
各層で完全な１巻よりも少なくする必要があった。本発
明のコイルは、導電体が約５ミル幅でコイル内の空間距
離も約５ミル幅であるという点からも小型化される。チ
ップは必要なだけ積層して、あるいは逆に１巻のコイル
や１つの層で構成することも可能である。レーザ像は縮
小されるので、レーザカットはスクリーン印刷されたも
のより数倍小さくすることができし、それに対応するイ
ンダクタンス値も現在入手できるものよりもかなり大き
くすることができる。したがって、デバイスは少なくて
も目的として掲げたもの全てを達成することができるこ
とが判る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に利用されるレーザ装置の斜視図であ
る。

【図２】レーザビームを被加工物に向ける方法を示した
内部構造図である。

【図３】本発明に使用されるマスクの平面図である。

【図４】本発明で形成された積層多チップ層の斜視図で
ある。

【図５】図５〜図７はフェライト材料と導電コイルの第
１層を形成する第１ステップを示した単一チップの製造
行程図で、図５は最初の行程を示した上面図である。

【図６】図５の次の行程を示した上面図である。

【図７】図５の最終行程を示した上面図である。

【図８】図８〜図１０は、図５〜図７に対応し、巻数を
増やす場合の積層チップの追加層の対の製造行程図で、
図８はその最初の行程を示した上面図である。

【図９】図８の次の行程を示した上面図である。

【図１０】図８の最終行程を示した上面図である。

【図１１】図１１〜図１３も図８〜図１０と同じ目的の
行程図で、図１１はその最初の行程を示した上面図であ
る。

【図１２】図１１の次の行程を示した上面図である。

【図１３】図１１の最終行程を示した上面図である。

【図１４】図１４〜図１６も図８〜図１０と同じ目的の
行程図で、図１４はその最初の行程を示した上面図であ
る。

【図１５】図１４の次の行程を示した上面図である。

【図１６】図１４の最終行程を示した上面図である。

【図１７】積層チップに載せられる最終層を示した上面
図である。

【図１８】上層部の一部を除去した単一チップの斜視図
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フェライト材料から成り、支持面を有す
   る支持物体（３４）と、上記支持物体の支持面に積層さ
   れてヘリカルコイル形状に形成される導電素子（４０）
   とから成り、該導電素子（４０）は前記支持面に導電材
   料の固体層（３６）をプリントすることにより形成さ
   れ、次いで単一パルスのレーザ光を使用して前記ヘリカ
   ルコイルのネガ像に焦点を合わしてヘリカルコイル以外
   の前記固体層を消失させることを特徴とするレーザカッ
   ト・モノリシックチップ・インダクタ（７８）。
2. 【請求項２】 前記導電素子は、パルスレーザ光をネガ
   像形状に形成されたステンシル開口を有するマスク（１
   ５）を通し、更に前記導電材料に前記ネガ像に対応する
   焦点像を投影するために配置されたレンズを通すことに
   より形成されることを特徴とする請求項１による電気部
   品。