JP2005341554A - 圧力波発生装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 p形シリコン基板からなる半導体基板1と、半導体基板1の厚さ方向の一表面から所定深さまで形成され半導体基板1よりも熱伝導率および熱容量が小さい多孔質シリコン層からなる熱絶縁層2と、熱絶縁層2上に形成された金属薄膜からなる発熱体3とを備える。熱絶縁層2の中央部の厚さ寸法で規定した所定厚さ寸法内で発熱体3の外周よりも内側部分の厚さ方向の平均熱伝導率をαin、平均熱容量をCinとし、上記所定厚さ寸法内で発熱体3の外周よりも外側部分の厚さ方向の平均熱伝導率をαout、平均熱容量をCoutとするとき、αin×Cin<αout×Coutの条件を満足し、且つ、上記内側部分と上記外側部分との境界付近ではαin×Cinの値が外側ほど大きくなっている。
【選択図】 図1
Description
本発明の第1実施形態について説明する。図1(a)は第1実施形態に係る圧力波発生装置の平面図であり、(b)は図1(a)におけるA−A断面図である。
となる。熱絶縁層2の厚さは、熱拡散長Lの0.5〜3倍程度の厚さであることが望ましい。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態の圧力波発生装置の基本構成は、上記第1実施形態と同じであり、半導体基板1として単結晶のn形シリコン基板を採用している点のみが相違する。従って、圧力波発生装置の構造についての図示及び説明を省略し、製造方法についてのみ図9を参照しつつ説明する。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態の圧力波発生装置の基本構成は上記第1実施形態とほぼ同じであるが、図11に示すように、熱絶縁層2の外周部の厚さを中央部の厚さ(上記基準厚さ)と同じに設定し、熱絶縁層2を構成する多孔質シリコン層の多孔度が中央部から周部に向かって徐々に高くなるように構成されている点が相違する。なお、第1実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
1a 半導体基板の第1面(一表面)
1b 半導体基板の第2面(他表面)
2 熱絶縁層
2a 傾斜部
3 発熱体
3a 発熱体形成領域
3e 発熱体の外周又は端面
Claims (7)
- 基板と、基板の厚さ方向の一表面に形成された多孔体の熱絶縁層と、熱絶縁層上に形成された薄膜の発熱体とを備え、発熱体への電気入力の波形に応じて発熱体の温度が変化し、発熱体と媒体との間の熱交換により圧力波を発生させる圧力波発生装置であって、
基板の厚さ方向の一表面から基板の内側に向けて熱絶縁層の幅方向の中央部の基準厚さで規定した幅方向の範囲内において、発熱体の外周よりも内側部分の厚さ方向の平均熱伝導率をαin、平均体積熱容量をCinとし、発熱体の外周よりも外側部分の厚さ方向の平均熱伝導率をαout、平均体積熱容量をCoutとして、
αin×Cin<αout×Cout
の条件を満足し、かつ、前記内側部分と前記外側部分との境界付近ではαin×Cinの値が外側ほど大きくなっていることを特徴とする圧力波発生装置。 - αin×Cinの値が変化する領域の境界を、発熱体の外周と略一致させ、又は発熱体の外周よりも内側に位置させていることを特徴とする請求項1に記載の圧力波発生装置。
- αin×Cinの値が変化する領域において、熱絶縁層を形成する材料自体の熱伝導率と熱容量との少なくとも一方を外側に向かって大きくなるように連続的に変化させたことを特徴とする請求項1又は2に記載の圧力波発生装置。
- αin×Cin=αout×Coutとなる熱絶縁層と基板の境界において、材料組成がほぼ一致することを特徴とする請求項3に記載4の圧力波発生装置。
- 基板として半導体基板を用い、半導体基板の厚さ方向の一表面側における熱絶縁層を形成する予定の領域を陽極酸化処理にて多孔質化することにより、多孔質半導体層の熱絶縁層を形成する熱絶縁層形成工程と、熱絶縁層形成工程の後、半導体基板の前記一表面側に発熱体を形成する発熱体形成工程を備え、
熱絶縁層形成工程において、半導体基板の厚さ方向の他表面に、形成されるべき熱絶縁層の大きさよりも小さい通電用電極を、発熱体を形成する予定の領域に対応するように形成し、通電用電極を陽極として陽極酸化処理を行うことを特徴とする圧力波発生装置の製造方法。 - 基板としてn形の半導体基板を用い、半導体基板の厚さ方向の一表面側の所定領域を、厚さ方向の他表面に形成した通電用電極を陽極として陽極酸化処理を行うことによって多孔質化し、多孔質半導体層の熱絶縁層を形成する熱絶縁層形成工程と、熱絶縁層形成工程の後、半導体基板の前記一表面側に発熱体を形成する発熱体形成工程を備え、
熱絶縁層形成工程において、前記位置表面上の所定領域における外周部に照射される光の強度が中央部に照射される光の強度よりも小さくなるように、前記所定領域の表面へ光を照射しながら陽極酸化処理を行うことを特徴とする圧力波発生装置の製造方法。 - 基板として半導体基板を用い、半導体基板の厚さ方向の一表面側における熱絶縁層を形成する予定の領域に、その外周部の比抵抗が中央部の比抵抗に比べて小さくなるような不純物濃度分布を有する不純物ドーピング領域を形成するドーピング工程と、
半導体基板の厚さ方向の他表面に形成した通電用電を陽極として、不純物ドーピング領域に陽極酸化処理を行うことによって多孔質化し、多孔質半導体層の熱絶縁層を形成する熱絶縁層形成工程と、
熱絶縁層形成工程の後、半導体基板の前記一表面側に発熱体を形成する発熱体形成工程を備えることを特徴とする圧力波発生装置の製造方法。
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