专利名称：小线圈及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种装配在电路图案中的小线圈，及其制造方法。
背景技术：
传统的小线圈通过将具有预定直径的导线卷绕在线轴周围而形成。线圈越小，导线的直径就变得越小。
因此，导线的强度降低，如果导线在卷绕时切断，那么在连接导线后，必须另外进行卷绕工艺。因此，限制了线圈尺寸的减小。
制造线圈的另一方法是将铜箔等印制在薄膜上，蚀刻不需要的部分以形成任意的导电图案，并且堆叠带有图案的薄膜(印制图案方法)。同样，在该方法中，线圈尺寸的减小受蚀刻精度和薄膜厚度的限制。如现有技术，日本专利申请公开No.59-2311所述。
在通过机械地将细导线卷绕在线轴周围的上述方法所获得的线圈，通过印制图案方法形成图案的上述方法所获得的线圈等中，限制了线圈尺寸的减小。因此，希望得到便宜且非常小的线圈，以及不需昂贵的生产设备制造这种线圈的方法。
发明内容
依据权利要求1的本发明涉及一种小线圈，包括通过将精细导电材料喷射到基底上而形成的作为线圈第一匝的第一导电层；当第一导电层的一部分露出时，由喷射在第一导电层上的绝缘材料制成的第一绝缘层；以及在第一绝缘层上同样形成的作为线圈第二匝的第二导电层，其中所述第二导电层连接到所述第一导电层的露出的部分，并且用这样的方式，导电层和绝缘层按顺序交替叠加。
优选地，所述第一导电层的露出的部分在所述第一导电层的前端形成，并且连接到所述第二导电层的底端，所述导电层可具有圆柱形或棱柱形。
依据权利要求4的本发明涉及一种小线圈的制造方法，包括如下步骤通过将混合墨水喷射到基底上形成作为线圈第一匝的第一导电层，该混合墨水通过将来自喷嘴的精细导电材料与溶剂混合而得到；在第一导电层的一部分露出的情况下，通过将绝缘材料与溶剂混合得到的混合墨水喷射到第一导电层上而形成绝缘层；在绝缘层上形成作为线圈第二匝的第二导电层；以及当第一导电层的露出的部分和第二导电层彼此连接时，按顺序交替叠加导电层图案和绝缘层。
优选地，所述第一导电层的露出的部分在所述第一导电层的前端形成，并且连接到所述第二导电层的底端。
另外，优选地，所述喷嘴是用于喷墨印制方法的喷嘴。
通过上述结构，可以制造出比传统卷绕方法或印制图案方法形成的线圈更小的线圈。用作喷墨技术的超精细喷墨技术是节省资源、节约能源和适应环境的技术，不需要如半导体工艺中所用的高成本生产设备，此外能够在空气中和桌面上进行超精细制造。从而能大量减少设备负载。另外，不需要曝光掩膜和蒸发掩膜等，从而可以大大缩短从电路设计到样机研究的时间。可以期待显影速度的显著改善和制造时间的减少。结果是可以有效提供便宜且非常小的线圈。
图1是依据本发明的小线圈的横截面视图；图2示出了形成带引入线的第一层的第一匝的情况；图3示出了在图2的第一匝的外部形成第二层第一匝的圆形绝缘层的情况；图4示出了在图3的圆形绝缘层上形成具有引出线的第二层第一匝的情况；图5示出了在第一和第二层中各匝的连接部分的情况；图6是沿图5的A-A线的横截面视图；图7示出了在第一和第二层中任意匝的连接情况；图8示出了形成各层中第N匝的导电层的情况；
图9示出了为各层的第“N+1”匝形成绝缘层的情况；图10示出了为各层的第“N+1”匝形成导电层的情况；图11示出了为各层的第“N+2”匝形成绝缘层的情况；以及图12示出了各层中间部分充满绝缘材料的情况。
具体实施例方式
在本发明中，需要注意将墨水喷射到纸上的超精细喷墨技术，并且应用该技术。喷墨印制技术本身是一种非常精确的喷墨技术。喷墨技术的墨水所使用的材料大致分为“着色材料”、“溶剂”和“辅助材料”。可以使用具有极高导电性的金属微粒来代替着色材料，通常，使用称为极小团(nano-paste)的金属微粒，其直径小于10纳米。将通过混合金属微粒与溶剂、辅助材料等得到的墨水喷射，从而在预定基底等的上面施加10μm或更小的宽度，由此形成精细导电图案。作为对于构成线圈来说非常重要的绝缘层，在实际使用中具有足够强度的精细绝缘层也由喷射一种墨水来获得，该墨水通过将代替着色材料的高度(excellent)绝缘材料(例如树脂)与溶剂、辅助材料等一起混合来获得，从而通过使用超精细喷墨技术施加到该层表面上。
下面参考附图描述本发明的实施方式。
图1是在基底1上形成的双层小线圈C的横截面视图。绝缘薄膜2在基底1上形成。第一层3设置在小线圈C的内侧，第二层4设置在其外侧。可形成任意数量的层，并且由微细金属微粒构成的适当数量的导电层5、5、...、5和由树脂构成的适当数量的绝缘层6、6、...、6交替地堆叠在每一层中。导电层5和绝缘层6的材料从喷墨印制技术设备的导电材料喷口7和绝缘材料喷口8喷射。层3和4在适当位置连接，与另一电路图案相连的引入线(in-lead)9在第一层3的底部上形成，引出线(out-lead)10在第二层4的底部上形成(参见图4)。第一层3和第二层4可以在任意位置彼此连接。在图1中，通过使构成连接部分11中最上面图案的导电层5和6相连来连接第一层3和第二层4(参见图7)。在这种情况下，第一层3和第二层4之间的部分充满绝缘材料12，并且在绝缘材料12上形成连接部分11。例如，第一层3的直径是100μm，导电层5的宽度是10μm，第二层4与第一层3的外侧相距10μm，第二层4的导电层5的宽度也是10μm。每次喷射使各导电层5和绝缘层6形成10μm的厚度。例如在形成50匝线圈的情况下，线圈的整体厚度是1mm。
现在将详细描述在电路图案中形成小线圈的情况。
在图2中，绝缘薄膜2在基底1上形成，并将线圈第一层3的圆形第一匝13喷射到绝缘薄膜2上。第一层13的内径φ约为100μm，并且第一层13的宽度W约为10μm。引线9从第一匝13的底端13a形成，并且终止于到达另一电路的圆形连接部分14。之后，使第一层3的导电层的第一匝13燃烧并干燥。第一匝13的前端13b和面向前端13b的底端13a彼此分开一个预定的长度。
如图3和4所示，形成由树脂制成的圆形绝缘层16，用来形成第二层4的第一匝15，该层在第一匝13的外部越过第一层的引线(引入线)9的底端9a，从而与第一匝13分开大约10μm。第一匝17在绝缘层16上形成，引线(引出线)10从第一匝17的底端17a伸出，并且终止于到达另一电路的连接部分28。第二层4的第一匝17的底端17a和面向底端17a的前端17b彼此仅仅分开一个预定的间隔。之后，使第二层4的第一匝17燃烧并干燥。如上所述，喷射和固定第一层3和第二层4的各第一匝13和17，之后，通过绝缘薄膜在第一匝上喷射各层的第二匝。如图5所示，当通过稍稍离开匝3和4的前端13b和17b形成露出的部分13c和17c时，形成绝缘薄膜18和19。露出的部分13c和17c用作各层的第一匝13和17与第二匝20和21之间的连接部分。由于两层的连接部分具有几乎相同的位置，因此第二层的连接部分的位置将参考图6进行描述。
形成第二匝的导电层，从而第二匝20的底端20a连接到第一匝的露出的部分17c。和第一匝一样，当形成露出的部分20c时，在第二匝20的导电层中形成绝缘层21。同样，形成第三匝22。这个工艺重复预定的次数。特别是，对各层重复预定次数的下列工艺，施加导电层(导电墨水)，烘焙和干燥，施加绝缘层，烘焙和干燥。这时，可以同时喷射和施加第一和第二层的各匝的导电层或绝缘层。另外，形成第一层3的各匝和绝缘层，之后，形成第二层4的各匝和绝缘层。
第一层3和第二层4可以在任意匝彼此连接。例如，如图7所示，可以彼此连接任意匝的底端。图8示出了第一层3和第二层4的第N匝的导电层。如图9所示，除露出的部分40和41之外在第N匝形成绝缘层50和51。如图10所示，在绝缘层上形成第N+1匝的导电层52和53。除了作为露出的部分54和55的顶端，在导电层52和53上形成绝缘层56和57(图11)。如图12所示，层3和4之间的中间部分可以充满绝缘材料11。引入线和引出线可以任意地形成，导电薄膜58可以从高匝导出，沿绝缘层的外壁延伸，并且连接到引入线9。
可以根据目的选择线圈层。线圈形状不限于圆形，而是可以根据设计目的自由选择例如矩形的其它形状。
在本实施例中，虽然各匝在平面基底上叠加，但在制造非常小的线轴的情况中，通过直接在线轴上交替重复导电层形成工艺和绝缘层形成工艺，也可以制造具有线轴的线圈。
通过增加导电图案的宽度或通过多次(N次)重复导电层形成工艺来增加厚度，可以增大线圈的电容。特别是，通过重复由N次导电层工艺、绝缘层工艺、N次导电层工艺和绝缘层工艺而构成的制造工艺，可以叠加N次的导电部分。从而，可以制造具有所需的导电电容增大的线圈。当然，通过重复所需次数的绝缘工艺也可以获得具有所需厚度的绝缘层。
应当理解，这里描述的本发明实施例的各种替换可以用于实现本发明。因此，意味着下面的权利要求书限定本发明的范围，并且由此覆盖这些权利要求及其等效替换的范围内的方法和结构。
权利要求
1.一种小线圈包括通过将精细导电材料喷射到基底上而形成的作为线圈第一匝的第一导电层；当第一导电层的一部分露出时，由喷射在第一导电层上的绝缘材料制成的第一绝缘层；以及在第一绝缘层上同样形成的作为线圈第二匝的第二导电层，其中所述第二导电层连接到所述第一导电层的露出的部分，并且用这样的方式，导电层和绝缘层按顺序交替叠加。
2.根据权利要求1所述的小线圈，其中所述第一导电层的露出的部分在所述第一导电层的前端形成，并且连接到所述第二导电层的底端。
3.根据权利要求1所述的小线圈，其中所述导电层具有圆柱形或棱柱形。
4.一种小线圈的制造方法，包括如下工艺通过将混合墨水喷射到基底上形成作为线圈第一匝的第一导电层，该混合墨水通过将来自喷嘴的精细导电材料与溶剂混合而得到；在第一导电层的一部分露出的情况下，通过将绝缘材料与溶剂混合得到的混合墨水喷射到第一导电层上而形成绝缘层；在绝缘层上形成作为线圈第二匝的第二导电层；以及当第一导电层的露出的部分和第二导电层彼此连接时，按顺序交替叠加导电层图案和绝缘层。
5.根据权利要求4的制造小线圈的方法，其中所述第一导电层的露出的部分在所述第一导电层的前端形成，并且连接到所述第二导电层的底端。
6.根据权利要求4的制造小线圈的方法，其中所述喷嘴是用于喷墨印制方法的喷嘴。
全文摘要
本发明公开了一种小线圈及其制造方法。导电材料和绝缘材料从喷墨技术(设备)的两喷口喷射出，以通过交替叠加任意数量的导电层和绝缘层来形成线圈的图案。通过形成露出的部分，可连接各个层的导电层匝，所述露出的部分上不形成绝缘层。引入线和引出线与各层相连。
文档编号H01F17/00GK1606103SQ200410082520
公开日2005年4月13日 申请日期2004年9月20日 优先权日2003年10月6日
发明者后藤芳英, 大沼胜由 申请人:后藤电子株式会社