JPH03500861A - 微細構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 微細構造体の製造方法 この発明は、請求項１の前文に基づく微細構造体の製造方法に関する。

微細で正確に内法を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 ３２３９９３３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、比較的小さい溝はホトエツ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の深さの溝がエツチングされかつ平均の溝 幅は約０．６８ｍｍである（ケミカル　エンジニアリング　リサーチ　ディスク リプジョン（Ｃｈｅｗ、　Ｅｎｇ、　Ｒｅｓ、　Ｄｅｓ、）、！８６４巻、１９ ８６年７月、第２９５〜２９６ページ参照）、シ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出たり１５０００〜２００ ００　ｍ／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。またエツチング工程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沈積の危険とを高める。

この発明は、簡単な手段で全長にわたり一定の断面と良好な精度と表面仕上げ度 とを有し密に隣接した溝状の多数の貫通孔をかかる構造体の中に作ることができ 、その際貫通孔の断面形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１弘ｍの範囲にあり隣接する貫通孔の最小の壁厚が１０ＪＬｍの範囲 にあり貫通孔の長さが１１０００ｐを超えるような、前記の種類の微細構造体の 製造方法を提案することを目的とする。

この目的は請求項１に記載の特徴により達成される。請求項２以下にはこの発明 の有利な実施態様が記載されている。

この発明により微細構造体の中に、成形ダイヤモンドの研磨に応じた良好な寸法 精度により４０ｐｍ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。平滑な表面により沈積の危険が著しく低減される０表面の 平均粗さは通常０．０５ｐｍ以下である。

そのようにして得られた微細構造体は５０％を超える光学的透明度で約２０００ ０〜４００００　ｍ／ｍ３の比表面積を有し、その際構造体の奥行は実際上自由 に決定できる。それにより多数の適用可能な分野が生じる。液体及び気体のため の熱交換器は既に述べた。

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フィルタや光学的格子例えばＸ線光保持箔である。

ｐｍの範囲で正確に規定できる断面形のこの発明により可能となった製作により 、糸、素線などの加工の場合の新しい用途も開拓される。これに対する具体的な 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Ｘ−Ｙテーブル上に固定された加工中の箔を示す。

第３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４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５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６ａ図及び第６ｂ図は直交流熱交換器としての微細構造体を示す。

第７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ｌ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。

第２図によれば箔１は研磨された焼結金属板１０から成る真空固定装置９を用い て加工台８上に固定され、焼結金属板は真空管路１１に接続されている。加工台 ３は相互に垂直な二つの方向Ｘ、Ｙに、フライススピンドル１２上に固定された 成形ダイヤモンド４ｂに対して動かすことができ、成形ダイヤモンドはＺ方向に 移動可能である。第２図に示すフライススピンドル１２を備えた横フライス装置 の代わりに、一つ又は複数の成形ダイヤモンド４ｂをブローチに配置することも できる。工具及び被加工物の運動の従属性は同様に例にすぎず、フライス又はブ ローチを同様にＸ方向及び／又はＹ方向に動かすことができ、また加工台８をＺ 方向に移動可能とすることもできる。

溝３の切り込み加工後に、箔ｌは所望の長さと幅を有し望ましくは方形の断片１ ３に分断される。この断片１３は第３図に示すように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２０）ｔｍ以上の 辺長と約１５１Ｌｍの壁厚とを備えた方形の溝から成る。それにより断面積Ｃｍ ２当たり１００００個を超える数の溝が得られる。

第４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５図によれば、箔の一部を方形の二つの（＠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、８６ ａ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 が生じる。第６ｂ図はこの微細構造体の拡大部分図を示す。

まず方形の溝を切り込みモ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７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ことができるか、又は一方の又は両方の溝 壁又は壁の一部を凹状に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ｌ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を接着又はろう付は又は溶接、望ましくは拡散ろう付は又は拡散溶接に より相互に結合することも可能である０図示の断面形に並んで自明のように例え 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 。

Ｆｉｇ、　１ 国際調査報告 国″ゞ査′”　。５８８゜。、６、

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．切削可能な望ましくは金属の箔の表面上に、全長にわたり一定の断面を備え た多数の溝が切り込まれ、溝を切られた箔が又は溝を切られた箔と溝を切られて いない箔とが積層されて相互に結合されるようになっている、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 器又は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におい て、溝（３）が成形ダイヤモンド（４ａ、４ｂ）により切削して切り込まれ、１ ０００μｍを超える溝長の場合に溝の形状精度が溝幅に関して約士１μｍでかつ 最小ウェブ幅が約１５μｍであることを特徴とする微細構造体の製造方法。
2. ２．箔の溝方向に直角に延びる境界線（５）が、加工しようとする最小直径の半 径方向内側でマンドレル（２）の軸方向の凹所（６）の中に固定保持される（固 定装置７）ことにより、溝を切ろうとする箔（１）が旋盤の円筒形のマンドレル （２）の周囲に固定され、旋削工具として構成された成形ダイヤモンド（４ａ） により溝が切り込まれることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ３．溝を切ろうとする箔（１）が真空装置（９）の研磨された焼結金属板（１０ ）上に固定され、フライス又はブローチに配置された一つ又は複数の成形ダイヤ モンドにより加工されることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. ４．積層された箔（１）が拡散ろう付け又は拡散溶接により相互に結合されるこ とを特徴とする請求項１ないし３の一つに記載の方法。