JP2014090081A - 流路部材およびこれを用いた熱交換器、半導体装置、半導体製造装置ならびに流路部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換効率を高めた流路部材およびこれを用いた熱交換器、半導体装置ならびに半導体製造装置および流路部材の製造方法を提供する。
【解決手段】流路部材１０１は、蓋体部１と、少なくともセラミックからなる側壁部２と、底板部３とからなり、内部に流路４を有し、側壁部２の流路４面に形成された流体の流れる方向における凸部５ａの高さｈ１が、流体の流れる方向と直交する方向における凸部５ｂの高さｈ２よりも高いものである。また、流路部材１０１を用いることで、熱交換器、半導体装置ならびに半導体製造装置とすることができる。また、流路部材１０１の製造方法は、流路４となる貫通孔を帯鋸またはワイヤーを用いる製造方法によって作製されることから、側壁部２の流路４面の凸部５ａの高さｈ１が、凸部５ｂの高さｈ２より高い流路部材１０１を容易に作製することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流路部材およびこれを用いた熱交換器、半導体装置、半導体製造装置ならびに流路部材の製造方法に関する。

半導体素子の冷却体として、複数枚の放熱プレートを積層してなり、内部に冷却液を流通させるための流路が設けられ、放熱プレートを積層した流路の側壁が冷媒の流れる方向に凹凸を繰り返すとともに、積層部が冷媒の流通方向と直交する方向にもずれて形成され、冷却液との接触面積を増加させ熱交換効率を高めた冷却体が知られている（下記特許文献１参照）。

特開2011-17516号公報

しかしながら、特許文献１に記載の冷却器は、流路の冷却液との接触面積を増加させ熱交換効率を高めたものであるが、最近は、さらに高い熱交換効率が求められつつあり、この要求を満足するものではなかった。

本発明は、上記課題を解決するために案出されたものであり、熱交換効率を向上した流路部材およびこれを用いた熱交換器、半導体装置、半導体製造装置ならびに流路部材の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の流路部材は、蓋体部と側壁部と底板部とを備え、内部に流体が流れる流路を有し、少なくとも前記側壁部がセラミックからなるとともに、前記側壁部の前記流路面が、前記流体の流れる方向および前記流体の流れる方向と直交する方向に沿って伸びる凸部のそれぞれを有し、前記流体の流れる方向における凸部の高さが、前記流体の流れる方向と直交する方向における凸部の高さよりも高いことを特徴とするものである。

また、本発明の熱交換器は、上記構成の流路部材の前記蓋体部の上または内部に金属部材が設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の半導体装置は、上記構成の熱交換器を用いてなり、前記金属部材が前記蓋体部の上に設けられており、かつ前記金属部材の上に半導体素子が実装されていることを特徴とするものである。
また、本発明の半導体製造装置は、上記構成の熱交換器を備えた半導体製造装置であって、前記金属部材が半導体ウエハを吸着するための電極であることを特徴とするものである。

また、本発明の流路部材の製造方法は、上記構成の流路部材の製造方法であって、
前記側壁部となるセラミックグリーンシートを準備する工程と、
該セラミックグリーンシートの厚み方向に貫通孔を作製する工程と
該貫通孔に帯鋸盤またはワイヤーカッティングマシンに備えられた帯鋸またはワイヤー
のいずれかを通し、前記帯鋸または前記ワイヤーを前記セラミックグリーンシートの厚み方向に回転運動または往復運動させ、かつ前記セラミックグリーンシートの幅方向に沿って動かすことにより、流体が流れる流路となる貫通孔を作製する工程と、
該流体が流れる流路となる貫通孔が作製された前記セラミックグリーンシートを焼成する工程とを有するとともに、
前記流体が流れる流路となる貫通孔を作製する工程において、前記帯鋸または前記ワイヤーの前記セラミックグリーンシートの幅方向における振れ幅を調整することにより前記セラミックグリーンシートの厚みに直交する方向における凸部の高さを、前記セラミックグリーンシートの厚みの方向における凸部の高さよりも高くすることを特徴とするものである。

本発明の流路部材は、セラミックからなる側壁部の流路面が、流体の流れる方向および流体の流れる方向と直交する方向に沿って伸びる凸部のそれぞれを有し、流体の流れる方向における凸部の高さが、流体の流れる方向と直交する方向における凸部の高さよりも高いことから、流体は流体の流れる方向で乱流が発生しやすく、流体の流れる方向と直交する方向において分散、混合しやすくなる。したがって、流路の高さ方向の流体の温度バラツキの発生が抑制でき、側壁部と流体の熱交換効率を向上できる。

また、本発明の熱交換器は、上記構成の流路部材の前記蓋体部の上に金属部材が備えられていることから、蓋体部と金属部材との熱交換を効率的に行なうことができ、熱交換効率の高い熱交換器とすることができる。

また、本発明の半導体装置は、上記構成の熱交換器の前記金属部材の上に半導体素子が実装されていることから、シンプルな構造で半導体素子の発熱による温度上昇を抑制する半導体装置とすることができる。

また、本発明の半導体製造装置は、上記構成の熱交換器を備え、前記金属部材が半導体ウエハを吸着するための電極としたことから、半導体ウエハの載置用テーブルおよび加工用電極として併用でき、シンプルな構造で電極の発熱を抑制しウエハの温度上昇を防ぐことにより寸法精度の高い半導体素子を製造するための半導体製造装置とすることができる。

また、本発明の流路部材の製造方法は、
側壁部となるセラミックグリーンシートを準備する工程と、
セラミックグリーンシートの厚み方向に貫通孔を作製する工程と、
貫通孔に、帯鋸盤またはワイヤーカッティングマシンに備えられた帯鋸またはワイヤーのいずれかを通し、帯鋸またはワイヤーをセラミックグリーンシートの厚み方向に回転運動または往復運動させ、かつセラミックグリーンシートの幅方向に沿って動かすことにより、流体が流れる流路となる貫通孔を作製する工程と、
流体が流れる流路となる貫通孔が作製されたセラミックグリーンシートを焼成する工程とを有するとともに、
流体が流れる流路となる貫通孔を作製する工程において、帯鋸またはワイヤーのセラミックグリーンシートの幅方向における振れ幅を調整することによりセラミックグリーンシートの厚みに直交する方向における凸部の高さを、セラミックグリーンシートの厚みの方向における凸部の高さよりも高くすることから、内部に流体が流れる流路を有し、側壁部の流路面が、流体の流れる方向における凸部の高さが、流体の流れる方向と直交する方向における凸部の高さよりも高い流路部材を容易に作製することができる。

本実施形態の流路部材の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は側壁部の平面図であり、（ｃ）は（ｂ）の点線で囲んだＡ部の側壁部に形成した流体の流れる方向と流体の流れる方向と直交する方向のそれぞれの凸部を拡大した斜視図であり、（ｄ）は（ｃ）のＢ−Ｂ’線の断面図であり、（ｅ）は（ｃ）のＣ−Ｃ’線の断面である。 本実施形態の流路部材の他の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は側壁部の平面図である。 本実施形態の流路部材の他の一例を示す、（ａ）は流体の流れに直交する方向の流路ならびに積層体からなる側壁部の部分断面図であり、（ｂ）は（ａ）の点線で囲んだＤ部を拡大した断面図である。 本実施形態の熱交換器の一例を示し、本実施形態の流路部材における蓋体部の上に金属部材を設けた熱交換器の斜視図である。 本実施形態の熱交換器の金属部材の上に半導体素子が実装された半導体装置の斜視図である。 本実施形態の熱交換器を用いた半導体製造装置の全体的なシステム構成の一例を示す概略図である。 本実施形態の流路部材の製造方法の一例を示す工程フロー図である。 本実施形態の流路部材の製造方法の一例を示し、（ａ）〜（ｇ）は図７で示す各工程における加工品の斜視図であり、（ｈ）は（ｄ）のセラミックグリーンシートに貫通孔を形成するときの部分的に拡大した断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本発明の流路部材の実施の形態の一例を、図１および図２を用いて説明する。
図１は、本実施形態の流路部材の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は側壁部の平面図であり、（ｃ）は（ｂ）の点線で囲んだＡ部の側壁部に形成した流体の流れる方向と流体の流れる方向と直交する方向のそれぞれの凸部を拡大した斜視図であり、（ｄ）は（ｃ）のＢ−Ｂ’線の断面図であり、（ｅ）は（ｃ）のＣ−Ｃ’線の断面である。また、図２は、本実施形態の流路部材の他の一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は側壁部の平面図である。なお、図２に示す流路部材102の側壁部２の流路４面の詳細図は図１
（ｃ）〜（ｅ）を兼用して以下、説明する。

図１および図２に示す本実施形態の流路部材101，102は、蓋体部１と側壁部２と底板部３とを備え、内部に流体７が流れる流路４を有し、少なくとも側壁部２がセラミックからなるとともに、側壁部２の流路面（以下、内側壁２ａとも呼ぶ。）が、流体の流れる方向および流体の流れる方向と直交する方向に沿って伸びる凸部５ａ，５ｂのそれぞれを有し、流体の流れる方向における凸部５ａの高さｈ１が、流体の流れる方向と直交する方向における凸部５ｂの高さｈ２よりも高いことが重要である。

なお、図１に示す流路部材101は、流体７の供給口８および排出口９は底板部３側に設
けられ、側壁部２に設けられた流路４は直線状の長孔で、供給口８および排出口９が流路４にて結ばれている。また、図２に示す流路部材102は、流体７の供給口８が流路部材102の外周側に位置し、排出口９が流路部材102の中央部側に位置しており、いずれも底板部
３側に設けられ、流体７の供給口８と排出口９の間がスパイラル状の長孔からなる流路４にて結ばれている。

なお、流路４の形状は、直線状や波線状等、使用する目的に応じて適宜変更することができる。また、図２に示すようなスパイラル状の流路４は、中央部側に折り返し部を有し、供給口８および排出口９のそれぞれが外周側に設けられている構成とすることもできる。また、それぞれの供給口８と排出口９の位置は逆であってもよく、さらに、供給口８と
排出口９とは、底板部３側に限定されるものではなく、例えば蓋体部１側に設けてもよい。さらにまた、側壁部２のうち、隣り合う流路４間の側壁部２（隔壁）は、流体７の流れる方向に分割された構成とすることもできる。

本発明の流路部材101，102は、少なくとも側壁部２がセラミックからなるため、熱伝導性、耐熱性および耐食性に富んでおり、実使用中の流路４の破壊等のおそれの少ないものとすることができる。

また、流路４を構成する内側壁２ａが、流体の流れる方向および流体の流れる方向と直交する方向に沿って伸びる凸部５ａ，５ｂのそれぞれを有し、流体の流れる方向における凸部５ａの高さｈ１が、流体の流れる方向と直交する方向における凸部５ｂの高さｈ２よりも高いことから、流路４を流れる流体７は、高さの高い凸部５ａによって乱流が発生しやすくなり側壁部２と流体７との間で熱交換効率の向上が図れる。

さらに言い換えれば、流体７の流れる方向と直交する方向の凸部５ｂが凸部５ａよりも低いことから、流体７は、流体７の流れに直交する方向に分散、混合しやすくなる。したがって、流路４の高さ方向の流体７の温度バラツキの発生が抑制でき、側壁部２と流体７の熱交換効率を向上できる。

つまり、例えば、蓋体部１の上に発熱体を載置したとき、発熱体に近い蓋体部１側の流路４を流れる流体７と、底板部３側の流路４を流れる流体７は混合しながら流れることとなるため、流路４の高さ方向で温度の層が発生しにくく、発熱体を効率的に冷却することができる。

ここで、流体の流れる方向における凸部５ａは、流体７の流れる方向に直交する方向（流路４の高さ方向）に沿って伸びるとともに、流路４を構成する内側壁２ａに繰り返し設けられていることが好ましく、流路４を挟んで対向する内側壁２ａにも凸部５ａが設けられていることがより好ましい。

特に、凸部５ａの流路４の高さ方向に伸びる長さＬ１は、内側壁２aの上端から下端に
わたって設けられていることが好ましく、このことにより乱流が流路４の高さ方向において平均的に発生しやすくなる。

また、流体の流れる方向と直交する方向における凸部５ｂは、その長さＬ２が凸部５ａの長さＬ１よりも短くても構わない。

ここで、流路部材101，102の側壁部２のセラミック材料としては、アルミナ、ジルコニア、ムライト、炭化硅素、窒化珪素、窒化アルミニウムやこれらの複合材料でもよい。また、蓋体部１および底板部３は、側壁部２と同じセラミックでもよいが、他に、銅系またアルミニウム系の金属や、耐熱性と耐食性に富むＰＰＳ（ポリフェニレンスファイド）やＰＥＥＫ（ポリエーテルケトン）を用いることもできる。

蓋体部１および底板部３が金属材料であるときには、側壁部２との接合は、金属ロウ付けや螺旋留め等により接合、固定すればよい。

特に、蓋体部１がセラミック材料であれば、蓋体部１の上に直接、配線導体などの金属部材を形成することができるため、この金属部材上に半導体素子を実装でき、部品点数の削減ができるとともに、部品の接合部が少なくできる分、接合部における熱抵抗を低減でき熱交換効率を高めることができる。

図３は、本実施形態の流路部材の他の一例を示す、（ａ）は流体の流れに直交する方向の流路ならびに積層体からなる側壁部の部分断面図であり、（ｂ）は（ａ）の点線で囲んだＤ部を拡大した断面図である。なお、（ｂ）において、部材６ａを積層した接合部と内側壁２ａとの間に架かる波線で記載した三角形は、流路４側に開口した隙間10の仮想図である。なお、図１および図２の流路部材101，102は、側壁部２が単層または複層のいずれも含むものとする。

本実施形態の流路部材101，102は、側壁部２が複数の部材６ａを積層した積層体６からなるとともに、それぞれの部材６ａ間の少なくとも一部において、側壁部２の流路面である内側壁２ａに流路４とつながる隙間10を有していないことから、流体７の圧力を高めたときでも、隙間10が起点となって流路４が破壊することを抑制できる。

公知のレーザ加工やプレス成型等により個々の部材を加工すると、必然的に加工した端面にはＣ面やＲ面がつき、これらの部材を積層すると、部材の接合部には隙間10が発生するものであるが、本実施形態の流路部材は、この問題を解決するものである。

特に、複数の流路４を有している場合には、隣り合う流路４間の側壁部２の厚みが薄くなる傾向があるために、隙間10があると側壁部が破壊するおそれがあったが、本実施形態の流路部材101，102では、側壁部２の破壊のおそれを少なくできる。

なお、側壁部２の流路面である内側壁２ａに流路４とつながる隙間10を有していないとは、実質的に隙間10がないことであり、セラミックの粒子サイズレベルの脱粒やボイドなどによる凹部を除くものとし、隙間10の奥行きｄが15μｍ以下は隙間10とみなさないものとする。

そして、流路４を断面視したときに、内側壁２ａの部材６ａ間の接合部には、流路４面とつながる隙間10が実質的に存在しないのである。

また、流路４を構成する内側壁２ａの部材６ａの積層方向のずれによる段差があると、段差のコーナー部が起点となって流体７の圧力によって流路４の破壊につながるおそれがあるため、積層方向のずれによる段差がないことが好ましい。

図４は、本実施形態の熱交換器の一例を示し、本実施形態の流路部材における蓋体部の上に金属部材を設けた熱交換器の斜視図である。

図４に示す本実施形態の熱交換器201は、流路部材101，102の蓋体部１の上に金属部材202を設けていることから、熱交換効率の高い熱交換器201とすることができる。なお、図
示していないが、蓋体部１の内部に金属部材を設けることもできる。

ここで、熱交換器201に設けられる金属部材202は、配線導体であれば、厚膜や薄膜の印刷および蒸着によるものやメッキ法によるものや金属板の接合によるもの等の何れでもよい。また、金属部材202上に別の流体が流れる流路部材を接合してもよく、この場合には
他の流体と効果的に熱交換することができる。

特に、流路部材101，102の蓋体部１が絶縁性の高いセラミックからなる場合であれば、蓋体部１の上に直接、金属板をロウ付けしエッチングする、あるいは、厚膜印刷などにより配線層や電極となる金属部材201を形成できるため、流路部材101，102の流路４を流れ
る流体７と金属部材202との間の熱が伝わる経路の部材数を少なくできるので、熱交換効
率を向上できるとともにコストの低減も図ることができる。

図５は、本実施形態の半導体装置の一例を示し、本実施形態の熱交換器に半導体素子が実装された半導体装置の斜視図である。

図５に示す本実施形態の半導体装置301は、本実施形態の流路部材101,102の蓋体部１の上に金属部材202を接合した熱交換器201を用いて、熱交換器201の金属部材202の上に半導体素子302が実装されている。それにより、半導体素子302を効果的に冷却することができ、熱交換効率が高い半導体装置301とすることができる。あわせて、流路４の破壊の発生
が少ないことから、長期信頼性の向上した半導体装置301とすることもできる。

また、熱交換器201を構成する流路部材101，102の蓋体部１が絶縁性の高いセラミック
からなる場合であれば、蓋体部１の上に厚膜印刷等によって金属部材202である配線層を
直接形成して焼成する方法や、あるいは、金属板をロウ付けにより直接接合しエッチングすることにより金属部材202である配線層を形成し、この配線層に半導体素子302を載置し電気的に接続することにより半導体装置301を作製でき、流路部材101，102と配線層との
間に電気的な絶縁物を介する必要がないことから部品点数も削減でき、かつ、半導体素子21の冷却効率も向上できる。

そして、この半導体装置301は、車載用のＬＥＤヘッドライトや、また、ＰＣＵなどの
半導体モジュールや直流高電圧電源装置およびスイッチング装置など作動時に高熱を発する装置として有用である。

図６に示す本実施形態の半導体製造装置401は、本実施形態の流路部材101，102の蓋体
部１の上に金属部材202を接合した熱交換器201を用いてなる半導体製造装置401であって
、金属部材202が半導体ウエハ402を吸着するための電極403となっている。なお図示して
いないが、電極403と半導体ウエハとの間には、絶縁材料からなる誘電体層を設けてあり
、電極403に電圧を印加すると、半導体ウエハ402と誘電体層との間にクーロン力やジョンソン・ラーベック力などの静電吸着力を発生させて、半導体ウエハ402を吸着・保持でき
るようになっている。

例えば、半導体製造装置401のひとつであるプラズマ処理装置406であれば、熱交換器201の金属部材202は半導体ウエハ402を処理するための電極兼テーブル403として利用でき、電極を電源404と接続し、流路部材101，102の供給口８にパイプ405から流体７を流し、また、排出口９と接続したパイプ405から流体７を排出することにより、プラズマ処理する
際に高温となる電極兼テーブル403を冷却し、安定した温度に維持できる。それにより、
半導体ウエハ402の温度も制御されることから、寸法精度の高い加工ができる。なお、本
実施形態の半導体製造装置401は、プラズマ処理装置406の他に、スパッタ装置、レジスト塗布装置、ＣＶＤ装置等やエッチング処理装置として用いることができる。

以下に、本実施形態の流路部材101，102の製造方法を図７および図８を用いて説明する。なお、流路部材101，102の蓋体部１，側壁部２および底板部３のいずれもセラミックで作製される場合について説明する。

そして、この半導体製造装置401を図６に示すプラズマ処理装置406として用いた場合には、熱交換器201の金属部材202をプラズマを発生させるための下部電極403としても利用
でき、処理室409の中の上部に設けられたアンテナ電極407との間に電圧を印加することで、電極403，407間にプラズマを発生させることができ、誘電体層上に吸着・保持した半導体ウエハ402に対してプラズマを当てることができるようになっている。そして、流路部
材101，102に流体７を供給口８に供給パイプ405から流し、また、排出口９および排出パ
イプ405から排出することにより、プラズマ処理する際に高温となる下部電極403を冷却し、安定した温度に維持できる。このことにより、半導体ウエハ402の温度も制御されるこ
とから、寸法精度の高い加工ができる。また、図６では、半導体製造装置401の金属部材202を複数に分割し、一方の電極と他方の電極からなる双極型の電極403としても構わない
。さらに、金属部材202は流路部材101，102の蓋体部１の内部に設けてあっても構わない
。

また、本実施形態の半導体製造装置401は、プラズマ処理装置406の他に、スパッタ装置、レジスト塗布装置、ＣＶＤ装置等としても用いることができ、上述したプラズマ処理装置406と同様に熱交換器201の金属部材202を電極として、また、半導体ウエハ402の載置用のテーブルとして利用することにより半導体ウエハ402の過度な温度上昇を抑制できる。

図７は、本実施形態の流路部材の製造方法の一例を示す工程フロー図であり、図８は、本実施形態の流路部材の製造方法の一例を示し、（ａ）〜（ｇ）は図７で示す各工程における加工品の斜視図であり、（ｈ）は（ｄ）のセラミックグリーンシートに貫通孔を形成するときの部分的に拡大した断面図である。

はじめに、図７のＡ１および図８（ａ）に示すように、側壁部となる成形体の作製工程として、公知のセラミックスラリーを用いるドクターブレード法や、セラミック粉末を用いてロールコンパクション法によりテープ状とし、打ち抜き成型やレーザ加工等により所定の板状体を成形して、セラミックグリーンシート15を準備する。

つぎに、図７のＡ２および図８（ｂ）に示すように、セラミックグリーンシート15を積層、加圧することにより複数の部材６ａの積層体６を作製する。なお複数の部材６ａを積層するにあたっては、複数の部材６ａの積層面に、セラミックグリーンシート15を準備するときに用いたセラミックの泥漿とほぼ同一の成分からなる泥漿を塗布し、部材６ａを積層したあとに、部材６ａの接合面全体に、満遍なく加圧力がかかるようにして加圧する。

つぎに、図７のＡ３および図８（ｃ）に示すように、セラミックグリーンシート15の積層体６の厚みｔ方向に貫通孔16ａを作製する。なお、この貫通孔16ａは、後で所定の流路４となる貫通孔16を形成するためのいわば予備孔であり、キリやドリルまたはレーザ加工やプレス成型などで貫通孔16ａを作製すればよい。

つぎに、図７のＡ４および図８（ｄ）で示すように、上記工程において設けた貫通孔16ａに帯鋸盤またはワイヤーカッティングマシンに備えられた帯鋸18またはワイヤー19のいずれかを通し、帯鋸18またはワイヤー19をセラミックグリーンシート15の積層体６の厚みｔ方向に回転運動または往復運動させ、かつ、セラミックグリーンシート15の幅方向に沿って動かすことにより、図８（ｅ）に示す流体７が流れる流路４となる貫通孔16が形成された積層体６を作製する。

なお、帯鋸18とは俗称バンドソーを指し、通常は炭素鋼やステンレス等からなるエンドレスの薄厚の板にダイヤモンドなどの固定砥粒を備えたものであり、刃先形状は鋸状のセグメントタイプから固定砥粒が連続する連続タイプまであり、適宜選択して用いることができる。

また、ワイヤー19とは俗称ワイヤソーに用いるもので、通常は炭素鋼等からなるエンドレスの糸状のワイヤー19にノズルによりダイヤモンド等の砥粒を含有する泥漿を吹き付ける遊離砥粒や、あるいは、同様の砥粒を備えた固定砥粒などを用いることができる。
ここで、帯鋸18またはワイヤー19の進行速度は、セラミックグリーンシート15が柔らかいため、アルミニウム板や銅板の加工時の速度よりも早くしても構わない。

つぎに、図７のＢおよび図８（ｆ）に示すように、流路となる貫通孔16を設けた積層体
６に、蓋体部１および底板部３を積層、加圧して、成形体101’を作製する。なお、蓋体
部１および底板部３が側壁部２と同一のセラミックから作製する場合には、図７のＡ１の工程において、同様に準備したセラミックグリーンシート15に必要により流体７の供給口８および排出口９となる孔加工を施した上で接合面に泥漿を塗布し、それぞれを積層した後に加圧することによって、成形体101’を作製することができる。

つぎに、図７のＣに示すように、上記工程にて得られた成形体101’を焼成する。成形
体101’の焼成工程は、公知のトンネル式連続炉やバッチ式炉などによりアルミナセラミ
ックであれば、最高温度が1400〜1600℃程度で焼成すればよい。それにより、図８（ｇ）に示す本実施形態の流路部材101，102を作製することができる。さらには、上述の方法にて作製することにより、それぞれの部材６ａ間の少なくとも一部において、側壁部２の流路面に流路４とつながる隙間を有していない流路部材を容易に作製することができる。

従来の製造方法であれば、プレス成型やレーザ加工方法などによりセラミックグリーンシート15に貫通孔16を形成し部材６ａを作製したあと、この部材６ａを複数積層した積層体６においては、積層体６の貫通孔16の内部には、部材６ａの接合部に隙間が発生してしまうが、本実施形態の製造方法であれば、複数の部材６ａを積層、加圧して接合した積層体６に流路４となる貫通孔16を形成することから、隙間の発生をなくすことができる。

ここで、本実施形態の流路部材101，102の流路４を構成する内側壁２ａに、流体の流れる方向および流体の流れる方向と直交する方向に沿って伸びる凸部５ａ，５ｂのそれぞれを有し、流体の流れる方向における凸部５ａの高さｈ１が、流体の流れる方向と直交する方向における凸部５ｂの高さｈ２よりも高くする製造方法を、図８（ｄ）と（ｈ）を用いて説明する。

まず、側壁部２となるセラミックグリーンシート15の積層体６を、帯鋸盤またはワイヤーカッティングマシンに備えられた加工用のテーブル20に載置し、つぎに、予備孔となる貫通孔16ａに、帯鋸18またはワイヤー19を通す。

つぎに、テーブル20の下部または積層体６の上部に、帯鋸18またはワイヤー19の振動を規制するための振れ幅規制部材21を取付け、帯鋸18またはワイヤー19の振れ幅ｒを設定する。なお、図８（ｄ）においては、テーブル20の下部に振れ幅規制部材21を取付けた例を示している。

この、振れ幅ｒの設定を広げることによって、セラミックグリーンシート15の厚みｔに直交する方向における凸部５ａの高さｈ１を、セラミックグリーンシート15の厚みｔの方向における凸部５ｂの高さｈ２よりも高くすることができる。

つまり、セラミックグリーンシート15の厚みｔに直交する方向における凸部５ａの高さｈ１は、振れ幅ｒを大きくするに伴って高くなるとともに、振れ幅ｒが大きいために、セラミックグリーンシート15を切断するときに発生するセラミックの切断屑が、セラミックグリーンシート15の厚みｔ方向に進行する帯鋸18またはワイヤー19によって運ばれ貫通孔16の中に付着することを抑制できる。それにより、高さのある凸部５ｂがセラミックグリーンシート15の厚みｔの方向には形成されにくくなり、セラミックグリーンシート15の厚みｔに直交する方向における凸部５ａの高さｈ１を、セラミックグリーンシート15の厚みｔの方向における凸部５ｂの高さｈ２よりも高くすることができる。

なお、より厳密な凸部５ａの高さを設定し、また、凸部５ｂの高さを低くするときには、帯鋸18であれば砥粒が連続して固着された連続刃を用い、またワイヤー19であれば固定砥粒の砥粒の高さがばらつきの少ないものを用いればよい。

さらに、材料がセラミックであるときは、焼成前であるセラミックグリーンシート15に加工することが、加工効率が高く望ましいが、焼成後のセラミック焼結体であっても、帯鋸18またはワイヤー19、さらには、超音波ドリル加工で加工することもできる。

上述の製造方法により、流体の流れる方向における凸部５ａの高さｈ１が、流体の流れる方向と直交する方向における凸部５ｂの高さｈ２よりも高い、本実施形態の流路部材101，102を容易に作製することができる。

101，102：流路部材
101’：成形体
１：蓋体部
２：側壁部、２ａ：内側壁
３：底板部
４：流路
５：凸部、５ａ：流体の流れる方向における凸部、５ｂ：流体の流れる方向と直交する方向における凸部
６：積層体、６ａ：部材
７：流体
８：供給口
９：排出口
10：隙間
15：セラミックグリーンシート
16，16ａ：貫通孔
18：帯鋸
19：ワイヤー
20：テーブル
21：振れ幅規制部材
201：熱交換器
202：金属部材
301：半導体装置
302：半導体素子
401：半導体製造装置
402：半導体ウエハ
403：テーブル

Claims (6)

1. 蓋体部と側壁部と底板部とを備え、内部に流体が流れる流路を有し、少なくとも前記側壁部がセラミックからなるとともに、前記側壁部の前記流路面が、前記流体の流れる方向および前記流体の流れる方向と直交する方向に沿って伸びる凸部のそれぞれを有し、前記流体の流れる方向における凸部の高さが、前記流体の流れる方向と直交する方向における凸部の高さよりも高いことを特徴とする流路部材。
2. 前記側壁部が複数の部材を積層した積層体からなるとともに、それぞれの前記部材間の少なくとも一部において、前記側壁部の前記流路面に前記流路とつながる隙間を有していないことを特徴とする請求項１に記載の流路部材。
3. 請求項１または請求項２に記載の流路部材の前記蓋体部の上または内部に金属部材が設けられていることを特徴とする熱交換器。
4. 請求項３に記載の熱交換器を用いてなり、前記金属部材が前記蓋体部の上に設けられており、かつ前記金属部材の上に半導体素子が実装されていることを特徴とする半導体装置。
5. 請求項３に記載の熱交換器を備えた半導体製造装置であって、前記金属部材が半導体ウエハを吸着するための電極であることを特徴とする半導体製造装置。
6. 請求項１に記載の流路部材の製造方法であって、
   前記側壁部となるセラミックグリーンシートを準備する工程と、
   該セラミックグリーンシートの厚み方向に貫通孔を作製する工程と、
   該貫通孔に、帯鋸盤またはワイヤーカッティングマシンに備えられた帯鋸またはワイヤーのいずれかを通し、前記帯鋸または前記ワイヤーを前記セラミックグリーンシートの厚み方向に回転運動または往復運動させ、かつ前記セラミックグリーンシートの幅方向に沿って動かすことにより、流体が流れる流路となる貫通孔を作製する工程と、
   該流体が流れる流路となる貫通孔が作製された前記セラミックグリーンシートを焼成する工程とを有するとともに、
   前記流体が流れる流路となる貫通孔を作製する工程において、前記帯鋸または前記ワイヤーの前記セラミックグリーンシートの幅方向における振れ幅を調整することにより前記セラミックグリーンシートの厚みに直交する方向における凸部の高さを、前記セラミックグリーンシートの厚みの方向における凸部の高さよりも高くすることを特徴とする流路部材の製造方法。
   

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