TWI540603B - Coil structure process - Google Patents

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Description

線圈結構製程
本發明係關於一種例如以線圈及變壓器為代表之繞線裝置，特別是關於降低從構成繞線之鄰接圍繞導體部分產生的磁束，因相互抵銷而造成之損失，以達成高效率化的繞線裝置。
以線圈及變壓器為代表之繞線裝置，習知有從裝配於半導體基板中之微小尺寸者，至使用於磁浮列車(Linear Motor Car)之巨大尺寸者的各種尺寸。
任何尺寸之繞線裝置，為了降低從鄰接圍繞導體部分產生之磁束因相互抵銷而造成的損失，以提高效率，如圖28所示，須極力避免磁束侵入構成繞線20之圍繞導體部分21~25中，各個彼此鄰接之一對圍繞導體部分(例如21與22、22與23、23與24‧‧‧)的間隙。此因，從此等圍繞導體部分產生之磁束(例如從圍繞導體部分22產生之磁束14與從圍繞導體部分23產生之磁束15)侵入構成繞線之鄰接圍繞導體部分(例如22與23)之間時，此等磁束14,15彼此抵銷而造成損失(參照非專利文獻1)。
先前，在具有卷繞絕緣被覆電線而構成之繞線的繞線裝置中，採用之對策為藉由提高絕緣被覆電線之卷繞密度，儘可能縮小鄰接之各個圍繞導體部分的間隙，以極力阻止磁束侵入鄰接的圍繞導體部分之間。
但是，此種對策如圖29所示，即使緊密地卷繞絕緣被覆電線42~44，仍然存在著各個圍繞導體部分(例如21與22、22與23、23與24‧‧‧)之間隙，並不能達到絕緣被覆32~34之厚度D的2倍(2D)以下，再者，一般而言，由於導體之剖面係圓形，因此各個鄰接之一對圍繞導體部分的間隙成為概略線接觸之狀態，而無法徹底阻止磁束14,15侵入之問題。
因此，如圖30所示，先前構成繞線之絕緣被覆電線也採用了使用剖面矩形狀之所謂「雙股線」及「帶狀線」的對策。若藉由此種對策，因為形成於各個圍繞導體部分(例如21與22、22與23、23與24‧‧‧)之間的間隙，僅在絕緣被覆電線42~44之矩形剖面的長邊部分連續，所以比使用剖面圓形線之情況，可有效阻止磁束14,15之侵入。
但是，即使是此種使用剖面矩形狀被覆線之對策，因為構成絕緣被覆電線42~44之絕緣性被覆32~34的瓷漆、聚氨酯、聚乙烯等絕緣性素材本身不存在積極性阻止磁束通過的作用，所以為了進一步減少磁束向各個鄰接圍繞導體部分的間隙侵入，只得減少絕緣性被覆32~34本身之厚度，因而，阻止磁束通過作用不得不受到絕緣性被覆32~34之耐絕緣壓及物理強度限度的限制。
再者，如絕緣被覆電線42~44，由於導體22~24與纏繞其上之絕緣性被覆32~34係完全不同之素材，兩者之間在物性上存在相當大的差異時，在裝入半導體基板及多層電路基板而構成合適之疊層型繞線情況下，因伴隨發熱造成之應力應變等，性能容易惡化，而不易獲得穩定之特性。
另外，在繞線之中心插入磁芯，使磁束集中於磁芯時，雖可減少磁束流入各個鄰接之圍繞導體部分的間隙，不過，此種情況下，因為當磁芯材料之溫度到達居里點時，磁芯之磁性大幅變化，所以又產生為了避免磁芯材料之溫度到達居里點，而限制最大電流、最大頻率的新問題。
【先前技術文獻】
【非專利文獻】
[非專利文獻1]「標準本　環形芯線(Toroidal Core)活用百科」山村英穗著，2003年8月1日CQ出版股份有限公司發行，第12頁第1-1圖
[非專利文獻2]「第1級、第2級無線電樞技術士國家考試用　增訂版解說‧無線電工學」2003年3月1日CQ出版股份有限公司發行，第22頁
本發明係著眼於上述的問題者，其目的為提供一種即使不插入由磁性體構成的磁芯，仍可極力抑制磁束流入鄰接之各個圍繞導體部分的間隙，以達成高效率化的繞線裝置及其製造方法。
此外，本發明之其他目的為提供一種不但達成上述目的，還可用途廣泛的應用在裝入半導體基板中之微小尺寸者，乃至磁浮列車所採用之巨大尺寸者的繞線裝置及其製造方法。
本發明之其他目的及作用效果，熟悉本技術之業者藉由參照說明書的以下敘述應可輕易理解。
上述的技術性問題，可藉由具有以下結構的繞線裝置或其製造方法來解決。
亦即，本發明的繞線裝置包含繞線，其具有由指定卷繞圖案之導電性物質而構成的複數個圍繞導體部分，且特徵為：構成前述繞線的複數個圍繞導體部分中，在相互鄰接的一對圍繞導體部分之間介有絕緣層，其係由將反磁性導電性物質實施非導電化處理而形成的絕緣性物質構成。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，應成為前述絕緣層之非導電化處理前的反磁性導電性物質與構成前述圍繞導體部分的導電性物質亦可為同一物質。此時，前述絕緣層亦可為將應成為前述圍繞導體部分之導電性材料，在鄰接圍繞導體部分之側的指定區域實施非導電化處理而形成者。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，前述非導電化處理亦可為包含化學性變質處理者，該處理係為了使構成前述導電性物質之晶格的結合構造變化，以限制最外層電子的自由移動。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，前述繞線係在同一層內具有指定卷繞圖案之2周以上圍繞導體部分的單層構造繞線，且前述所謂一對圍繞導體部分，亦可為在同層內鄰接的一對圍繞導體部分者。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，前述繞線係分別在各層上具有指定卷繞圖案之1或2周以上圍繞導體部分的多層構造繞線，且前述所謂一對圍繞導體部分，亦可為在不同層間鄰接的一對圍繞導體部分者。
本發明之一個實施樣態中，前述指定卷繞圖案亦可為渦卷狀的卷繞圖案。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，前述指定卷繞圖案亦可為卷成S字形的卷繞圖案。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，前述繞線亦可為由使磁芯相互整合，且經由前述絕緣性物質構成之絕緣層而相對接近配置的輸入側S字形繞線與輸出側S字形繞線構成者。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，前述繞線係單層構造之筒型繞線，其沿著具有指定剖面之筒體的外周或內周之一，具有螺旋狀卷繞圖案的2周以上圍繞導體部分，且前述所謂一對圍繞導體部分，亦可為在螺旋狀卷繞圖案中鄰接的一對圍繞導體部分。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，前述繞線係內外周2層構造之筒型繞線，其分別沿著具有指定剖面形狀之筒體的外周及內周，具有螺旋狀卷繞圖案的2周以上圍繞導體部分，且前述所謂一對圍繞導體部分，亦可為分別在內外周之螺旋狀卷繞圖案中鄰接的一對圍繞導體部分。
本發明之繞線裝置的實施樣態中，在前述一對圍繞導體部分各個相對面之任何一方或兩方，亦可沿著前述圍繞導體部分之長度方向而形成相互朝向對方以指定距離突出的1或2條以上突條。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，亦可為藉由構成前述一對圍繞導體部分之導電性物質、與構成介於此等之間的絕緣層之絕緣性物質而形成二極體者。此時，構成前述一對圍繞導體部分之導電性物質係反磁性金屬的銅(Cu)或銀(Ag)，且構成介於此等之間的絕緣層之絕緣性物質係氧化亞銅(Cu2O)或溴化銀(AgBr)或是氟化銀(AgF2)。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，亦可為構成前述一對圍繞導體部分之導電性物質係反磁性金屬的銅(Cu)或鋁(Al)，且構成介於此等之間的絕緣層之絕緣性物質係將鋁(Al)氧化處理而形成的氧化鋁(Al2O3)。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，亦可為構成前述一對圍繞導體部分之導電性物質係反磁性物質的鈦(Ti)、鉭(Ta)、鋯(Zr)、鉿(Hf)或奈米碳管，且將前述物質實施非導電化處理而形成之絕緣體分別係氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)或(TiO5)、氧化鉭(TaO5)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鉿(HfO2)或鑽石、或是類碳鑽石(DLC(Diamond Like Carbon))。
從另一面觀察本發明，亦可作為繞線裝置的製造方法來掌握。亦即，本發明之繞線裝置的第一種製造方法，係包含單層構造之繞線的繞線裝置之製造方法，前述單層構造之繞線在同一層內具有指定卷繞圖案之2周以上的圍繞導體部分，且特徵為包含：第一步驟，其係準備由具有導電性之反磁性金屬材料構成的指定厚度板材；第二步驟，其係藉由在前述板材之表面側照射指定強度的雷射光束，將該照射點局部加熱，使雷射光束照射點之前述板材，包括其表面與背面均從導電性變質成絕緣性；及第三步驟，其係藉由使前述板材與前述雷射光束照射點沿著應成為前述卷繞圖案之圍繞導體部分的輪廓相對性移動，而將前述圍繞導體部分與其周圍的導電性板材之間絕緣分離；且在前述第二步驟之前、或是前述第三步驟之後包含第四步驟，其係對應於前述卷繞圖案之中心部分，而在前述板材上進行供磁束通過的開孔加工。
本發明之繞線裝置的第二種製造方法，係包含單層構造之繞線的繞線裝置之製造方法，前述單層構造之繞線在同一層內具有指定卷繞圖案之2周以上的圍繞導體部分，且特徵為包含：第一步驟，其係準備由具有反磁性之導電物質構成的指定厚度板材；第二步驟，其係將前述板材之上面保留前述卷繞圖案部分而遮蔽；及第三步驟，其係藉由在前述板材之表面側照射指定強度之面上雷射，將從前述遮光膜露出之繞線圖案部分局部加熱，使面上雷射照射區域之前述板材，包括其表面與背面均從導電性變質成絕緣性；且在前述第二步驟之前、或是前述第三步驟之後包含第四步驟，其係對應於前述卷繞圖案之中心位置，而在前述板材上開設磁束通過孔。
第一及第二種製造方法的一個實施樣態中，為了阻止向前述照射點周圍傳導熱，亦可在冷卻前述板材下進行前述雷射照射。
上述第一及第二種製造方法的一個實施樣態中，亦可為供給指定之反應氣體下進行前述雷射照射，以促進在前述照射點之非導體化反應者。
第一及第二種製造方法的一個實施樣態中，亦可為在前述金屬材料之蒸氣環境中進行前述雷射照射，以促進在前述照射點之絕緣性金屬堆積作用者。
第一及第二種製造方法的一個實施樣態中，亦可為前述金屬材料係鋁(Al)或銅(Cu)，且前述變質後之絕緣性物質係氧化鋁(Al2O3)或氧化亞銅(Cu2O)。
本發明之繞線裝置的第三種製造方法，係包含多層構造之繞線的繞線裝置之製造方法，前述多層構造之繞線具有複數個層，並且分別在各層中具有指定卷繞圖案之1或2周以上的圍繞導體部分，且特徵為包含：第一步驟，其係形成突條，該突條由具有反磁性之導電性物質構成，並相當於前述指定卷繞圖案之1個層的圍繞導體部分；第二步驟，其係在相當於前述1個層之圍繞導體部分的突條之至少上面，保留需要之連接孔，而一體化地重疊指定厚度的層間絕緣層，其由具有反磁性之導電性物質實施非導電化處理所形成的絕緣性物質而構成；第三步驟，其係在前述層間絕緣層之上，一體化地重疊由具有反磁性的導電性物質構成，並相當於其他1個層之圍繞導體部分的突條；及第四步驟，其係藉由將前述第二及第三步驟重複需要次數，而形成經由層間絕緣層堆疊希望層數之圍繞導體部分而形成的疊層體。
第三種製造方法的一個實施樣態中，在前述第二步驟中，亦可為將由具有反磁性之導電性物質構成的突條之至少上面，保留需要之連接孔，藉由指定厚度程度實施非導電化處理，而在前述突突條之上一體化地重疊由絕緣性物質構成之指定厚度的層間絕緣層。
第三種製造方法的一個實施樣態中，亦可為進一步具有以下之步驟者，即以將具有反磁性之導電性物質實施非導電化處理而形成的絕緣體層，覆蓋前述疊層體之底面、頂面、內周面及外周面。
第三種製造方法的一個實施樣態中，亦可為適用包含蝕刻處理之半導體製程，且形成前述突條的第一及第三步驟，係使用具有反磁性之導電性材料的成長處理或堆積處理而進行，再者，形成前述層間絕緣層之第二步驟，係使用藉由與有助於非導體化反應之反應性氣體接觸的化學性變質處理而進行者。
第三種製造方法的一個實施樣態中，亦可為前述突條係由具有反磁性之導電性物質構成的板材，且使前述圍繞導體部分一體化地重疊的第三步驟，係進行使用超音波焊接處理等，可以原子程度結合的接合方法來接合前述板材，再者，形成前述層間絕緣層之第二步驟，係使用藉由與有助於非導體化反應之反應性氣體的接觸，或是浸漬於有助於非導體化反應之反應性液體的化學性變質處理而進行者。
第三種製造方法的一個實施樣態中，亦可為形成前述突條之第一及第三步驟，係使用藉由具有反磁性之導電性物質的鍍金處理來進行，再者，形成前述層間絕緣層之第二步驟，係使用藉由與有助於非導電化反應之反應性氣體的接觸，或是浸漬於有助於非導體化反應之反應性液體的化學性變質處理而進行者。
第三種製造方法的一個實施樣態中，亦可為構成前述圍繞導體部分之金屬材料係鋁(Al)或銅(Cu)，且構成前述層間絕緣層之絕緣體係氧化鋁(Al2O3)或氧化亞銅(Cu2O)。
本發明之繞線裝置的第四種製造方法，係包含單層構造之筒型繞線的繞線裝置之製造方法，前述單層構造之筒型繞線沿著具有指定剖面之筒體的外周面或內周面之一，具有螺旋狀卷繞圖案之2周以上的圍繞導體部分，且特徵為包含：第一步驟，其係準備由具有反磁性之導電性物質構成的指定剖面形狀及厚度之筒體；第二步驟，其係藉由在前述筒體之外周面照射指定強度之雷射光束，將該照射點局部加熱，使雷射光束照射點之前述筒體從其外周面至前述內周面變質成絕緣性；及第三步驟，其係藉由使前述筒體外周面與前述雷射光束照射點，沿著應成為前述螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分的輪廓相對移動，而將前述螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分與其周圍的導電性筒體之間絕緣分離。
本發明之繞線裝置的第五種製造方法，係包含內外周2層構造之筒型繞線的繞線裝置之製造方法，前述2層構造之筒型繞線分別沿著具有指定剖面形狀之筒體的外周面及內周面兩方，具有2周以上螺旋狀卷繞圖案的圍繞導體部分，且特徵為包含：第一步驟，其係準備由具有反磁性之導電性物質構成，且具有絕緣分離內周面側與外周面側之中間絕緣層的指定剖面形狀及厚度之筒體；第三步驟，其係藉由在前述筒體之外周面照射指定強度之雷射光束，將該照射點局部加熱，使雷射光束照射點之前述筒體從其外周面至中間絕緣層變質成絕緣性；第四步驟，其係藉由使前述筒體外周面與前述雷射光束照射點，沿著應成為前述螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分的邊界相對移動，而將前述螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分與其周圍的導電性筒體之間絕緣分離；第五步驟，其係藉由在前述筒體之內周面照射指定強度之雷射光束，局部加熱前述照射點，使雷射光束照射點之前述筒體從其內周面至中間絕緣層變質成絕緣性；及第六步驟，其係藉由使前述筒體內周面與前述雷射光束照射點沿著應成為前述螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分的邊界相對移動，而將前述螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分與其周圍的導電性筒體之間絕緣分離。
第四及第五種製造方法的一個實施樣態中，為了阻止向前述照射點周圍傳導熱，亦可在冷卻前述板材下進行前述雷射照射。
第四及第五種製造方法的一個實施樣態中，亦可為供給指定之反應氣體下進行前述雷射照射，以促進在前述照射點之非導體化反應者。
第四及第五種製造方法的一個實施樣態中，亦可為在前述金屬材料之蒸氣環境中進行前述雷射照射，以促進在前述照射點之絕緣性金屬的堆積作用者。
第四及第五種製造方法的一個實施樣態中，亦可為前述導電性材料係鋁(Al)或銅(Cu)，且藉由前述非導電化處理所產生之絕緣性物質係氧化鋁(Al2O3)或氧化亞銅(Cu2O)。
按照本發明，藉由反磁性物質形成層間絕緣層，利用其具有的磁性排斥作用，極力抑制磁束向相鄰接的圍繞導體部分之間侵入，並且利用其原物質之導電性的低熱電阻性，積極將從導體產生之熱向外部釋放，可提供高效率且特性穩定的繞線裝置。
以下，參照附圖詳細說明本發明之繞線裝置及其製造方法的幾個合適之實施形態。
如之前的說明，本發明之繞線裝置包含繞線，其具有由指定卷繞圖案之導電性物質而構成的複數個圍繞導體部分，且特徵為：構成前述繞線的複數個圍繞導體部分中，在相互鄰接的一對圍繞導體部分之間介有絕緣層，其係由將反磁性導電性物質實施非導電化處理而形成的絕緣性物質構成。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，應成為前述絕緣層之非導電化處理前的反磁性導電性物質與構成前述圍繞導體部分的導電性物質亦可為同一物質。此時，前述絕緣層亦可為將應成為前述圍繞導體部分之導電性材料，在鄰接圍繞導體部分之側的指定區域實施非導電化處理而形成者。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，前述非導電化處理亦可為包含化學性變質處理者，該處理係為了使構成前述導電性物質之晶格的結合構造變化，以限制最外層電子的自由移動。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，亦可為構成前述一對圍繞導體部分之導電性物質係反磁性金屬的銅(Cu)或鋁(Al)，且構成介於此等之間的絕緣層之絕緣性物質係將鋁(Al)氧化處理而形成的氧化鋁(Al2O3)。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，亦可為構成前述一對圍繞導體部分之導電性物質係反磁性物質的鈦(Ti)、鉭(Ta)、鋯(Zr)、鉿(Hf)或奈米碳管，且將前述物質實施非導電化處理而形成之絕緣體分別係氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)或(TiO5)、氧化鉭(TaO5)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鉿(HfO2)或鑽石、或是類碳鑽石(DLC(Diamond Like Carbon))。
本發明之繞線裝置的一個實施樣態中，前述繞線亦可為在同一層內具有指定卷繞圖案(例如渦卷上卷繞圖案、卷成S形狀卷繞圖案等等)之2周以上的圍繞導體部分之單層構造繞線，且前述所謂一對圍繞導體部分，亦可為在同層內鄰接之一對圍繞導體部分者。
顯示一個此種實施樣態之複數卷單層繞線的一例之概念圖顯示於圖1。如該圖所示，該繞線10呈現具有中心孔10a的碟狀外觀。在其內部渦卷狀卷繞圖案之4周圍繞導體部分21~24以纏繞中心孔10a的方式配置於同一平面上。此等圍繞導體部分21~24藉由反磁性的導電性物質A(例如鋁：Al)而構成。在圍繞導體部分21~24之周圍，更具體而言是在周間部51,52,53、內周部50、外周部54、上部51a,52a,53a,54a、下部51b,52b,53b,54b中緊密配置將反磁性之導電性物質A(例如鋁：Al)實施非導電化處理而形成的絕緣性物質(例如氧化鋁：Al2O3)。因而，在相鄰接的一對圍繞導體部分之間，亦即在相當於圍繞導體部分21與圍繞導體部分22之間的周間部51、相當於圍繞導體部分22與圍繞導體部分23之間的周間部52、相當於圍繞導體部分23與圍繞導體部分24之間的周間部53，介有將反磁性之導電性物質A(例如鋁：Al)實施非導電化處理而形成的絕緣性物質(例如氧化鋁：Al2O3)。
本發明之繞線裝置的其他一個實施樣態中，前述繞線係分別在各層上具有指定卷繞圖案之1或2周以上圍繞導體部分的多層構造繞線，且前述所謂一對圍繞導體部分，亦可為在不同層間鄰接的一對圍繞導體部分者。
此種實施樣態的4個例顯示於圖2~圖5。亦即，顯示各層為1卷之多層繞線的一例之概念圖(其一)顯示於圖2。如該圖所示，該繞線10呈現纏繞中心孔10a的圓筒狀外觀。在其內部，包括2個以上層，經由絕緣層而堆疊各層1卷的圍繞導體部分(圍繞導體片)21,22,23‧‧‧。此等圍繞導體部分21,22,23‧‧‧係在中途一處間歇的圓環狀，且上下各個圓環狀圍繞導體部分21,22,23在概略卷繞1周的位置，於各一層以下之層或以上之層經由無圖示的層間連接部而連接。因而，繞線整體以電流螺旋狀流動的方式構成。此等圍繞導體部分21,22,23‧‧‧藉由反磁性的導電性物質A(例如銅：Cu)而構成。在圍繞導體部分21,22,23‧‧‧之周圍，更具體而言，是在頂部60、層間部61,62,63‧‧‧、外周部61,62a,63a‧‧‧、內周部61b,62b,63b‧‧‧緊密配置將與反磁性之導電性物質A(例如銅：Cu)不同反磁性的導電性物質B(例如鋁)實施非導電化處理而形成的絕緣性物質(例如氧化鋁：Al2O3)。因而，在相鄰接之一對圍繞導體部分之間，亦即在相當於圍繞導體部分21與圍繞導體部分22之間的層間部61、相當於圍繞導體部分22與圍繞導體部分23之間的層間部62、相當於圍繞導體部分23與圍繞導體部分24之間的層間部63，介有將與反磁性之導電性物質A(例如銅)不同反磁性的導電性物質B(例如鋁：Al)實施非導電化處理而形成的絕緣性物質(例如氧化鋁：Al2O3)。
顯示各層為1卷之多層繞線的一例之概念圖(其二)顯示於圖3。圖2所示之例與圖3所示之例的差異處為構成圍繞導體部分21,22,23‧‧‧之導電性物質與圍繞其周圍之絕緣性物質原來的導電性物質為同一物質。亦即，在本例中，圍繞導體部分21,22,23‧‧‧之周圍，更具體而言，是在頂部60、層間部61,62,63‧‧‧、外周部61,62a,63a‧‧‧、內周部61b,62b,63b‧‧‧緊密配置將構成圍繞導體部分21,22,23‧‧‧之反磁性導電性物質A(例如鋁)本身實施非導電化處理而形成的絕緣性物質(例如氧化鋁：Al2O3)。因而，在相鄰接之一對圍繞導體部分之間，亦即在相當於圍繞導體部分21與圍繞導體部分22之間的層間部61、相當於圍繞導體部分22與圍繞導體部分23之間的層間部62、相當於圍繞導體部分23與圍繞導體部分24之間的層間部63，介有將構成圍繞導體部分21,22,23‧‧‧之反磁性導電性物質A(例如鋁)本身實施非導電化處理而形成的絕緣性物質(例如氧化鋁：Al2O3)。
顯示各層為複數卷之多層繞線的一例之概念圖(其一)顯示於圖4。如該圖所示，該繞線10呈現纏繞中心孔10a的圓筒狀乃至甜甜圈狀外觀。在其內部，包括2個以上層，經由絕緣層而堆疊各層4卷的渦卷上圍繞導體部分(圍繞導體片)21-1,22-1,23-1,24-1、21-2,22-2,23-2,24-2,‧‧‧21-n,22-n,23-n,24-n。此等圍繞導體部分係分別具有渦卷狀卷繞圖案者，且上下之各個渦卷上圍繞導體部分在概略卷繞1周的內周或外周位置，於各一層以下之層或以上之層經由無圖示的層間連接部而連接。因而，整體以多層連接渦卷之電流螺旋狀流動的方式構成。此等圍繞導體部分21-1,22-1,23-1,24-1、21-2,22-2,23-2,24-2,‧‧‧21-n,22-n,23-n,24-n藉由反磁性的導電性物質A(例如銅：Cu)而構成。在圍繞導體部分21-1,22-1,23-1,24-1、21-2,22-2,23-2,24-2,‧‧‧21-n,22-n,23-n,24-n之周圍，更具體而言，是在外周部71a-1,71a-2,‧‧‧71a-n、內周部71b-1,71b-2,‧‧‧71b-n、頂部71d,72d,73d,74d、底部71e,72e,73e,74e、周間部71c-1,72c-1,73c-1,74c-1、71c-2,72c-2,73c-2,74c-2‧‧‧71c-n,72c-n,73c-n,74c-n、層間部71-1,72-1,73-1,74-1，緊密配置將與反磁性之導電性物質A(例如銅：Cu)不同反磁性的導電性物質B(例如鋁)實施非導電化處理而形成的絕緣性物質(例如氧化鋁：Al2O3)。因而，在相鄰接之一對渦卷狀導體部分之間，亦即在層間部71-1,72-1,‧‧‧74-1、71-2,72-2,‧‧‧74-2,‧‧‧71-n,72-n,73-n,74-n中，介有將與反磁性之導電性物質A(例如銅)不同反磁性的導電性物質B(例如鋁：Al)實施非導電化處理而形成的絕緣性物質(例如氧化鋁：Al2O3)。
顯示各層為複數卷之多層繞線的一例之概念圖(其二)顯示於圖5。圖4所示之例與圖5所示之例的差異處為構成圍繞導體部分21,22,23‧‧‧之導電性物質與圍繞其周圍之絕緣性物質原來的導電性物質為同一物質。亦即，在本例中，圍繞導體部分21-1,22-1,23-1,24-1、21-2,22-2,23-2,24-2,‧‧‧21-n,22-n,23-n,24-n係藉由反磁性的導電性物質A(例如鋁：Al)而構成。另外，纏繞圍繞導體部分21-1,22-1,23-1,24-1、21-2,22-2,23-2,24-2,‧‧‧21-n,22-n,23-n,24-n之周圍的絕緣性物質，採用將構成圍繞導體部分21-1,22-1,23-1,24-1、21-2,22-2,23-2,24-2,‧‧‧21-n,22-n,23-n,24-n的反磁性導電性物質A(例如鋁：Al)本身實施非導電化處理而形成的絕緣性物質(例如氧化鋁：Al2O3)。因而，在相鄰接的一對渦卷狀導體部分之間，亦即在層間部71-1,72-1,‧‧‧74-1、71-2,72-2,‧‧‧74-2,‧‧‧71-n,72-n,73-n,74-n中，介有將反磁性之導電性物質A(例如鋁)本身實施非導電化處理而形成的絕緣性物質(例如氧化鋁：Al2O3)。
本發明之繞線裝置的其他一個實施樣態中，前述繞線係單層構造之筒型繞線，其沿著具有指定剖面之筒體的外周或內周之一，具有螺旋狀卷繞圖案的2周以上圍繞導體部分，且前述所謂一對圍繞導體部分，亦可為在螺旋狀卷繞圖案中鄰接的一對圍繞導體部分。
顯示一個此種實施樣態的形成於筒狀基體壁內之螺旋狀單層繞線的一例之概念圖顯示於圖6。如該圖所示，該繞線10呈現纏繞中心孔10a的圓筒狀外觀，圖中僅切下其一部分顯示。在其內部，包括2個以上周配置反磁性導電性物質A(例如鋁)的螺旋狀圍繞導體部分21,22,23。在此等圍繞導體部分21,22,23的周圍，亦即在頂部80、周間部81,82,83‧‧‧、外周部81a,82a,83a‧‧‧、內周部81b,82b,83b‧‧‧，緊密配置將構成圍繞導體部分21,22,23的反磁性之導電性物質A(例如鋁：Al)本身實施非導電化處理而形成的絕緣性物質(例如氧化鋁：Al2O3)。因而，在相鄰接之一對圍繞導體部分之間，亦即在相當於圍繞導體部分21與圍繞導體部分22之間的周間部81、相當於圍繞導體部分22與圍繞導體部分23之間的周間部82、相當於圍繞導體部分23與圍繞導體部分24之間的周間部83，介有將構成圍繞導體部分21,22,23‧‧‧的反磁性之導電性物質A(例如鋁)本身實施非導電化處理而形成的絕緣性物質(例如氧化鋁：Al2O3)。
顯示形成於筒狀基體壁內之螺旋狀2層繞線的一例之概念圖顯示於圖7。圖6所示之例與圖7所示之例的差異處為螺旋狀圍繞導體圖案存在於筒體的內層與外層的2層，其他與圖6之例相同。亦即，在筒體之外層側配置構成第一螺旋狀卷繞圖案的圍繞導體部分21-1,22-1,23-1,24-1，另外，在筒體之內層側配置構成第二螺旋狀卷繞圖案的圍繞導體部分21-2,22-2,23-2,24-2。而後，在此等內外層的圍繞導體部分之周圍，亦即在頂部80-1,80-2、外周部81,,82a,83a,84a、內周部81b,82b,83b,84b、層間部81c,82c,83c,84c、外層側之周間部81d-1,82d-1,83d-1、內層側之周間部81d-2,82d-2,83d-2中，緊密配置將構成圍繞導體部分21-1,22-1,23-1,21-2,22-2,23-2之反磁性導電性物質A(例如鋁：Al)本身實施非導電化處理而形成的絕緣性物質(例如氧化鋁：Al2O3)。因而，在相鄰接的一對圍繞導體部分之間，亦即在相當於圍繞導體部分21-1與圍繞導體部分22-1之間的周間部81d-1、相當於圍繞導體部分22-1與圍繞導體部分23-1之間的周間部82d-1、相當於圍繞導體部分23-1與圍繞導體部分24-1之間的周間部83d-1中，介有將構成圍繞導體部分21-1,22-1,23-1‧‧‧之反磁性導電性物質A(例如鋁)本身實施非導電化處理而形成的絕緣性物質(例如氧化鋁：Al2O3)，進一步在相當於圍繞導體部分21-2與圍繞導體部分22-2之間的周間部81d-2、相當於圍繞導體部分22-2與圍繞導體部分23-2之間的周間部82d-2、相當於圍繞導體部分23-2與圍繞導體部分24-2之間的周間部83d-2中，介有將構成圍繞導體部分21-2,22-2,23-2‧‧‧之反磁性導電性物質A(例如鋁)本身實施非導電化處理而形成的絕緣性物質(例如氧化鋁：Al2O3)。
其次，說明參照圖1~圖7所說明之繞線的作用。如圖31(a)所示，在將磁鐵之N極接近鐵等強磁性體的狀態下，在強磁性體側感應異極之S極。換言之，從磁鐵N極發出的磁束被強磁性體側吸引。反之，如圖31(b)所示，在將磁鐵之N極接近銀、銅等反磁性體的狀態下，在反磁性體側感應同極的N極。換言之，從磁鐵N極發出的磁束與強磁性體排斥，而阻止侵入反磁性體側。
具有圖1~圖7所示之繞線的繞線裝置中，因為在相鄰接的圍繞導體部分21,22,23,34之間均介有由反磁性物質構成的絕緣體，所以如符號12a,12b所示，磁束11,12難以侵入鄰接的一對圍繞導體部分之間，結果在圍繞導體部分間之各磁束的相互抵銷減少，恰如磁芯存在的情況，磁束在中心孔存在時集中於磁芯，繞線的效率顯著提高。而且，由於介於相鄰接的圍繞導體部分之間的絕緣體是將原本為導體者實施非導電化處理而形成者，因此屬於一般導體特性的熱電阻也變小，從圍繞導體部分產生之熱可有效散出外部，藉此也可謀求提高效率。
其次，說明以上說明之繞線裝置的製造方法。本發明之繞線裝置的第一種製造方法，係包含單層構造之繞線的繞線裝置之製造方法，前述單層構造之繞線在同一層內具有指定卷繞圖案之2周以上的圍繞導體部分，且特徵為包含：第一步驟，其係準備由具有導電性之反磁性金屬材料構成的指定厚度板材；第二步驟，其係藉由在前述板材之表面側照射指定強度的雷射光束，將該照射點局部加熱，使雷射光束照射點之前述板材，包括其表面與背面均從導電性變質成絕緣性；及第三步驟，其係藉由使前述板材與前述雷射光束照射點沿著應成為前述卷繞圖案之圍繞導體部分的輪廓相對性移動，而將前述圍繞導體部分與其周圍的導電性板材之間絕緣分離；且在前述第二步驟之前、或是前述第三步驟之後包含第四步驟，其係對應於前述卷繞圖案之中心部分，而在前述板材上進行供磁束通過的開孔加工。另外，前述金屬材料亦可使用鋁(Al)或銅(Cu)，該情況下，前述變質的絕緣性物質成為氧化鋁(Al2O3)或氧化亞銅(Cu2O)。
第一種製造方法之一個實施樣態的複數卷單層繞線的製造方法顯示於圖8~圖10。首先，如圖8(a)所示，準備由具有導電性之反磁性金屬材料(例如鋁：Al)構成的指定厚度板材90。本例的板材90是正方形狀，且在其中心預先開設有正方形狀的磁束通過孔91。繼續如圖8(b)所示，藉由將板材90的背面側表層實施非導電化處理(本例為在氧化劑溶液中浸漬處理)，而在板材背面的表層形成絕緣層(本例為氧化鋁：Al2O3)92。繼續如圖8(c)所示，在板材90表面照射從指定之雷射照射器93發出的雷射光束93a，並使板材90與雷射光束93a相對移動，將磁束通過孔91作為中心，在其周圍藉由雷射照射器93進行渦卷狀的描線加工。於是在板材90上，於描線92存在的位置，藉由雷射照射的局部加熱處理，短時間進行從表面至背面絕緣層92的非導電化處理(熱氧化處理)，而形成從表面至背面絕緣層的絕緣性隔壁95。此時如圖10(a)所示，將雷射照射部位的周圍實施強冷卻(例如從板材的周圍或下面冷卻至-50℃程度)，當供給鋁蒸氣及氧氣時，如圖10(b)所示，可避免熱向周圍擴散，並促進熱氧化處理形成氧化鋁層(Al2O3)。如此，藉由熱氧化處理，將從表面通達背面的絕緣性隔壁95形成於渦卷上時，藉由以絕緣性隔壁95隔開，而在板材90的內部保留由鋁構成之渦卷上的圍繞導體部分。繼續，如圖9(d)所示，藉由將板材90表面之表層與之前同樣地實施非導電化處理(本例為在氧化劑溶液中浸漬處理)，如圖9(e)所示，而完成在內部具有由渦卷狀圖案構成之鋁製圍繞導體部分96-1~5的繞線。採用如此製作的繞線時，在鄰接的鋁製圍繞導體部分之間存在反磁性絕緣性物質的氧化鋁(Al2O3)，並發揮上述本發明的作用效果。
本發明之繞線裝置的第二種製造方法，係包含單層構造之繞線的繞線裝置之製造方法，前述單層構造之繞線在同一層內具有指定卷繞圖案之2周以上的圍繞導體部分，且特徵為包含：第一步驟，其係準備由具有反磁性之導電物質構成的指定厚度板材；第二步驟，其係將前述板材之上面保留前述卷繞圖案部分而遮蔽；及第三步驟，其係藉由在前述板材之表面側照射指定強度之面上雷射，將從前述遮光膜露出之繞線圖案部分局部加熱，使面上雷射照射區域之前述板材，包括其表面與背面均從導電性變質成絕緣性；且在前述第二步驟之前、或是前述第三步驟之後包含第四步驟，其係對應於前述卷繞圖案之中心位置，而在前述板材上開設磁束通過孔。另外，前述金屬材料亦可使用鋁(Al)或銅(Cu)，該情況下，前述變質的絕緣性物質為氧化鋁(Al2O3)或氧化亞銅(Cu2O)。
第二種製造方法的一個實施樣態之複數卷單層繞線的製造方法顯示於圖11。該方法如圖11所示，係預先保留相當於絕緣性隔壁95之部分，而藉由抗蝕層99覆蓋板材90表面，從其上以面上雷射照射器98進行強烈之雷射照射，並且，冷卻板材90之下面。然後除去抗蝕層99，與第一種製造方法同樣作處理時，如圖9(e)所示，完成在內部具有由渦卷狀圖案構成之鋁製圍繞導體部分96-1~5的繞線。採用如此製作之繞線時，在鄰接的鋁製圍繞導體部分之間存在反磁性絕緣性物質的氧化鋁(Al2O3)，並發揮上述本發明之作用效果。
本發明之繞線裝置的第三種製造方法，係包含多層構造之繞線的繞線裝置之製造方法，前述多層構造之繞線具有複數個層，並且分別在各層中具有指定卷繞圖案之1或2周以上的圍繞導體部分，且特徵為包含：第一步驟，其係形成突條，該突條由具有反磁性之導電性物質構成，並相當於前述指定卷繞圖案之1個層的圍繞導體部分；第二步驟，其係在相當於前述1個層之圍繞導體部分的突條之至少上面，保留需要之連接孔，而一體化地重疊指定厚度的層間絕緣層，其由具有反磁性之導電性物質實施非導電化處理所形成的絕緣性物質而構成；第三步驟，其係在前述層間絕緣層之上，一體化地重疊由具有反磁性的導電性物質構成，並相當於其他1個層之圍繞導體部分的突條；及第四步驟，其係藉由將前述第二及第三步驟重複需要次數，而形成經由層間絕緣層堆疊希望層數之圍繞導體部分而形成的疊層體。
第三種製造方法的一個實施樣態中，在前述第二步驟中，亦可為將由具有反磁性之導電性物質構成的突條之至少上面，保留需要之連接孔，藉由指定厚度程度實施非導電化處理，而在前述突條之上一體化地重疊由絕緣性物質構成之指定厚度的層間絕緣層者。
第三種製造方法的一個實施樣態中，亦可為進一步具有以下之步驟者，即以將具有反磁性之導電性物質實施非導電化處理而形成的絕緣體層，覆蓋前述疊層體之底面、頂面、內周面及外周面。
第三種製造方法的一個實施樣態中，亦可為適用包含蝕刻處理之半導體製程，且形成前述突條的第一及第三步驟，係使用具有反磁性之導電性材料的成長處理或堆積處理而進行，再者，形成前述層間絕緣層之第二步驟，係使用藉由與有助於非導體化反應之反應性氣體接觸的化學性變質處理而進行者。
第三種製造方法的一個實施樣態中，亦可為前述突條係由具有反磁性之導電性物質構成的板材，且使前述圍繞導體部分一體化地重疊的第三步驟，係進行使用超音波焊接處理等，可以原子程度結合的接合方法來接合前述板材，再者，形成前述層間絕緣層之第二步驟，係使用藉由與有助於非導體化反應之反應性氣體的接觸，或是浸漬於有助於非導體化反應之反應性液體的化學性變質處理而進行者。
第三種製造方法的一個實施樣態中，亦可為形成前述突條之第一及第三步驟，係使用藉由具有反磁性之導電性物質的鍍金處理來進行，再者，形成前述層間絕緣層之第二步驟，係使用藉由與有助於非導電化反應之反應性氣體的接觸，或是浸漬於有助於非導體化反應之反應性液體的化學性變質處理而進行者。
第三種製造方法的一個實施樣態中，亦可為構成前述圍繞導體部分之金屬材料係鋁(Al)或銅(Cu)，且構成前述層間絕緣層之絕緣體係氧化鋁(Al2O3)或氧化亞銅(Cu2O)。
上述第三種製造方法的一個具體例之疊層型繞線的製造工序圖顯示於圖12~圖13。該製造方法首先如圖12(a)所示，係在30μm程度之厚度的矽基板101上，藉由使用鋁蒸氣之CVD或PVD，以0.3μm程度之厚度形成應成為底部導電層102之鋁薄膜。繼續如圖12(b)所示，藉由將上述之鋁薄膜暴露於氧氣環境中進行氧化處理(非導電化處理)，而形成應成為底部絕緣層103之氧化鋁層(Al2O3)。繼續如圖12(c)所示，藉由使用鋁蒸氣的CVD在底部絕緣層103之上，以5μm程度之厚度疊層形成鋁層104。繼續如圖13(d)所示，作為圍繞導體部分之圖案化前處理，而在鋁層104上之導體圖案預定部位之上覆蓋抗蝕層105後，如圖13(e)所示，藉由暴露於指定之蝕刻氣體中，進行圍繞導體部分的圖案化處理，如圖13(f)所示，除去抗蝕層105，進行圖案化後處理，完成第一階層之圍繞導體部分106。繼續如圖14(g)所示，藉由暴露於氧氣環境下，進行第一階層之圍繞導體部分106表層的氧化處理(非導電化處理)，而形成應成為層間絕緣膜108之氧化鋁層(Al2O3)。繼續如圖14(h)所示，再度，藉由在鋁蒸氣存在下進行CVD，以5μm程度之厚度疊層形成應成為第二階層之圍繞導體部分109的鋁層後，進一步藉由暴露於蝕刻氣體中，而如圖15(j)所示，完成第二階層之圍繞導體部分。繼續如圖15(k)所示，藉由將應成為第二階層之圍繞導體部分的鋁層表層暴露於氧氣環境中實施氧化處理(非導電化處理)，而形成應成為層間絕緣膜111之氧化鋁層(Al2O3)。然後，除去抗蝕膜107作為2周部分之圍繞導體部分的完成後處理。藉由重複以上處理，堆疊形成希望階層之圍繞導體部分，如圖16所示，完成具有希望階層之圍繞導體部分121~127的疊層型繞線。另外，圖中的120a,120b係端子部，120c係層間導通部。
即使此種疊層型圓筒狀繞線，在鄰接之圍繞導體部分的層間部120d中仍是形成反磁性絕緣性物質的氧化鋁層(Al2O3)，因此發揮前述本發明的作用效果。
疊層型繞線的其他一例顯示於圖17及圖18。如該圖所示，該疊層型繞線為7層構造的卷成S形圖案，如圖18所示，奇數號之層與偶數號之層均成為連接共用底邊之2個三角形的構造。此等三角形成為順時鐘卷動地卷繞的第一三角形部分與逆時鐘旋轉地卷繞的第二三角形部分。奇數號之圍繞殼體部分121,123,125,127與偶數號之圍繞殼體部分122,124,126經由層間絕緣部120c而串聯連接。各圍繞殼體部分121~127係使用鋁而形成，各個周圍如圖18(c)所示，以氧化鋁覆膜包圍。因而在相鄰接之各個圍繞殼體部分之間介有反磁性物質的氧化鋁，因此發揮之前說明的本發明之作用效果。而且，該卷成S形狀的繞線具有為了進行磁性推挽動作，極力避免在繞線之外部產生不需要的輻射(EMI)之優點，可期待應用在各種用途(例如裝入半導體基板中、裝入PCB上等等)。
其次，顯示疊層型繞線之變形例的剖面圖顯示於圖19及圖20。該例之各圍繞殼體部分121,122,123中，在圍繞殼體部分121與122的各個上面，沿著圓周方向形成有突條121a,122a。在此等突條上面，沿著其上覆蓋層間絕緣膜120d,120f。按照此例時，如圖20所示，由形成於圍繞殼體部分121與122之間的反磁性物質構成之絕緣層120b因為成為複雜的彎曲構造，所以可更進一步阻止磁束的侵入。另外，該例係從下面的圍繞殼體部分朝向上面的圍繞殼體部分形成突條，不過，亦可相反地從上面的圍繞殼體部分朝向下面的圍繞殼體部分，或是從上下的圍繞殼體部分兩方朝向對方形成突條。任何一種方式均可藉由設置此種突條，而藉由所謂迷宮效應更有效地抑制磁束的侵入。
本發明之繞線裝置的第四種製造方法，係包含單層構造之筒型繞線的繞線裝置之製造方法，前述單層構造之筒型繞線沿著具有指定剖面之筒體的外周面或內周面之一，具有螺旋狀卷繞圖案之2周以上的圍繞導體部分，且特徵為包含：第一步驟，其係準備由具有反磁性之導電性物質構成的指定剖面形狀及厚度之筒體；第二步驟，其係藉由在前述筒體之外周面照射指定強度之雷射光束，將該照射點局部加熱，使前述雷射光束照射點之前述筒體從其外周面至前述內周面變質成絕緣性；及第三步驟，其係藉由使前述筒體外周面與前述雷射光束照射點，沿著應成為前述螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分的輪廓相對移動，而將前述螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分與其周圍的導電性筒體之間絕緣分離。
本發明之繞線裝置的第五種製造方法，係包含內外周2層構造之筒型繞線的繞線裝置之製造方法，前述2層構造之筒型繞線分別沿著具有指定剖面形狀之筒體的外周面及內周面兩方，具有2周以上螺旋狀卷繞圖案的圍繞導體部分，且特徵為包含：第一步驟，其係準備由具有反磁性之導電性物質構成，且具有絕緣分離內周面側與外周面側之中間絕緣層的指定剖面形狀及厚度之筒體；第三步驟，其係藉由在前述筒體之外周面照射指定強度之雷射光束，將該照射點局部加熱，使雷射光束照射點之前述筒體從其外周面至中間絕緣層變質成絕緣性；第四步驟，其係藉由使前述筒體外周面與前述雷射光束照射點，沿著應成為前述螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分的邊界相對移動，而將前述螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分與其周圍的導電性筒體之間絕緣分離；第五步驟，其係藉由在前述筒體之內周面照射指定強度之雷射光束，局部加熱前述照射點，使雷射光束照射點之前述筒體從其內周面至中間絕緣層變質成絕緣性；及第六步驟，其係藉由使前述筒體內周面與前述雷射光束照射點沿著應成為前述螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分的邊界相對移動，而將前述螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分與其周圍的導電性筒體之間絕緣分離。
第四及第五種製造方法的一個實施樣態中，為了阻止向前述照射點周圍傳導熱，亦可在冷卻前述板材下進行前述雷射照射。
第四及第五種製造方法的一個實施樣態中，亦可為供給指定之反應氣體下進行前述雷射照射，以促進在前述照射點之非導體化反應者。
第四及第五種製造方法的一個實施樣態中，亦可為在前述金屬材料之蒸氣環境中進行前述雷射照射，以促進在前述照射點之絕緣性金屬的堆積作用者。
第四及第五種製造方法的一個實施樣態中，亦可為前述導電性材料係鋁(Al)或銅(Cu)，且藉由前述非導電化處理所產生之絕緣性物質係氧化鋁(Al2O3)或氧化亞銅(Cu2O)。
第五種製造方法的一個具體例之筒型2層繞線的製造方法顯示於圖21~圖23。首先，如圖21(a)所示，準備鋁製的圓筒體130，藉由將其表面暴露於氧化性氣體中，而形成應成為中間絕緣層131的氧化鋁層。繼續如該圖(b)所示，進一步在其上藉由在鋁蒸氣存在下進行CVD處理，而形成應成為外周側導電層132的鋁層。藉由至此之處理，完成具有中間絕緣層131之三層構造筒體。繼續如圖21(c)所示，對三層構造筒體之外周面的鋁層，照射來自雷射照射器133的雷射光束136，並使筒體與雷射光束136朝向筒體的軸方向相對移動。此時，藉由對雷射光束照射點供給氧氣及鋁蒸氣以促進CVD。於是如圖21(c)中的剖面所示，在外周側導電層132中，進行從表面至中間絕緣層的氧化處理，結果在外周側導電層132內螺旋狀形成絕緣性隔壁137。結果，在鄰接的絕緣性隔壁137之間保留由未被氧化而保留的鋁構成之圍繞殼體部分135。藉此，完成外周側的螺旋狀繞線。另外，此時宜以促進在雷射照射部分的局部加熱之方式，將整體圓筒材例如冷卻至一50℃程度。繼續，如圖22所示，向筒體之中心孔插入反射鏡139及噴嘴134，使氧氣及鋁蒸氣從噴嘴噴出，並以反射鏡139反射來自雷射照射器133的雷射光束。於是，在筒體之內周面，亦即在內周側導電層上螺旋狀形成絕緣性隔壁137a，同時，在此等隔壁之間形成內周側的螺旋狀圍繞殼體部分。另外，圖中的138係用於使雷射照射器133及反射鏡139等一體移動的活動體。如此完成之筒型2層繞線的說明圖顯示於圖23。從圖中明瞭，藉由外周側之繞線135b與內周側之繞線135a可完成筒型2層繞線。
另外，以上之例是分別在筒體的內外周形成繞線，當然，在筒體中不設中間絕緣層，而以從筒體外表面向內表面貫穿的方式進行非導電化處理時，如圖24所示，可構成單層的筒型繞線。
疊層型單層卷成S形狀變壓器的結構圖顯示於圖25。該變壓器由初級繞線140與次級繞線141構成。各繞線分別卷成S形狀，如之前的說明，是由順時鐘旋轉的正三角形部分A1、逆時鐘旋轉的正三角形部分A2以及此等共用之底邊部分A3而構成。初級繞線140與次級繞線141在上下非常接近地配置，藉由在初級繞線140的端子140a,140b施加指定的交流電壓，可從次級繞線141的端子141a,141b獲得交流輸出電壓。初級繞線的圍繞殼體部分140a與次級繞線的圍繞殼體部分141a均使用鋁而構成，此等圍繞殼體部分的周圍以氧化鋁覆膜覆蓋。採用此種結構之疊層型單層卷成S形狀變壓器時，除了可非常接近地配置初級及次級繞線140,141之外，由於任何繞線均進行推挽動作，因此不至於向外部產生不需要的輻射(EMI)，而可達成極高的電磁結合效率。這可藉由與從前之渦卷狀繞線構成的變壓器比較即可理解。亦即如圖26所示，採用從前將2個渦卷狀繞線相對配置而形成的現有變壓器時，若使一次及二次兩個繞線相當接近時，輸出會大幅降低。而且因為並非推挽動作，所以會向外部產生非常大的不需要之輻射(EMI)。因而，裝入半導體基板中的情況下，需要在變壓器之上下以及周圍確保充分的空間。而採用圖25所示之本發明的變壓器時，除了不需要之輻射少之外，還可使兩繞線間的距離接近至數個原子部分的距離，可實現極高的效率。
另外，在以上說明之圍繞殼體部分與其間的絕緣層中，反磁性的絕緣體係兩方向不導通者，例如使用銅作為圍繞殼體部分之素材，並使用氧化亞銅作為介於各個圍繞殼體部分間的絕緣體時，如圖27所示，可對繞線本身賦予振盪特性。亦即如圖27(a)所示，使用鋁作為圍繞殼體部分，並使用氧化鋁作為其間的絕緣體情況下，對正向電流Ai及反向電流Bi，等價電路上為相同結構，而如圖27(b)所示，使用銅作為圍繞殼體部分，並使用氧化亞銅作為其間的絕緣體時，兩者間為了發揮二極體特性，對正向電流Ai的等價電路與對反向電流Bi的等價電路不同，結果繞線本身發揮振盪器的功能。
另外，以上說明之例中，圍繞殼體部分為銅，且絕緣層為氧化亞銅，不過，即使圍繞殼體部分為銀，絕緣層為溴化銀或氟化銀，仍可賦予同樣的二極體特性。
此外，以上的實施例中，反磁性物質係舉出銅、鋁、銀，不過亦可使用其他之鈦、鉭、鋯、鉿或奈米碳管，並且將此等實施非導電化而形成的絕緣層亦可為氧化鈦、氧化鉭、氧化鋯、氧化鉿或鑽石、或是類碳鑽石(DLC)。
再者，以上之例中，將具有反磁性之導電性物質實施非導電化的處理，係採用氧化處理或氟化處理等化學性處理，不過，除此之外，即使藉由摻雜(打入離子)等實施非導電化處理，亦即使構成導電性物質之晶格的結合構造變化，當然仍可限制最外層電子的自由移動。
(產業上之可利用性)
按照本發明，藉由反磁性物質形成層間絕緣層，利用其具有的磁性排斥作用，極力抑制磁束向相鄰接的圍繞導體部分之間侵入，並且利用其原物質之導電性的低熱電阻性，積極將從導體產生之熱向外部釋放，可提供高效率且特性穩定的線圈及變壓器。
A1．．．第一正三角形部分
A2．．．第二正三角形部分
A3．．．共用底邊部分
D11．．．周間距離
D12．．．層間距離
10,20．．．繞線
10a．．．中心孔
11~15．．．磁束
12a．．．欲侵入的磁束
21~25．．．圍繞導體部分
32~34．．．絕緣被覆
42~44．．．絕緣被覆電線
50．．．內周部
51~53．．．周間部
54．．．外周部
51a~54a．．．上部
51b~54b．．．下部
60．．．頂部
61~63．．．層間部
61a~63a．．．外周部
61b~63b．．．內周部
71a-1~n．．．外周部
71b-1~n．．．內周部
72c-1~n．．．周間部
71d~74d．．．頂部
71e~74e．．．底部
80．．．頂部
81-1,2．．．頂部
81,82．．．周間部
81b~84b．．．內周部
81a~84a．．．外周部
81c~84c．．．層間部
81d-1~84d-1．．．外周側的周間部
81d-2~84d-2．．．內周側的周間部
90．．．板材
91．．．中心孔
92．．．背面絕緣層
93．．．雷射照射器
94．．．描線
95．．．絕緣性隔壁
96-1~5．．．圍繞導體部分
97．．．表面絕緣層
98．．．面狀雷射照射器
99．．．抗蝕層
101．．．矽基板
102．．．底部導電層(鋁層)
103．．．底部絕緣層(氧化鋁層)
104．．．第一階層的導電層(鋁層)
105．．．抗蝕層
106．．．圍繞導體部分(第一階層)
107,107a．．．抗蝕層
108．．．層間絕緣層(氧化鋁層)
109．．．第二階層的導電層(鋁層)
110．．．抗蝕層
111．．．層間絕緣層(氧化鋁層)
112．．．圍繞導體部分(第二階層)
120．．．繞線
120a,120b．．．端子部
120c．．．層間導通部
120d．．．層間絕緣部
120e．．．內周部
120f．．．外周部
121~127．．．圍繞導體部
121a~122a．．．突條
130．．．圓筒體(內周側導電層)
131．．．中間絕緣層
132．．．外周側導電層
133．．．雷射照射器
134．．．噴嘴
135．．．圍繞導體部分
135a．．．外周側的圍繞導體部分
135b．．．內周側的圍繞導體部分
136．．．雷射光束
137．．．描線(絕緣性隔壁)
137a．．．內周側描線(絕緣性隔壁)
138．．．活動台
139．．．反射鏡
140．．．初級繞線
141．．．次級繞線
140A．．．初級圍繞導體部分
140B．．．次級圍繞導體部分
140a,140b．．．初級端子
141a,141b．．．次級端子
150．．．初級繞線
151．．．次級繞線
152．．．中心孔
圖1係顯示複數卷之單層繞線的一例之概念圖。
圖2係顯示各層1卷之多層繞線的一例之概念圖。
圖3係顯示各層1卷之多層繞線的一例之概念圖。
圖4係顯示各層複數卷之多層繞線的一例之概念圖(其一)。
圖5係顯示各層複數卷之多層繞線的一例之概念圖(其二)。
圖6係顯示形成於筒狀基體壁內之螺旋狀單層繞線的一例之概念圖。
圖7係顯示形成於筒狀基體壁內之螺旋狀2層繞線的一例之概念圖。
圖8係複數卷之單層繞線的製造工序圖(其一)。
圖9係複數卷之單層繞線的製造工序圖(其二)。
圖10係藉由光束狀雷射照射器之非導電化處理的說明圖。
圖11係藉由面狀雷射照射器之非導電化處理的說明圖。
圖12係疊層型繞線之製造工序圖(其一)。
圖13係疊層型繞線之製造工序圖(其二)。
圖14係疊層型繞線之製造工序圖(其三)。
圖15係疊層型繞線之製造工序圖(其四)。
圖16係疊層型繞線之完成圖。
圖17係疊層型S字形繞線之A-A線剖面圖。
圖18係顯示疊層型S字形繞線的詳細圖。
圖19係顯示疊層型繞線之變形例的剖面圖。
圖20係突條部之詳細說明圖。
圖21係筒型2層繞線之製造工序圖(其一)。
圖22係筒型2層繞線之製造工序圖(其二)。
圖23係筒型2層繞線之說明圖。
圖24係筒型單層繞線之工序圖。
圖25係疊層型單層卷成S形狀變壓器的構成圖。
圖26係既有渦卷狀變壓器之問題的說明圖。
圖27係顯示本發明之繞線的等價電路圖。
圖28係顯示螺旋狀繞線與其產生磁束之關係的說明圖。
圖29係使用剖面圓形之被覆電線的螺旋狀繞線之作用說明圖。
圖30係使用雙股電線之螺旋狀繞線的作用說明圖。
圖31係比較強磁性體與反磁性體而顯示之作用說明圖。
D11‧‧‧周間距離
10‧‧‧繞線
10a‧‧‧中心孔
11~12‧‧‧磁束
12a‧‧‧欲侵入的磁束
21~24‧‧‧圍繞導體部分
50‧‧‧內周部
51~53‧‧‧周間部
54‧‧‧外周部
51a~54a‧‧‧上部
51b~54b‧‧‧下部

Claims (45)

  1. 一種繞線裝置，包含一繞線，其具有由一指定卷繞圖案之一導電性物質而構成的複數個圍繞導體部分，其特徵在於：構成該繞線的複數個圍繞導體部分中，在相互鄰接的一對圍繞導體部分之間介有一絕緣層，該絕緣層由將一反磁性導電性物質實施一非導電化處理而形成的一絕緣性物質構成；其中在該一對圍繞導體部分各個相對面之任何一方或兩方，係沿著該圍繞導體部分之長度方向而形成相互朝向對方以指定距離突出的1或2條以上突條。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之繞線裝置，其中應成為該絕緣層之非導電化處理前的該反磁性導電性物質，與構成該些圍繞導體部分的該導電性物質係同一物質。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之繞線裝置，其中該絕緣層係將應成為該些圍繞導體部分之導電性材料，在鄰接該些圍繞導體部分之側的一指定區域實施非導電化處理而形成者。
  4. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項所述之繞線裝置，其中該非導電化處理包含一化學性變質處理，該化學性變質處理係為了使構成該導電性物質之晶格的結合構造變化，以限制最外層電子的自由移動。
  5. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項所述之繞線裝置，其中該繞線係在同一層內具有該指定卷繞圖案之2周以上圍繞導體部分的單層構造繞線，且該一對圍繞導體部分，係在同層內鄰接的一對圍繞導體部分。
  6. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項所述之繞線裝置，其中該繞線係分別在各層上具有該指定卷繞圖案之1或2周以上圍繞導體部分的多層構造繞線，且該一對圍繞導體部分，係在不同層間鄰接的一對圍繞導體部分者。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之繞線裝置，其中該指定卷繞圖案係渦卷狀的卷繞圖案。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之繞線裝置，其中該指定卷繞圖案係渦卷狀的卷繞圖案。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之繞線裝置，其中該指定卷繞圖案係卷成S字形的卷繞圖案。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之繞線裝置，其中該指定卷繞圖案係卷成S字形的卷繞圖案。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之繞線裝置，其中該繞線係由使一磁芯相互整合，且經由該絕緣性物質構成之該絕緣層，而相對接近配置的一輸入側S字形繞線與一輸出側S字形繞線構成者。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之繞線裝置，其中該繞線係由使一磁芯相互整合，且經由該絕緣性物質構成之該絕緣層，而相對接近配置的一輸入側S字形繞線與一輸出側S字形繞線構成者。
  13. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項所述之繞線裝置，其中該繞線係單層構造之一筒型繞線，其沿著具有一指定剖面之筒體的外周或內周之一，具有螺旋狀卷繞圖案的2周以上圍繞導體部分，且該一對圍繞導體部分，係在螺旋狀卷繞圖案中鄰接的一對圍繞導體部分。
  14. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項所述之繞線裝置，其中該繞線係內外周2層構造之一筒型繞線，其分別沿著具有一指定剖面形狀之筒體的外周及內周，具有螺旋狀卷繞圖案的2周以上圍繞導體部分，且該一對圍繞導體部分，係分別在內外周之螺旋狀卷繞圖案中鄰接的一對圍繞導體部分。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之繞線裝置，其中藉由構成該一對圍繞導體部分之該導電性物質、與構成介於此等之間的該絕緣層之該絕緣性物質而形成二極體者。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之繞線裝置，其中構成該一對圍繞導體部分之該導電性物質係反磁性金屬的銅(Cu)或銀(Ag)，且構成介於此等之間的該絕緣層之該絕緣性物質係氧化亞銅(Cu2O)、溴化銀(AgBr)或氟化銀(AgF2)。
  17. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項所述之繞線裝置， 其中構成該一對圍繞導體部分之該導電性物質係反磁性金屬的銅(Cu)或鋁(Al)，且構成介於此等之間的該絕緣層之該絕緣性物質係將鋁(Al)氧化處理而形成的氧化鋁(Al2O3)。
  18. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項所述之繞線裝置，其中構成該一對圍繞導體部分之該導電性物質係反磁性物質的鈦(Ti)、鉭(Ta)、鋯(Zr)、鉿(Hf)或奈米碳管，且將該物質實施非導電化處理而形成之該絕緣體分別係氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2、TiO5)、氧化鉭(TaO5)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鉿(HfO2)、鑽石、或類碳鑽石(Diamond Like Carbon)。
  19. 一種繞線裝置之製造方法，該繞線裝置包含單層構造之一繞線，其在同一層內具有一指定卷繞圖案之2周以上的一圍繞導體部分，該繞線裝置之製造方法包含：一第一步驟，其係準備由具有導電性之一反磁性金屬材料構成的一指定厚度板材；一第二步驟，其係藉由在該板材之一表面側照射指定強度的一雷射光束，將該照射點局部加熱，使雷射光束照射點之該板材，包括其一表面與一背面均從導電性變質成絕緣性；以及一第三步驟，其係藉由使該板材與該雷射光束照射點沿著應成為該卷繞圖案之該圍繞導體部分的輪廓相對性移動，而將該圍繞導體部分與其周圍的一導電性板材之間絕緣分離；其中，該第二步驟之前或該第三步驟之後，包含一第四步驟，其係對應於該卷繞圖案之一中心部分，而在該板材上進行供磁束通過的一開孔加工。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的繞線裝置之製造方法，其中為了阻止向該照射點周圍傳導熱，係在冷卻該板材下進行該雷射照射。
  21. 如申請專利範圍第19項所述的繞線裝置之製造方法，其中係在供給指定之反應氣體下進行該雷射照射，以促進在該照射點之非導體化反應。
  22. 如申請專利範圍第19項所述的繞線裝置之製造方法，其中係在該金屬材料之蒸氣環境中進行該雷射照射，以促進在該照射點之絕緣性金屬堆積作用。
  23. 如申請專利範圍第19項所述的繞線裝置之製造方法，其中該金屬材料係鋁(Al)或銅(Cu)，且該變質後之絕緣性物質係氧化鋁(Al2O3)或氧化亞銅(Cu2O)。
  24. 一種繞線裝置之製造方法，該繞線裝置包含單層構造之一繞線，其在同一層內具有一指定卷繞圖案之2周以上的一圍繞導體部分，該繞線裝置之製造方法包含：一第一步驟，其係準備由具有反磁性之一導電物質構成的一指定厚度板材；一第二步驟，其係將該板材之上面保留該卷繞圖案部分而遮蔽；以及一第三步驟，其係藉由在該板材之一表面側照射指定強度之面上雷射，將從一遮光膜露出之繞線圖案部分局部加熱，使面上雷射照射區域之該板材，包括其一表面與一背面均從導電性變質成絕緣性；其中，該第二步驟之前或該第三步驟之後，包含一第四步驟，其係對應於該卷繞圖案之一中心位置，而在該板材上開一設磁束通過孔。
  25. 如申請專利範圍第24項所述的繞線裝置之製造方法，其中為了阻止向該照射點周圍傳導熱，係在冷卻該板材下進行該雷射照射。
  26. 如申請專利範圍第24項所述的繞線裝置之製造方法，其中係在供給指定之反應氣體下進行該雷射照射，以促進在該照射點之非導體化反應。
  27. 如申請專利範圍第24項所述的繞線裝置之製造方法，其中係在該金屬材料之蒸氣環境中進行該雷射照射，以促進在該照射點之絕緣性金屬堆積作用。
  28. 如申請專利範圍第24項所述的繞線裝置之製造方法，其中該金屬材料係鋁(Al)或銅(Cu)，且該變質後之絕緣性物質係氧化鋁(Al2O3)或氧化亞銅(Cu2O)。
  29. 一種繞線裝置之製造方法，該繞線裝置包含多層構造之一繞線，其具有複數個層，並且分別在各層中具有一指定卷繞圖案之1或2周以上的一圍繞導體部分，該繞線裝置之製造方法包含：一第一步驟，其係形成一突條，該突條由具有反磁性之導電性物質 構成，並相當於該指定卷繞圖案之1個層的圍繞導體部分；一第二步驟，其係在相當於該1個層之圍繞導體部分的該突條之至少上面，保留需要之一連接孔，而一體化地重疊指定厚度的一層間絕緣層，其由具有反磁性之導電性物質實施非導電化處理所形成的一絕緣性物質而構成；一第三步驟，其係在該層間絕緣層之上，一體化地重疊由具有反磁性的導電性物質構成，並相當於其他1個層之圍繞導體部分的該突條；以及一第四步驟，其係藉由將該第二步驟及該第三步驟重複需要次數，形成層間絕緣層堆疊需要層數之圍繞導體部分而形成的疊層體。
  30. 如申請專利範圍第29項所述的繞線裝置之製造方法，其中在該第二步驟中，將由具有反磁性之導電性物質構成的該突條上面，保留需要之該連接孔，藉由指定厚度程度實施非導電化處理，而在該突條之上一體化地重疊由絕緣性物質構成之指定厚度的層間絕緣層。
  31. 如申請專利範圍第29項所述的繞線裝置之製造方法，更包含以下之步驟，即以將具有反磁性之導電性物質實施非導電化處理而形成的絕緣體層，覆蓋該疊層體之一底面、一頂面、一內周面及一外周面。
  32. 如申請專利範圍第29項所述的繞線裝置之製造方法，更包含一蝕刻處理之半導體製程，且形成該突條的該第一步驟及該第三步驟，係使用具有反磁性之導電性材料的一成長處理或一堆積處理而進行，再者，形成該層間絕緣層之該第二步驟，係使用藉由與有助於非導體化反應之反應性氣體接觸的一化學性變質處理或一摻雜處理而進行。
  33. 如申請專利範圍第29項所述的繞線裝置之製造方法，其中該突條係由具有反磁性之導電性物質構成的板材，且使該圍繞導體部分一體化地重疊的該第三步驟，係進行使用一超音波焊接處理，可以原子程度結合的接合方法來接合該板材，再者，形成該層間絕緣層之該第二步驟，係使用藉由與有助於非導體化反應之反應性氣體的接觸，或是浸漬於有助於非導體化反應之反應性液 體的化學性變質處理而進行。
  34. 如申請專利範圍第29項所述的繞線裝置之製造方法，其中形成該突條之該第一步驟及該第三步驟，係使用藉由具有反磁性之導電性物質的一鍍金處理來進行，再者，形成該層間絕緣層之該第二步驟，係使用藉由與有助於非導電化反應之反應性氣體的接觸，或是浸漬於有助於非導體化反應之反應性液體的化學性變質處理而進行。
  35. 如申請專利範圍第29項所述的繞線裝置之製造方法，其中構成該圍繞導體部分之金屬材料係鋁(Al)或銅(Cu)，且構成該層間絕緣層之絕緣體係氧化鋁(Al2O3)或氧化亞銅(Cu2O)。
  36. 一種繞線裝置之製造方法，該繞線裝置包含單層構造之一筒型繞線，其沿著具有指定剖面之筒體的一外周面或一內周面之一，具有螺旋狀卷繞圖案之2周以上的圍繞導體部分，該繞線裝置之製造方法包含：一第一步驟，其係準備由具有反磁性之一導電性物質構成的指定剖面形狀及厚度之一筒體；一第二步驟，其係藉由在該筒體之一外周面照射指定強度的一雷射光束，將一照射點局部加熱，使該雷射光束照射點之該筒體從其外周面至該內周面變質成絕緣性；以及一第三步驟，其係藉由使該筒體該外周面與該雷射光束照射點，沿著應成為該螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分的輪廓相對移動，而將該螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分與其周圍的導電性筒體之間絕緣分離。
  37. 如申請專利範圍第36項所述的繞線裝置之製造方法，其中為了阻止向該照射點周圍傳導熱，係在冷卻該板材下進行該雷射照射。
  38. 如申請專利範圍第36項所述的繞線裝置之製造方法，其中係在供給指定之反應氣體下進行該雷射照射，以促進在該照射點之非導體化反應。
  39. 如申請專利範圍第36項所述的繞線裝置之製造方法，其中係在該金屬材料之蒸氣環境中進行該雷射照射，以促進在該照射點之絕緣性金屬的堆積作用。
  40. 如申請專利範圍第36項所述的繞線裝置之製造方法，其中該導電性材料係鋁(Al)或銅(Cu)，且藉由該非導電化處理所產生之絕緣性物質係氧化鋁(Al2O3)或氧化亞銅(Cu2O)。
  41. 一種繞線裝置之製造方法，該繞線裝置包含內外周2層構造之一筒型繞線，其分別沿著具有指定剖面形狀之筒體的一外周面及一內周面兩方，具有2周以上螺旋狀卷繞圖案的圍繞導體部分，該繞線裝置之製造方法包含：一第一步驟，其係準備由具有反磁性之一導電性物質構成，且具有絕緣分離內周面側與外周面側之中間絕緣層的指定剖面形狀及厚度之一筒體；一第三步驟，其係藉由在該筒體之外周面照射指定強度之一雷射光束，將一照射點局部加熱，使該雷射光束照射點之該筒體從其外周面至中間絕緣層變質成絕緣性；一第四步驟，其係藉由使該筒體外周面與該雷射光束照射點，沿著應成為該螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分的邊界相對移動，而將該螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分與其周圍的導電性筒體之間絕緣分離；一第五步驟，其係藉由在該筒體之內周面照射指定強度之該雷射光束，局部加熱該照射點，使雷射光束照射點之該筒體從其內周面至中間絕緣層變質成絕緣性；以及一第六步驟，其係藉由使該筒體內周面與該雷射光束照射點沿著應成為該螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分的邊界相對移動，而將該螺旋狀卷繞圖案之圍繞導體部分與其周圍的導電性筒體之間絕緣分離。
  42. 如申請專利範圍第41項所述的繞線裝置之製造方法，其中為了阻止向該照射點周圍傳導熱，係在冷卻該板材下進行該雷射照射。
  43. 如申請專利範圍第41項所述的繞線裝置之製造方法，其中係在供給指定之反應氣體下進行該雷射照射，以促進在該照射點之非導體化反應。
  44. 如申請專利範圍第41項所述的繞線裝置之製造方法，其中係在該金屬材料之蒸氣環境中進行該雷射照射，以促進在該照射點之絕緣性金屬的堆積作用。
  45. 如申請專利範圍第41項所述的繞線裝置之製造方法，其中該導電性材料係鋁(Al)或銅(Cu)，且藉由該非導電化處理所產生之絕緣性物質係氧化鋁(Al2O3)或氧化亞銅(Cu2O)。
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