JP2854309B2 - 微細構造体の製造方法 - Google Patents

微細構造体の製造方法

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JP2854309B2 JP50232388A JP50232388A JP2854309B2 JP 2854309 B2 JP2854309 B2 JP 2854309B2 JP 50232388 A JP50232388 A JP 50232388A JP 50232388 A JP50232388 A JP 50232388A JP 2854309 B2 JP2854309 B2 JP 2854309B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、相接近して並ぶ溝状の多数の貫通孔を備
えた微細構造体の製造方法に関する。
微細で内径を正確に設定された孔を有する熱交換器又
は他の構造体の製作のために、溝を備えた金属板を積層
することが知られている（ドイツ連邦共和国特許第3239
933号明細書参照）。比較的大きい溝は成形されたロー
ラを用いて加工できるが、比較的微細な溝はホトエッチ
ングにより設けられる。その際例えば0.5mmの厚さの銅
板の中に、0.3mmの深さで平均の幅が約0.68mmの溝がエ
ッチング加工される（ケミカル エンジニアリング リ
サーチ ディスクリプション（Chem.Eng.Res.Des.）第6
4巻、1986年７月、第295〜296ページ参照）。しかしな
がら、多くの利用目的のために、例えばヒートパイプの
場合のように、又は交換面当たり1500〜20000m/m3の非
常に大きい比伝熱面積を実現するために、はるかに微細
な構造体が要求される。またエッチング処理による溝の
壁は比較的粗い表面を有し、このことは流れ抵抗と堆積
の危険とを高める。
この発明は、全長にわたり一定に断面と良好な精度と
仕上げ度とを有する密に隣接した溝状の多数の貫通孔を
簡単な手段でかかる構造体の中に作ることができる微細
構造体の製造方法であって、貫通孔の断面形状と配置と
を広い限界内で自由に選ぶことができ、断面の形状精度
が１μｍの範囲にあり、隣接する貫通孔の最小の壁厚が
10μｍの範囲にあり、貫通孔の長さが1000μｍを超える
ような微細構造体の製造方法を提供することを目的とす
る。
この目的を達成するため、この発明によれば、形状精
度、寸法精度及び表面仕上げ度の良好な相接近して並ぶ
溝状の多数の貫通孔を備えた熱交換器、機械的微細フィ
ルタ又は光学的格子のような微細構造体の製造方法であ
って、切削可能な材料よりなる箔の表面上に、全長にわ
たって一定で自由に選定できる断面形状を備えた多数の
溝が成形ダイヤモンドを用いて切り込まれ、溝の切り込
み加工後に箔が断片に分断され、この分断された断片が
積層されて微細構造体を製造する方法において、溝を切
り込まれる箔を旋盤の円筒形のマンドレルの周囲に固定
し、箔の溝方向と直交する境界縁が固定装置を用いて円
筒形マンドレルの軸方向の凹所の中に押し込まれ、成形
ダイヤモンドを用いた微動送りによる溝の切り込み加工
後に箔を所望の長さと幅の断片に分断する。
この発明により、微細構造体中に成形ダイヤモンの研
磨に応じた良好な寸法精度により40μｍ以上の辺長を有
し円形又は方形又は十字スリット形の貫通孔を作ること
ができる。平滑な表面により堆積の危険が著しく低減さ
れる。表面の平均粗さは通常0.05μｍ以下である。
本発明により得られた微細構造体は50％を超える光学
的透明度で約20000〜40000m/m3の比表面積を有し、構造
体の奥行きは実際上自由に決定することができる。その
結果、多数の適用可能な分野が生じる。液体及び気体の
ための熱交換器に使用し得ることは既に述べたが、微小
部品の冷却又は加熱のためのヒートパイプもこれに含ま
れる。
別の適用分野は機械的な微細フィルタや光学的格子例
えばＸ線光保持箔である。
この発明によりμｍの範囲で正確に規定し得る断面形
を製作することが可能となったことにより、糸、素線な
どの製作の場合の新しい用途も開拓することがきる。そ
の具体的な例は紡糸ノズル板である。大きい比表面積に
基づき、この発明により製作された構造体は、触媒担体
として、又は微生物の支持面としても適している。
次にこの発明に基づく複数の実施例を図面により説明
する。
第１図は旋盤のマンドレル上に固定された加工中の箔
を示す。
第２図は積層された箔から成り方形の貫通孔を備えた
微細構造体を示す。
第３図は積層された箔から成り円形の貫通孔を備えた
微細構造体を示す。
第４図は十字スリット形の貫通孔を備えた微細構造体
を示す。
第5a図及び第5b図は直交流熱交換器としての微細構造
体を示す。
第６図は西洋梨形断面を有する貫通孔を備えた微細構
造体を示す。
第１図によれば、旋盤のマンドレルの周囲に金属箔１
が固定され、それにより成形ダイヤモンド4aを用いて微
動送り（矢印Ａ、Ｂ参照）により次々に溝３を切り込む
ことができる。箔１はその境界縁５で重なって例えば溶
接により相互に結合され、その際溶接の範囲は固定装置
７により旋盤のマンドレル２の凹所６の中に押し込ま
れ、固定装置７もこの凹所６の内部にある。
溝３の切り込み加工後に、箔１は所望の長さと幅を有
し望ましくは方形の断片に分断される。第２図に示すよ
うにこの断片13は積層により所望の微細構造体15aを構
成し、この微細構造体では貫通孔14aが例えば20μｍ以
上の辺長と約15μｍの壁厚とを備えた方形の溝から成
る。それにより断面積cm2当たり10000個を超える数の溝
が得られる。
第３図によれば、半円形の溝を備えた箔をそれぞれ鏡
面対称に積層することにより、貫通孔14bを丸く形成す
ることも可能である。
第４図によれば、箔の一部を方形の二つの（幅の広い
及び幅の狭い）成形ダイヤモンドにより次々に加工し、
その後これらの箔を一度だけ加工された箔とそれぞれ鏡
面対称に組み合わせることにより、貫通孔14cが十字ス
リット形の構造を与えられる。
箔１をその溝方向に関して交互に90°ずつ相対的にず
らして積層すると、第5a図に示すように直交流熱交換器
として使用することができる微細構造体15dが生ずる。
第5b図はこの微細構造体の拡大部分図をしめす。
まず方形の溝を切り込みそして溝壁の下側部分を例え
ば半円形の成形ダイヤモンドにより加工するという方法
により、箔をブローチ上に取り付けた成形ダイヤモンド
により加工すれば、第６図に示すように西洋梨形の溝断
面を有する微細構造体15eが得られる。この構造体によ
り、溝又は溝壁の断面形を実際上自由に設定でき、その
際アンダーカットを作るか、一方又は両方の溝壁又は壁
の一部を凹状又は凸状に形成された溝断面形を作ること
ができる。
積層された箔１はカバー板の間に周知の方法でまとめ
て保持できる。更に積層された箔１を接着又はろう付け
又は溶接、望ましくは拡散ろう付け又は拡散溶接により
相互に結合することも可能である。図示の断面形状の他
に自明のように例えば台形断面又は六角形断面を実現す
ることもできる。金属の箔の代わりに例えばプラスチッ
ク又は半導体のような他の切削可能な材料を用いること
も可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 メツサーシユミツト‐ベルコウ‐ブロー ム ゲゼルシヤフト、ミツト、ベシユレ ンクテル、ハフツング ドイツ連邦共和国 Ｄ‐8000 ミユンヘ ン80 ポストフアツハ 80 11 69 (72)発明者 シユーベルト、クラウス ドイツ連邦共和国 Ｄ‐7500 カールス ルーエ ガイガースベルガーシユトラー セ54 (72)発明者 ビール、ウイルヘルム ドイツ連邦共和国 Ｄ‐7514 エツゲン シユタイン レオポルズハーフエン グ ラーベナーベーク10 (72)発明者 リンダー、ゲルト ドイツ連邦共和国 Ｄ‐7500 カールス ルーエ31 シユテフアン ロツホナーベ ーク２ (72)発明者 シユミツト、ペーター ドイツ連邦共和国 Ｄ‐8000 ミユンヘ ン83 ワルトパーラツヒアーシユトラー セ11 (72)発明者 ビヒラー、ペーター ドイツ連邦共和国 Ｄ‐8913 シヨーン ドルフ ゾンネンライテ17 (72)発明者 ブルンナー、ウインフリート ドイツ連邦共和国 Ｄ‐8025 ウンター ハツヒング オスカールフオンミラーシ ユトラーセ25 (72)発明者 ジモン、ウオルフガング ドイツ連邦共和国 Ｄ‐8000 ミユンヘ ン80 シユーマンシユトラーセ14 (56)参考文献 米国特許4277966（ＵＳ，Ａ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】形状精度、寸法精度及び表面仕上げ度の良
    好な相接近して並ぶ溝状の多数の貫通孔を備えた熱交換
    器、機械的微細フィルタ又は光学的格子のような微細構
    造体の製造方法であって、切削可能な材料よりなる箔
    （１）の表面上に、全長にわたって一定で自由に選定で
    きる断面形状を備えた多数の溝（３）が成形ダイヤモン
    ド（4a）を用いて切り込まれ、溝の切り込み加工後に箔
    （１）が断片（13）に分断され、この分断された断片
    （13）が積層されて微細構造体（15a）を製造する方法
    において、溝を切り込まれる箔（１）を旋盤の円筒形の
    マンドレル（２）の周囲に固定し、箔（１）の溝方向と
    直交する境界縁（５）が固定装置（７）を用いて円筒形
    マンドレル（２）の軸方向の凹所（６）の中に押し込ま
    れ、成形ダイヤモンド（4a）を用いた微動送りによる溝
    （３）の切り込み加工後に箔（１）を所望の長さと幅の
    断片（13）に分断することを特徴とする微細構造体の製
    造方法。
JP50232388A 1987-03-20 1988-03-17 微細構造体の製造方法 Expired - Lifetime JP2854309B2 (ja)

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