专利名称：空间投影成象无掩模光刻圆环形线圈法的制作方法
技术领域：
本发明属于微细加工技术领域，更进一步涉及一种用投影成像无掩模曝光技术和一种用投影反射成橡无掩模曝光技术，制造圆环形单层或多层载电流线圈。
目前，用于制造圆环形载电流线圈的是激光束烧蚀、机械旋转进给技术。如日本专利公开的特许公报(A)平1-313916。其缺点是工件需要机械运动，难以在长期工作中保证精度。日本专利公开特许公报A昭62-247514公开的制造圆柱形载电流线圈，采用的是有掩模曝光技术，由于掩模直接与工件接触，容易污染损坏掩模。利用上述技术也可以制造多层圆柱形载电流圈，如日本专利，公开特许公报(A)平1-313916。此专利技术的缺点是，多层线圈是由单层线圈骨架套装而成，并未真正实现在同一骨架上制作多层线圈，因此产品体积较大、电磁耦合较松。上述专利涉及的均只是在非封闭曲面上制作载电流线圈。
本发明的目的是提供一种加工时不需要机械运动，模板与工件不接触，在同一骨架上可制作多层线圈的空间投影成像无掩模光刻线圈方法。
本发明的另一目的是提供一种简单、方便、精度高、体积小、电磁耦合紧、成本低的制造圆环形单层或多层载电流线圈的方法。
本发明用于制造圆环形单层载电流线圈的方法为①制作工件在截面为椭圆的圆环状磁芯上镀上均匀的绝缘层，在绝缘层上镀上金属膜，在金属膜上涂上光刻胶。②制作模板在玻璃或金属板上按照线宽和线间距的要求制作两块曲面透明辐射线模板。在其中一块的辐射线外端处，适当低于大圆平面的一个平面上制作一段透明线段。③曝光制作一个45°镀铝和光学保护膜的铜质或不锈钢质内锥反射面。将工件置于内锥反射面之内，并使二者的轴线重合。用一个光源透镜成像系统，将带有延长线段的模板上的辐射线直接成像在工件上部，而延长直线段经内锥面反射成像到工件上，使工件上的辐射线得以延长包抄到下部的一定位置。光源亮度的分布应使直接像和反射像亮度大致相等。用另一个光源、透镜系统，将不带延长线段的模板上的辐射线成像到工件下部，并使与从上部包抄到下部的像相连结，反射锥面的放置不应妨碍下部成像光路。上、下部同时投影成像，对工件进行曝光。④将曝光后的工件投入显影、刻蚀等光刻工艺的后处理工序。刻蚀出的图形为椭圆截面封闭磁环表面内侧带有一圈间断的金属螺旋线。通过制模板、曝光等工艺控制间断的尺寸小于金属线宽。⑤制作一个圆片形电极，其外缘磨成尖锐的劈形，圆片的直径略小于磁环的内直径。将磁环置于电镀槽中，使圆片电极边缘对准磁环内侧金属线间断处，用电镀方法使间断封闭而制成环绕椭圆截面封闭磁环的单层载电流线圈。在这样制成的单层载电流线圈上涂覆绝缘漆，镀上金属膜，涂上光刻胶，并再投入上述光刻工序，以制成第二层载电流线圈。如此重复，直至制出多层载电流线圈。
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1为本发明的正反向同时投影无掩模曝光法的模板示意图。
图2为本发明的正反向同时投影无掩模曝光法示意图。
图3为本发明的电镀法封闭间隙示意图。
本发明的实施例为，在磁芯环表面涂覆绝缘层，在绝缘层上镀金属膜，在金属膜上制作符合要求的光刻胶膜，用熔石英或石英晶体复眼透镜使光刻光源(1)、(1’)对模板形成沿半经方向有适当强度分布的照射。用机械或激光烧蚀方法制作模板，在成像缩小率为10倍时，模板上线宽大于或等于0.3mm，可以保证加工精度。用熔石英或石英晶体和CaF2晶体制作成像透镜组(2)、(2′)，以消除光刻胶敏感波长(320nm-430nm)范围内的色差和像差;并使透镜组景深≥5cm，焦深≥0.2mm，保证成像分辨率好于0.03mm，并容许磁芯环直径约1%的公差，用不锈钢材车制45°内锥面，经精密内圆磨削后再蒸镀高反射铝膜，并在铝膜上蒸镀在320nm-430nm透明之保护膜以形成内锥反射面(3)。光源(1)、(1)光源透镜、上模板(a)和下模板(b)、成像透镜(2)、(2)、内锥面(3)和工件(5)的位置准直和方位调节应分别好于0.03mm和0.1度，现有光学精密机械加工技术可以满足这些要求。用长焦距≥100mm显微镜(4)检查工件上线条成像和连结情况。
本发明取消了线圈绕制工艺，不仅有利于大规模生产，降低成本，而且提高了电性能参数的一致性，大为增加了电磁耦合程度，降低了分布电容，免除了磁芯装配工序，彻底免除了匝间重叠问题，保证了绝缘性能，提高了使用寿命。
权利要求
1.空间投影无掩模光刻圆环形线圈法，其特征是制造圆环形单层载电流线圈的方法，可细分为①制作工件，在截面为椭圆的圆环状磁芯上涂覆上均匀的绝缘层，在绝缘层上镀上金属膜，在金属膜上涂上光刻胶；②制作模板，在玻璃或金属板上按照线宽和线间距的要求制作模板；③曝光，制作一个内锥反射面，将工件置于内锥反射面之内，并使二者的轴线重合，用一个光源透镜成像系统，将带有延长线段的模板上的辐射线直接成橡在工件上部，延长线段经内锥面反射成像光刻工件上与辐射线像相连并向下包抄到圆环外侧下部一定位置，用另一个光源、透镜系统，将不带延长线段的模板上的辐射线成橡到工件下部并与上部的延长线段像相连结，上、下部同时投影成像，对工件进行曝光。④将曝光后的工件投入显影、刻蚀等光刻工艺的后处理工序；⑤制作一个圆片形电极，其外缘磨成尖锐的劈形，将磁环置于电镀槽中，使圆片电极边缘对准磁环内侧金属线间断处，用电镀方法使间断封闭而制成环绕椭圆截面封闭磁环的单层载电流线圈。
2.如权利要求1所述的空间投影无掩模光刻圆环形线圈法，其特征在于所述的模板为两块曲面透明辐射线模板，在其中一块的辐射线外端处，适当低于大圆平面的一个平面上制作一段透明线段。
3.如权利要求1所述的空间投影无掩模光刻圆环形线圈法，其特征在于所述的内锥反射面为45°的镀铝和光学保护膜的铜质或不锈钢质制成。
4.如权利要求1所述的空间投影无掩模光刻圆环形线圈法，其特征在于所述曝光工序中的光源亮度的分布应使直接像和反射像亮度大致相等。
5.如权利要求1所述的空间投影无掩模光刻圆环形线圈法，其特征在于所述的曝光工序中用另一个光源、透镜系统，将不带延长线段的模板上的辐射线成像到工件下部时，应使与上部包抄到下部的像相连结，反射锥面的放置不应妨碍下部成像光路。
6.如权利要求1所述的空间投影无掩模光刻圆环形线圈法，其特征在于;所述的环绕磁芯环的金属螺旋线，在磁芯环内侧表面带有一圈间断，环绕磁芯环的金属螺旋线通过制模板，曝光等工艺控制间断的尺寸小于金属线宽。
7.如权利要求1所述的空间投影无掩模光刻圆环形线圈法，其特征在于所述圆片形电极的直径略小于磁环的内直径。
8.空间投影无掩模光刻圆环形线圈法，其特征是制造圆环形多层载电流线圈的方法为在已制成的单层载电流线圈上涂覆绝缘漆，镀上金属膜，涂上光刻胶，再投入单层载电流线圈的所有光刻工序，即可制成第二层载电流线圈，如此重复，直至制成多层载电流线圈。
全文摘要
本发明公开了一种用空间投影成像无掩模光刻技术制造圆环形线圈的方法。首先制作工件，在截面为椭圆和圆环状磁芯上镀上均匀的绝缘层，在绝缘层上镀金属膜，再涂覆光刻胶。制作模板、进行曝光，再将曝光后的工件投入显影和刻蚀工序制成单层载电流线圈。在已制成的单层线圈上涂覆绝缘层，再按上述方法制成多层载电流线圈。本发明取消线圈的绕制工艺，降低成本，增加电磁耦合紧密度，提高了性能一致性和使用寿命。
文档编号H01F41/04GK1065749SQ9210149
公开日1992年10月28日 申请日期1992年2月26日 优先权日1992年2月26日
发明者袁绥华, 章锡元 申请人:西安交通大学