JP2015511892A - 微細構造部品および該微細構造部品を製造するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、流体を導くための微細構造部品、および該微細構造部品を製造するための方法に関する。該方法では、シート（１１０）を、プロファイルロール対（１００）の中を通し、かつ微細構造化し、そして、波形プロファイル（２２１）を幅方向（Ｂ）に発生させ、シート（１１０）から、微細構造化されたプレート（２１２，２１６）を一定長に切断し、はんだ(２２０)を、構造化されていないプレート（２１０，２１４，２１８）に塗布させ、微細構造化されたプレート（２１２，２１６）および構造化されていないプレート（２１０，２１４，２１８）を組み合わせてスタック（２００）を形成し、および該スタック（２００，４００）を真空ろう付けによって結合する。微細構造部品は、交互に積み重ねられた微細構造化されたプレート（２１２，２１６）および構造化されていないプレート（２１０，２１４，２１８）を有する。微細構造化されたプレート（２１２，２１６）は、各々の頂点領域に溝状の凹部（２２６）を有する波形プロファイル(２２１)を具備し、はんだ接合部が、微細構造化されたプレートと、構造化されていないプレートとの間にあって、溝状の凹部（２２６）を満たし、プレートの間には、流体導管（２３０、２３２）が形成されており、該流体導管は、夫々、微細構造化されたプレート（２１２，２１６）の第１の表面と、構造化されていないプレート（２１０，２１４，２１８）の第２の表面と、によって、周方向に区画されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、流体を導くための積層型の微細構造部品、特に微小流体の積層型反応器または積層型熱交換器、および微細構造部品を製造するための方法に関する。

積層型の微細構造部品は、構造化されたプレートまたはシートのスタックから組み立てられているマイクロリアクタ、マイクロミキサ、マイクロ熱交換器を意味する。組み立てられた状態では、微細構造に起因して、プレートに、非常に微細な流路または一般的な流体導管が形成される。流路または流体導管の横断面は、少なくとも部分的に、流れ方向に直角の方向で、約10平方ミリメートルまたはそれ未満である。

このような微細構造部品は、例えば特許文献１に記載されている。ここに記載された要件、すなわち、流体導管の間におけるおよび周囲に対する、微細構造部品の内部および外部の密閉、高い耐圧性、耐食性、耐熱性および幾何学的に正確に定められた流路は、適切に記載されている。この公報は、このことを前提として、積み重ねられたプレートの接合技術に関する。これらのプレートを結合するためには、はんだ付け方法が好ましい。この方法で、個々の構成層の接合面上へは、まずバリア層を塗布し、続いてはんだ層を塗布し、好ましくはスクリーン印刷によって、印刷し、続いて、準備された構成層を積み上げ、かつ、熱の作用下で、互いにはんだ付けする。拡散バリア層の使用によって、はんだ層とプレート材料との間の、高い圧力下での密閉の低下の原因とされる望ましくない相互作用を、回避することが意図されている。結果として、公報は、積層されたプレートの間の結合部の耐久性の向上に関する。微細構造体を製造するための方法は、この公報には議論されていない。

特許文献２は、同様に、前提部分に係わる微細構造部品に関する。ここでも、特に、真空はんだ付けを、補強された接合方法と呼ぶ。前記公報にあるように、スタックを、構造化されたプレートから形成する。これらのプレートの間に、はんだ層を、別個の箔の形態で、粉末の塗布されたペーストの形態で、あるいはプレート上に電着された層の形態で塗布する。構造化方法としては、個々の構造化されたプレートのエッチング、フライス加工、エンボス加工、打ち抜きまたはワイヤカットを挙げる。

波形の構造物の、シートへのエンボス加工は、例えば特許文献３に記載されている。このエンボス方法および前記構造化方法は、非常に高価であり、従って、大量生産のための標準として適切であるのは極めて限定されている。

EP1 415 748 B1 DE 198 01 374 C1 DE 101 08 469 B4

工業的な大量生産を可能にする、積層型の微細構造部品および微細構造部品を製造するための方法を提供するという課題が、本発明の基礎になっている。

上記課題は、本発明により、請求項１に記載の特徴を有する方法、および請求項９の特徴を有する微細構造部品によって解決される。有利な実施の形態は、従属請求項の主題である。

積層型の微細構造部品、特に微小流体の積層型反応器または熱交換器を製造するための本発明に係わる方法は、以下の工程、すなわち、
−シートを、プロファイルロール対の、幅方向を定めるギャップの中を通し、かつ微細構造化し、そして、波形プロファイルを幅方向に、すなわち圧延方向に対し横方向に発生させること、
−微細構造化されたシートから、微細構造化されたプレートを一定長に切断すること、
−はんだを、好ましくはスクリーン印刷によって、構造化されていないプレートに塗布すること、
−微細構造化されたプレートおよび構造化されていないプレートを組み合わせてスタックを形成すること、および、
−該スタックを真空ろう付けによって結合すること、
を提案する。

微細構造化されたプレートおよび構造化されていないプレート（製造による凹凸を除いて実質的に平らな表面を有するプレートを、構造化されていないと呼ぶ）を交互に積層することによって、微細構造化されたプレートの両面で、しかも微細構造化されたプレートの表面と、夫々隣接した構造化されないプレートの隣接する表面との間に、流体導管または流路が形成される。

知られた製造方法と比較しての本発明の方法の著しい差は、構造化の工程にある。波形プロファイル、すなわち、シートの上面および下面を交互に構造化した物の作成は、流体の使用のための微細構造化された部品の製造の分野で周知ではない。何故ならば、これらの部品を十分な精度で製造することにこれまで成功しなかったからである。

巨視的に視た熱交換器または内燃機関のための排気ガスフィルタまたはサイレンサのような他の使用に関して、一見類似の方法が、例えばUS2001/0021462 A1から公知である。この公報によれば、波形に構造化されたシートおよび構造化されていないシートを共に巻きつけて円筒状のモノリスを形成する。その目的は。構造化されたシート用ウェブおよび構造化されていないシート用ウェブが径方向に交互に生じるためである。できる限り正確に定められた大きな流れ横断面を保証するために、この公報は、構造化されたシートを２つの連続的な成形工程で形成することを提案する。まず、第１の圧延工程では、丸みを帯びた波頭部および波底部を有するほぼ正弦波状の波形構造物を形成し、次に、波頭部および波底部を第２の圧延工程で、山形に形成される三角形状の溝へと成形する。成形方法は、曲げ加工方法、より正確には、波形曲げである。この方法では、シートは、圧延方向または長手方向に、波形構造を得る。

同じ成形法は、DE 31 26 948 A1に記載の平らな複合材料の製造の際にも使用される。この方法では、第１のシート用ウェブを、２つの噛みあうプロファイルロールの間で成形し、かつ、少なくとも１つの第２の平坦なシート用ウェブと連続的に纏め、かつ結合する。その代わりに、この公報は、シート用ウェブを、まず両面に、はんだコーティングで被覆し、その後、プロファイルを作り、かつ一定長に切断することを提案する。プロファイルが作られたシート用ウェブ部分を、夫々、２つの平坦なシート用ウェブ部分の間に積み重ね、かつ真空中に圧力下ではんだ付けする。

実施は、この方法が、微小流体の用途のために微細構造部品を製造することに十分な精度で転用されないことを示した。問題は、波形プロファイルの寸法安定性の欠如から、構造化されたシートおよびプレートの平面度の欠如までに及ぶ。両方の事柄は、必要な精度が、後続の接合工程では保証されていないことをもたらす。

本発明も、シートを圧延工程において連続的に製造することを意図する。しかし、本発明は、前記知られた構造化方法またはプロファイル加工方法とからは、波形プロファイルが、幅方向に、すなわち圧延方向に対し横方向に製造されることによって区別される。このことは、圧延成形と似てはいるが、純粋な曲げ成形ではなく、主に、エンボス加工、従って引張り成形工程である。この工程中に、シート材料が流れる。この方法も基本的には知られている。AT 187078Bを参照されたい。この公報は、波形シートを製造するための方法を開示する。この方法では、平坦なシートを全幅で、メタルを引っ張ることによってただ１つの作業工程でシートに波形を形成する溝付ロールの間に挿入する。シートの材料横断面は、この種の成形の際には、減少する。この事実は、微細構造の高い寸法安定性のみでなく、驚くべきことに、シートの優れた平面度を保証する。更に、シートが有利にも自らの全幅に亘って１回の通過でプロファイル加工されることは平面度に寄与する。平面度を、必要な場合には、後続の矯正工程によって一層改善することができる。しかし、いずれの場合にも、既に構造化後の優れた平面度は、重要な改善である。何故ならば、知られている波形曲げ方法（Wellbiegeverfahren）によって製造される平坦でないプロファイルシートは、ひずみ矯正の際に高い成形性を引き起こすが、同様に、波形プロファイルの構造精度を損なうからである。平面度および寸法安定性の改善によって、非常に少ないはんだを用いて、複数の積層したプレートの間の安定的な結合、流体導管の横断面従ってまた全体的に高い加工信頼性を達成することができる。

本発明により用いられる構造化方法の他の利点は、さほどの切りくずが生じることなく、微細構造化されたシートまたはストリップから任意の長さのプレートを一定長に切断するために、波形プロファイルを、ほとんど無限の長さに亘って製造することができることである。必要に応じて、真っすぐな切れ刃によって、長手方向に対し垂直にまたは斜めの角度で、あるいは真っすぐでない切れ刃によって一定長に切断することができる。特に、長さの異なる２つ以上のプレートを、同じシートから、簡単な切断動作によって製造することができる。すべてのプレートを、これらの理由から、ただ１つの圧延工程によって製造することができる。

構造化されていないプレートへのはんだの塗布を、例えば、コーティングまたは印刷によって、好ましくはスクリーン印刷によって、構造化されたはんだ箔を塗布することによって行なう。

波形プロファイルを周期的に構造化することは好ましい。

構造化の際には、シートに、構造化の際にシートを幅方向に固定するために設けられている補助構造を備えることは好ましい。

シートを、プロファイルロール対のロールの間での構造化の最中に、追加の補助構造の導入によって、例えば均一な正弦プロファイルと比較して、より安全に保つことができる。それ故に、成形の最中に、シートの幅の減少が全然記録されていないか、あるいは少なくとも著しい幅の減少が記録されない。このことは、成形が主に引張り成形によってなされることを保証する。このことは、成形の精度、従ってまた再度、構造化されたシートおよびプレートの寸法安定性および平面度を改善する。補助構造が微細流体に関して機能的な構造体にとって必要であるよりも小さい曲げ半径を有することは好ましい。半径が小さければ、一層大きな摩擦が引き起こされる。従って、シートの幅方向の移動が減少される。

シートが、構造化の最中に、夫々頂点領域で溝状の凹部を有する、長手方向または圧延方向に延びる波頭部および波底部を得ることは特に好ましい。

溝状の凹部とは、全体的構造の波頭部および波底部の頂点において波形プロファイルを重ねる長手方向に延びている凹部を意味する。その結果、波頭部は、内側にすなわち中心線に向いた局所的な最小値を有し、あるいは波底部は、内側にすなわち中心線に向いた局所的な最大値を有する。

溝状の凹部が、隣り合った構造化されていないプレートの、隣接する表面と共に、キャビティを形成し、該キャビティには、はんだが真空ろう付けの際に集まることは好ましい。

構造体は、本発明に係わる構造化方法によって、かように、接合方法の要件に適合されている。この場合、溝状の凹部のプロファイル形状が、以下のように、すなわち、凹部が、重ねられた波形プロファイル（基本構造も）と比較して、平らであり、つまり、特に、該基本構造（diese）よりも少ない最大傾斜を有するように、十分な精度で構成されていることは好ましい。このことは、液状はんだが、そこでより高い毛管力により、凹部と、隣り合った構造化されていないプレートの隣接する表面との間のギャップに集まるが、重ねられた波形プロファイルと、隣り合った構造化されていないプレートの、隣接する表面との間のギャップにはそれほど集まらないことを保証する。

更に、驚くべきことに、凹部が、同時に、シートを成形工程または構造化の際に幅方向に固定する上記意味での補助構造であることが明らかになった。同じ基本構造の、しかし溝状の凹部を有しないシートとの比較では、凹部を有するシートは、成形の際に、かなりより少ない幅の減少、従ってまた、微細構造の著しくより高い寸法安定性および平面度を得る。この効果は、基本構造の半径よりも小さい半径を有する夫々２つの波頭部および波底部が生じるように、凹部が基本構造の各々の波頭部および各々の波底部を分離することに起因する。成形の際には、曲げ半径が小さいほど、一層大きな摩擦が引き起こされる。更に、凹部が補助構造として効果的であるのは、凹部がシートの全幅に亘って、基本構造の周期をもって繰り返されるからでもある。

凹部は、従って、成形の際の補助構造としての、および複数のプレートを結合する際にはんだを受けるためのキャビティとしての二重機能を満たす。

できる限りはんだなしの流体導管に関して真空ろう付けの結果を改善するために、はんだを、平行なストリップの形態で、構造化されていないプレート上に局所的に塗布または印刷することは好ましい。複数の平行なストリップの間隔は、波頭部の間隔または波底部の間隔に、あるいは、周期的な波形構造の場合には、波形構造の周期に対応する。

微細構造化されたプレートを、構造化されていないプレートと上面で組み合わせるべきか、または下面で組み合わせるべきかに応じて、構造化されたプレートの波頭部および／または波底部を、組立の際に、構造化されていないプレートのはんだストリップと一致させる。スタックが複数の交互に積層された微細構造化されたプレートおよび構造化されていないプレートから形成され、かつ、微細構造化されたプレートの波形プロファイルが対称的であるとき、一側の隣り合った構造化されていないプレートの、隣接する表面上のはんだストリップは、他側の隣り合った構造化されていないプレートの、隣接する表面上のはんだストリップに対し、半波長分ずれて塗布される。

はんだを波形構造に適応したストリップに局所的に塗布または印刷することによって、はんだは、プレートを固定しかつ密閉するために必要である場合にのみ、最初から存在する。更に、はんだが、圧力安定的な固定または密閉のために必要な量に減少されているのは、はんだの体積を、はんだストリップの印刷の際に、該体積が溝状の凹部と、隣り合った構造化されていないプレートの、隣接する表面との間のキャビティの体積に実質的に対応するように、調整することによって、である。

このことによって保証されるのは、前記毛管現象との関連で、はんだの主要な量が、流路の領域に達せず、従って、流路の横断面は、不意にまたは無限定に狭くならないことである。わずかなはんだ部分は、ここでも、構造化されたプレートと、構造化されていないプレートとの間のギャップの最も狭い箇所に見出される。このことは、構造の安定性に有益であり、空所を形成するギャップが流体導管に生じないことを保証する。しかしながら、これらの空所（Raueme）は、比較的小さく、かつ、波形プロファイルの正確な形状の故に、正確に調整されることができる。

更に、上記課題は、交互に積み重ねられた微細構造化されたプレートおよび構造化されていないプレートを有する、流体を導くための積層型の微細構造部品によって解決される。微細構造化されたプレートは、各々の頂点領域に溝状の凹部を有する幅方向に連続する波頭部および波底部を備えた波形プロファイルを具備し、頂点領域では、はんだ接合部が、微細構造化されたプレートと、構造化されていないプレートとの間にあり、はんだは、溝状の凹部と、隣り合った構造化されていないプレートの、隣接する表面との間に形成されたキャビティを満たし、プレートの間には、流体導管が形成されており、該流体導管は、夫々、微細構造化されたプレートの表面と、隣り合った構造化されていないプレートの、隣接する表面と、によって、周方向に区画されている。

このことは、本発明を、一側で構造化されたプレートが、同一の方向づけで、すなわち、平らな下面を次のプレートの構造化された上面に向けた状態で、積層されてなる積層型の知られた微細構造部品から、実質的に区別し、かつ、安価な従ってまた量産に適した製造を可能にする。

また、周期的な波形プロファイルから始まることは好ましい。

微細構造部品には、波形プロファイルおよび長手方向における長さＬ_１を有する第１の微細構造化されたプレートと、波形プロファイルおよび長手方向における長さＬ_２を有する第２の微細構造化されたプレートとが、設けられていることは特に好ましい。第１の微細構造化されたプレートの長さＬ_１は、第２の微細構造化されたプレートの長さＬ_２よりも小さく、微細構造部品は、連続的に、構造化されていないプレートと、第２の微細構造化されたプレートと、構造化されていないプレートと、第１の微細構造化されたプレートと、を有する。

このことによって生じる、２つの構造化されたプレートの長さの差は、スタック内の交互に重なっている流体層のための、簡単に分離した接続可能性を提供するために役立つ。

第１の微細構造化されたプレートが、プレートの平面では、両側で、長手方向に、ストリップによって囲まれていることは好ましい。

従って、第２の微細構造化されたプレートは、プレートの平面で、フレームによって周辺に囲まれており、該フレームは、微細構造化されたプレートの両端面で、夫々、流体を、幅方向に、第２の微細構造化されたプレートと、２つの隣り合った構造化されていないプレートとの間に形成された流体導管へ分配するための分配構造体を形成する。

シートの微細構造化の工程を説明するためのプロファイルロール対の概略図を示す。 構造化されていないプレート、第１のおよび第２の微細構造化されたプレートからなる組み立てられたスタックを示す。 真空ろう付け後の図２に示すスンタックを示す。 構造化されていないプレートおよび微細構造化されたプレートと、ストリップと、フレームとからなるスタックの分解図を示す。 微細構造部品への他の接続可能性の斜視図を示す。

以下、本発明の更なる特徴および利点を、実施の形態に基づいて説明する。

図１には、本発明に係わる方法により微細構造化工程を実行するためのプロファイルロール対１００が示されている。ストリップ状のシートまたはバンド１１０は、図示しないリザーバから供給され、例えばコイルから繰り出され、かつ、プロファイルロール対１００のギャップを通過する。搬送方向または圧延方向は、シートの長手方向Ｌを定める。ここでは、シートは、微細構造、より正確には波形プロファイルを有し、長手方向に対し横方向に延びている幅方向または幅にＢが現れ、実質的にエンボス技術で備えられる。この目的のために、２つのエンボスロール１１２，１１４は、夫々、断面では波形プロファイルを生じさせる環状の凹凸を有する。２つのエンボスロールの一方は、いわばスタンプであり、他方は、スタンプのプロファイルの雌型を有するカウンターツールである。このことによって、シートの表面および裏面上に、同時に波形プロファイルが製造される。このことは、当該の成形過程を、エンボス方法と区別する。

図１が更に示すように、成形された物は、微細構造化されたシートの一方の縁部から他方の縁部へ延びている。何故ならば、２つのプロファイルロール１１２，１１４上のエンボス構造が、少なくとも、プロファイルロールに供給されたシートストリップの幅またはこのシートストリップのよりも大きい幅を有するからである。かくして微細構造化されたシートは、従って、既に成形によって、幅方向Ｂにおける最終的な寸法を得ることができる。シートを、自らの長手方向縁部（長手方向縁部は、長手方向Ｌに延びている縁部を意味する）に沿って、後で切断する必要はない。ここでも、成形工程による幅のわずかな減少を考慮せねばならない。しかし、この減少を、出発材料の幅の選択の際に考慮することができる。更に、このことによって、製造されるシートの非常に良好な平面度が得られる。他方、先細る波形プロファイルを有するシートストリップが幅方向における撓みの傾向を有することは明らかである。

シートの微細構造化に続く、微細構造化されたプレート１１６，１１８の一定長に切断する工程も、示唆されている。一定長の切断は、周知のように、ソーイングによって、または好ましくはレーザ切断によって行なうことができる。このことは、切断縁部に沿った微細構造を余り傷めない。微細構造化されたシート１１０からは、かようにして、異なった長さの微細構造化されたプレートを製造することができる。例えば、第１の構造化されたプレート１１６は、第２の微細構造化されたプレート１１８（Ｌ_２を参照せよ）よりも、長手方向Ｌにおいて小さな長さＬ_１を有することが示されている。

図２は、第１の構造化されていないプレート２１０と、第１の微細構造化されたプレート２１２と、第２の構造化されていないプレート２１４と、第２の微細構造化されたプレート２１６と、第３の構造化されていないプレート２１８とから構成されているスタック２００を示している。第１の、第２のおよび第３の構造化されていないプレート上には、夫々、複数のはんだストリップ２２０が、印刷されている。図２は、幅方向のプレートの横断面を示す。この横断面には、はんだストリップ２２０が、局所的に不連続な切断面として示されている。

微細構造化された第１のおよび第２のプレート２１２，２１６は、この図では、夫々、圧延方向に、すなわち図の平面に対し垂直に延びている波頭部２２２および波底部２２４を有する周期的な波形プロファイル２２１を具備する。このことについて言えるのは、波頭部および波底部が、波形プロファイルの対称に基づいて、方向によってのみ区別され、従って、波頭部と波底部との区別は、視線方向に依る。微細構造化されたプレート２１２，２１６の向きを変えると、波頭部は、波底部になり、波底部は波頭部になる。

更に図２で見ることができるのは、波頭部と波底部が、夫々、頂部領域で、波形プロファイルの中心面を示しかつ深さＴを有する溝状の凹部２２６を備えていることである。実際の波形プロファイルの各々の波頭部と各々の波底部は、かくして、夫々、重ねられた基本プロファイルの仮想の半径よりも夫々小さい半径Ｒを有する２つの等しく高い頂点を得る。溝状の凹部２２６と、夫々隣り合った複数の構造化されていないプレート２１０，２１４，２１８の、隣接する表面との間には、組立の際に、キャビティ２２８が形成される。図に示すように、溝状の凹部の側面は、重ねられた波形構造の側面よりも平坦に形成されている。各々の波頭部２２２および各々の波底部２２４は、隣り合った構造化されていないプレート２１０，２１４，２１８の夫々隣接する表面上の、関連のはんだストリップと一致してもよい。図２は、はんだ付け前の組み立てられたスタックを示す。

微細構造化されたプレート２１２，２１６と、夫々隣り合った構造化されていないプレート２１０，２１４，２１８の間で、かつ波頭部２２２の下方および波底部２２４の上方に囲まれたキャビティ２３０，２３２は、図の平面に対し垂直に延びている流体導管を形成する。夫々２つの隣り合った構造化されていないプレートの間に設けられたすべての並列な流体導管２３０，２３２は、図３から見て取れるように、流体面２３４，２３６を形成する。

微細構造化されたプレートの好ましい寸法は、以下の通りである。プレート材料の厚さ約０．１ないし０．２５ｍｍ、頂点の半径Ｒ＜０．５ｍｍ、基本プロファイルの波長２ないし４ｍｍおよび凹部の深さＴ０．３ないし０．６ｍｍ。

図３には、はんだ付け後の、同じスタック２００が示されている。図に示されるのは、はんだが、スタックへの垂直な圧力下で実行される真空ろう付けの際に、キャビティ２２８に集められ、かつ該キャビティを埋めることである。はんだのわずかな量しか、流体導管２３０，２３２の横断面部分に留まっていない。はんだ付けの際のはんだのこの分布は、一方では、はんだストリップ２２０の位置と、波頭部２２２および波底部２２４の位置との正確な一致によって基礎づけられる。他方では、溝状の凹部２２６の側面および液状はんだの表面張力が、この分布に（hierzu）寄与している。波形プロファイル２２１の側面は、比較的急である。その目的は、毛管現象は、ここでは、構造化されたプレート２１２，２１６と、構造化されていないプレート２１０，２１４，２１８との間の接触線の領域での余り広がらない濡れのみをもたらすためである。

図２および３に示したスタックは、本発明に係わる微細構造部品の部分のみを示す。上面および下面には、更なる微細構造化されたプレートおよび構造化されないプレートが、夫々交互の順番で接続している。夫々連続する微細構造化されたプレートを、半分の波長だけ側方にずらして設けることは好ましい。本発明に係わる微細構造部品は、典型的には、示したタイプの１０ないし数１００または１０００もの二重層を有する。

図４は、微細構造化されたプレートおよび構造化されていないプレートのスタック４００の分解斜視図を示す。一番下には、構造化されていないプレート４１０が示されており、該プレートの上には、はんだ層４１２が浮いているように示されている。この描写は、別のはんだ箔の印象を与える例示に役立つ。しかしまた、はんだ層４１２は、特に、構造化されていないプレート４１０への押圧によっても、プレートにしっかり結合されており、従って、図式と見なされることができる。

更に、はんだ層４１２のはんだによって、下にある構造化されていないプレート４１０に液密に接続されているフレーム４１４が示されている。フレーム４１４は、周囲に閉じられている。このフレームは、実質的に、長手方向に延びている２つの幅の広いほうのストリップ要素４１５と、該ストリップ要素に一体的に成形された端面状の幅の狭いほうのストリップ要素４１７とからなる。ストリップ要素４１５と４１７との間には、実質的に矩形の窓が形成されている。この窓へは、第２の微細構造化されたプレート４１６が挿入される。このプレートは、フレーム４１４によってぐるりと囲まれている。第２の微細構造化されたプレート４１６が長手方向に窓より短いことは好ましい。その目的は、微細構造化されたプレートの端面に、幅方向に開いた分配構造体を形成するためである。その中で、開いた分配構造体へ供給された流体は、幅方向に流体導管へ分配される。プレート４１４および微細構造化されたプレート４１６の面の上方には、他の構造化されていないプレート４２０があり、該プレートの下面にははんだ４１８が印刷されている。はんだは、第２の微細構造化されたプレート４１６の波頭部およびフレーム４１４のストリップ要素４１５，４１７と合同のパターンを形成する。組み合わせ後に、第２の微細構造化されたプレート４１６は、構造化されていないプレート４２０と、フレーム４１４と、構造化されていないプレート４１０との間で、はんだによってぐるりと液密かつ圧密に閉じ込められる。

構造化されていないプレート４２０の上面には、別の印刷されたはんだ層４２２がある。はんだ層のパターンは、該パターン上に設けられた部品の接触線と合同である。これらの部品は、複数のストリップ４２４と、これらのストリップ４２４の間に設けられた第１の微細構造化されたプレート４２６とを含む。ストリップ４２４は、両側で、長手方向Ｌに、第１の微細構造化されたプレート４２６の面に平行に、かつ該プレートの脇に設けられており、該プレートを囲む。第１の微細構造化されたプレート４２６は、長手方向Ｌに、第２の微細構造化されたプレート４１６よりも大きな面積を有する。その目的は、第１の微細構造化されたプレート４２６によって定められた流体層に位置している流体導管が、端面で開いているためである。

完全を期するために、第１の微細構造化されたプレート４２６の上方に、再度、はんだ層４２８が示されている。該はんだ層は、ここには図示しない他の構造化されていないプレートの下面に印刷されることが意図される。図示しない他の構造化されていないプレートは、一番下に図示した構造化されていないプレート４１０と同じである。図４に示したスタックは、冗長性をもって積み重ねた状態で、かつ上面および下面に設けられたエンドカバープレート５１０と共に、微細構造部品５００を、例えば微小流体反応器、熱交換器またはミキサを示す。

このことは、図５に示されている。第１の微細構造化されたプレート４２６によって特徴づけられる流体層は、既述のように、端面が開いている。その目的は、かように形成された微細構造部品５００の端面に流体を当てることができるためである。その目的のために、複数の接続フランジ５１２が、設けられている。該接続フランジは、ねじ締結体５２４によって微細構造部品５００に両側で固定され、かつ、シール５１６によって密閉されている。接続フランジ５１２の代わりに、同一のまたは異なるタイプの更なる微細構造部品５００も端面に直にフランジ接続されていてもよい。

第２の微細構造化されたプレート４１６によって定められた流体層は、典型的には、１つまたは複数の垂直の供給部５１８を介して、流入される。該供給部は、流体を、流体層の分配構造体へ側面から入れることができる。同様に、流体面は、反対側で、分配構造体および排出部５２０を介して空にされる。この流体層は、例えば、典型的には熱交換器における冷却媒体導管として使用され、かつ、一般的には、閉回路である。他方、第１の微細構造化されたプレート４２６によって定められる流体層の中を、冷却媒体または反応媒体が貫流する。

例示された微細構造部品５００のほかに、他の形態のプレートからなるスタック、特に、２つより多い異なる微細構造化されたプレートまたは複数の異なる構造化されていないプレート、フレーム要素またはストリップ要素からなるスタックを有する微細構造部品も、本発明に属する。これらのプレートは、基本的には、規則的または不規則的に繰り返されてまたは個別にもスタックの形態で生じる。前述の実施の形態における、微細構造化されたプレート１１６，１１８，２１２、２１６，４１６，４２６または構造化されていないプレート２１０，２１４，２１８，４１０，４２０の矩形の輪郭とは異なり、プレートは、他の輪郭を有してもよい。長手方向縁部が、製造上平行であることは好ましい。しかしながら、プレートは、異なって、長手方向Ｌに対し斜めに一定長に切断されていてもよい。特には、構造化されたプレートの非矩形の端面によって、流体が、端面ではなく、微細構造部品の端面に接続されたかまたはフランジ接続された供給部および排出部を介して、導かれてなる構造体を実現することができる。交互の流体層は、交互に斜めの端面を有する微細構造化されたプレートから形成されているとき、２つの流体を、異なる側から微細構造部品に横方向に接続されまたはフランジ接続された供給部および排出部を介して導くことができる。実際また、連続する流体層の流体導管が、例えば直角で交差してなる微細構造部品のいわゆる十字流の実施の形態も、本発明に属すると考えられる。

１００ プロファイルロール対
１１０ シートストリップ
１１２ プロファイルロール
１１４ プロファイルロール
１１６ 第１の微細構造化されたプレート
１１８ 第２の微細構造化されたプレート
２００ スタック
２１０ 構造化されていないプレート
２１２ 微細構造化されたプレート
２１４ 構造化されていないプレート
２１６ 微細構造化されたプレート
２１８ 構造化されていないプレート
２２０ はんだストリップ
２２１ 波形プロファイル
２２２ 波頭部
２２４ 波底部
２２６ 溝状の凹部
２２８ キャビティ
２３０ 流体導管
２３２ 流体導管
２３４ 流体面
２３６ 流体面
２３８ はんだ接合部
４００ スタック
４１０ 構造化されていないプレート
４１２ はんだ／はんだ付け面
４１４ フレーム
４１５ ストリップ要素
４１６ 第２の微細構造化されたプレート
４１７ ストリップ要素
４１８ はんだ／はんだ付け面
４２０ 構造化されていないプレート
４２２ はんだ／はんだ付け面
４２４ ストリップ
４２６ 第１の微細構造化されたプレート
４２８ はんだ／はんだ付け面
５００ 微細構造部品
５１２ 接続フランジ
５１４ ねじ締結体
５１６ シール
５１８ 供給部
５２０ 排出部
Ｂ 幅／幅方向
Ｌ 長さ／長手方向
Ｌ_１ 第１の微細構造化されたプレートの長さ
Ｌ_２ 第２の微細構造化されたプレートの長さ
Ｒ 頂点の半径
Ｔ 凹部の深さ。

Claims (14)

1. 微細構造部品（５００）を製造する方法であって、
   −シート（１１０）を、プロファイルロール対（１００）の、幅方向（Ｂ）を定めるギャップの中を通し、かつ微細構造化し、そして、波形プロファイル（２２１）を幅方向（Ｂ）に発生させ、
   −前記微細構造化されたシート（１１０）から、微細構造化されたプレート（１１６，１１８，２１２，２１６，４１６，４２６）を一定長に切断し、
   −はんだ（２２０，４１２，４１８，４２２，４２８）を、構造化されていないプレート（２１０，２１４，２１８，４１０，４２０）に塗布し、
   −前記微細構造化されたプレート（１１６，１１８，２１２，２１６，４１６，４２６）および前記構造化されていないプレート（２１０，２１４，２１８，４１０，４２０）を組み合わせてスタック（２００，４００）を形成し、および、
   −該スタック（２００，４００）を真空ろう付けによって結合する、
   微細構造部品（５００）を製造する方法。
2. 前記波形プロファイル（２２１）は周期的に構造化されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記シート（１１０）に、構造化の最中に、該シールを構造化の際に幅方向に固定するために設けられている補助構造を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記シート（１１０）は、構造化の最中に、夫々頂点領域で溝状の凹部（２２６）を有する、長手方向（Ｌ）に延びている波頭部（２２２）および波底部（２２４）を得ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記溝状の凹部（２２６）は、前記隣り合った構造化されていないプレート（２１０，２１４，２１８，４１０，４２０）の、隣接する表面と共に、キャビティ（２２８）を形成し、該キャビティには、はんだ（２２０，４１２，４１８，４２２，４２８）が、真空ろう付けの際に集まることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記はんだ（２２０，４１２，４１８，４２２，４２８）を、平行なストリップ（２２０）の形態で、前記構造化されていないプレート（２１０，２１４，２１８，４１０，４２０）上に、局所的に印刷し、前記ストリップの間隔は、前記波形プロファイル（２２１）の周期的に対応することを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記溝状の凹部（２２６）は、組立の際に、前記はんだストリップ（２２０）と合同することを特徴とする請求項５に関連の請求項６に記載の方法。
8. 前記はんだ（２２０，４１２，４１８，４２２，４２８）の体積を、前記はんだストリップ（２２０）の印刷の際に、該体積が前記キャビティ（２２８）の体積に実質的に対応するように、調整することを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記シート(１１０)を実質的にエンボス加工によって構造化することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
10. 交互に積み重ねられた微細構造化されたプレート（１１６，１１８，２１２，２１６，４１６，４２６）および構造化されていないプレート（２１０，２１４，２１８，４１０，４２０）を有する、流体を導くための微細構造部品（５００）であって、
    前記微細構造化されたプレート（１１６，１１８，２１２，２１６，４１６，４２６）は、幅方向（Ｂ）に、各々の頂点領域に溝状の凹部（２２６）を有する波形プロファイル(２２１)を具備し、
    前記頂点領域では、はんだ接合部（２３８）が、前記微細構造化されたプレートと、構造化されていないプレートとの間にあり、前記はんだ（２２０，２２１，４１２，４１８，４２２，４２８）は、前記溝状の凹部（２２６）と、前記隣り合った構造化されていないプレート（２１０，２１４，２１８，４１０，４２０）の、隣接する表面との間に形成されたキャビティ（２２８）を満たし、
    前記プレートの間には、流体導管（２３０、２３２）が形成されており、該流体導管は、夫々、前記微細構造化されたプレート（１１６，１１８，２１２，２１６，４１６，４２６）の表面と、前記隣り合った構造化されていないプレート（２１０，２１４，２１８，４１０，４２０）の、隣接する表面と、によって、周方向に区画されている、
    微細構造部品（５００）。
11. 前記波形プロファイル(２２１)は、周期的であることを特徴とする請求項１０に記載の微細構造部品（５００）。
12. 前記波形プロファイル(２２１)および長手方向（Ｌ）における長さＬ_１を有する第１の微細構造化されたプレート（４２６）と、前記波形プロファイル(２２１)および長手方向（Ｌ）における長さＬ_２を有する第２の微細構造化されたプレート（４１６）とが設けられており、前記第１の微細構造化されたプレート（４２６）の前記長さＬ_１は、前記第２の微細構造化されたプレート（４１６）の前記長さＬ_２よりも小さく、微細構造部品は、連続的に、構造化されていないプレート（４１０）と、第２の微細構造化されたプレート(４１６)と、構造化されていないプレート（４２０）と、第１の微細構造化されたプレート（４２６）と、を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の微細構造部品（５００）。
13. 前記第１の微細構造化されたプレート（４２６）は、プレートの平面では、両側で、長手方向（Ｌ）に、ストリップ（４２４）によって囲まれていることを特徴とする請求項１２に記載の微細構造部品（５００）。
14. 前記第２の微細構造化されたプレート（４１６）は、プレートの平面で、フレーム（４１４）によって周辺に囲まれており、該フレームは、前記第１の微細構造化されたプレート（４２６）の両端面で、夫々、流体を、幅方向（Ｂ）に、前記第２の微細構造化されたプレート（４１６）と、前記２つの隣接する構造化されていないプレート（４１０，４２０）との間に形成された流体導管（２３０、２３２）へ分配するための分配構造体を形成することを特徴とする請求項１２または１３に記載の微細構造部品（５００）。