JP6005930B2

JP6005930B2 - 流路部材、これを用いた熱交換器および電子部品装置ならびに半導体製造装置

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Publication number: JP6005930B2
Application number: JP2011266998A
Authority: JP
Inventors: 和彦藤尾; 石峯　裕作; 裕作石峯; 敬一関口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2031-12-06
Also published as: JP2013048204A; JP2016171343A

Description

本発明は、流路部材、これを用いた熱交換器および電子部品装置ならびに半導体製造装置に関する。

近年、電子部品装置に搭載される半導体素子等の電子部品の高集積化・高速化に伴い、電子部品からの発熱量が増大している。さらには、半導体製造装置では、例えば加工して電子部品となるウェハ等が高温の環境下で加工されるようになっている。それゆえ電子部品や加工して電子部品となる物を冷却する必要性が高くなってきている。

特許文献１に開示された流路部材は、積層された複数のシートが焼成されて形成された回路基板であって、冷媒を通すための略円形断面の冷媒用流路が内部に形成されている。

特開平７−142822号公報

特に近年では、電子部品を効率良く冷却できる流路部材が求められており、熱交換効率の向上した流路部材が要求されている。

それゆえ本発明は、熱交換効率が向上した流路部材、これを用いた熱交換器および電子部品装置ならびに半導体製造装置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、底板部とで構成され、内部に流体が流れる流路を有する、セラミックスからなる流路部材であって、前記流路を形成する面の少なくとも一部に、流体が流れる方向に沿って延びる凹凸を断続的に有することを特徴とするものである。

また、本発明の熱交換器は、前記流路部材の前記蓋体部に金属板を設けてなることを特徴とするものである。

また、本発明の電子部品装置は、前記金属板上に電子部品を搭載してな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ることを特徴とするものである。

本発明の流路部材によれば、蓋体部と、側壁部と、底板部とで構成され、内部に流体が流れる流路を有する、セラミックスからなる流路部材であって、前記流路を形成する面の少なくとも一部に、流体が流れる方向に沿って延びる凹凸を断続的に有することにより、流体が流れるための流路の体積が大きくなり蓋体部との熱交換効率を高くすることができる。

また、本発明の熱交換器によれば、上記構成の流路部材の蓋体部の外面に、金属板を設
けてなることから、熱交換効率の高い熱交換器を提供できる。

また、本発明の電子部品装置によれば、上記構成の熱交換器に電子部品を搭載してなることから、熱交換効率が高い電子部品装置を提供できる。

また、本発明の半導体製造装置によれば、上記構成の熱交換器を備えていることから、例えば、上記構成における金属板をウェハの載置用テーブルおよび加工用電極として併用でき、シンプルな構造で発熱した電極の放熱性を向上させ、ウェ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。

本実施形態の流路部材の一例を示す、（ａ）は外観斜視図および流体が流れる方向に対して垂直な断面を示す斜視図であり（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）は（ａ）の破線で囲んだ円内を部分拡大した断面図である。本実施形態の流路部材の他の一例を示す、（ａ）は外観斜視図および流体が流れる方向に対して垂直な断面を示す斜視図であり、（ｂ）および（ｃ）は（ａ）の破線で囲んだ円内を部分拡大した断面図である。本実施形態の流路部材のさらに他の一例を示す、（ａ）は外観斜視図および流体が流れる方向に対して垂直な断面図であり、（ｂ）は（ａ）の破線で囲んだ円内を部分拡大した断面図である。本実施形態の流路部材のさらに他の一例を示す、（ａ）は外観斜視図および流体が流れる方向に対して垂直な断面図であり、（ｂ）は（ａ）の破線で囲んだ円内を部分拡大した断面図である。本実施形態の流路部材のさらに他の一例を示す、流路を構成する隔壁部を備えた例の平面図である。本実施形態の流路部材のさらに他の一例を示す、蛇行状の流路を備える例の平面図である。本実施形態の流路部材の蓋体部の外面に金属板を設けた熱交換器の一例を示す斜視図である。本実施形態の熱交換器に電子部品を載置した電子部品装置の一例を示す斜視図である。本実施形態の熱交換器を備え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。

以下、本発明の流路部材の実施の形態の例を説明する。

本実施形態の流路部材の一例を示す、（ａ）は外観斜視図および流体が流れる方向に対して垂直な断面を示す斜視図であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）は（ａ）の破線で囲んだ円内を部分拡大した断面図である。

図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）に示すように、本実施形態の流路部材１は、蓋体部１ａと、側壁部１ｃと、底板部１ｂとで構成され、その内部には、後述する電子部品を冷却するための気体や液体等の流体を流すための流路３を有しており、この流路３を形成する面のうち側壁部１ｃに流体が流れる方向に沿って延びる凹凸２を有している。そして、凹凸２は、（ｂ）に示すような角張った形状、（ｃ）に示すようなＳ字状、（ｄ）に示すような蓋体側１ａ側が大きく流路３側に突出した形状、（ｅ）に示すような蓋体１ａ側が大きくくぼんだ形状など様々な凹凸の形状であってよい。また、図１では、側壁部１ｃの流路３に接する一方の面について示したが、他方の面についても、同様に凹凸２を有することが好ましい。さらにまた、蓋体部１ａおよび底板部１ｂも同様に流路
３を形成する面に凹凸２を有してもよい。

本実施形態の流路部材１によれば、蓋体部１ａと、側壁部１ｃと、底板部１ｂとで構成され、内部に流体が流れる流路３を有する流路部材１であって、流路３を形成する面の少なくとも一部に流体が流れる方向に沿って延びる凹凸２を有することが重要である。

そして、本実施形態の流路部材１によれば、流路部材１の内部に流体が流れる流路３を形成する面の少なくとも一部に流体が流れる方向に沿って延びる凹凸２を有することから、流路３を構成する側壁部１ｃの表面積を増やせるとともに流体を流すための流路３の体積を大きくすることができ、流路部材１の内部を流れる気体や液体等の流体との熱交換効率を高くすることができる。特に熱交換効率を高くするためには、流体が流れる方向に沿って延びる凹凸２を有すると同時に、蓋体部１ａにおいて、強度に問題がない程度でできるだけ厚みを薄くすることで熱交換が容易となり特に好ましい。さらにまた、蓋体部１ａに配置された熱を発する電子部品を冷却する場合には、側壁部１ｃの流路３側に凹凸２を有することによって、流体が側壁部１ｃの流路３を形成する面の近辺で渦流が発生することで、温度の高くなる蓋体部１ａ側の方に流体が対流して流れやすくなる。その結果、熱交換効率が高くなると同時に流路３の内部を流れる気体や液体等に含まれる塵等が流路３に付着することによって、流路３を構成する側壁部１ｃの表面積や流路３の体積の減少を抑制でき、熱交換効率の低下や流体の流れを妨げにくくすることができると同時に、塵などが流路３を形成する面に付着した場合には、発生した渦流によって側壁部１ｃから剥がしやすくなる。

また、本実施形態の流路部材１は、さらに熱交換効率を高くするためには、流体が流れる方向に沿って延びる凹凸２を断続的に有していることが好ましい。流体が流れる方向に沿って延びる凹凸２を断続的に有しているときには、凹凸２が途切れた部分によって、さらに渦流を発生させることができる。その結果、効率良く流体との熱交換効率を高くすることができる。また、この渦流が発生することから、流路３の内部を流れる気体や液体等に含まれる塵などが付着しにくくすることができると同時に、塵などが流路３を形成する面に付着した場合には、この渦流によって流路３を形成する面から剥がしやすくなる。

さらに、本実施形態の流路部材１は、流体と接する蓋体部１ａおよび底板部１ｂの各表面における算術平均粗さ（Ｒａ）が、0.2μｍ以上0.8μｍ以下であることが好ましい。流体と接する蓋体部１ａおよび底板部１ｂの各表面における算術平均粗さ（Ｒａ）が、0.2
μｍ以上0.8μｍ以下であれば、流体と接する蓋体部１ａおよび底板部１ｂの各表面で渦
流がさらに発生し、流体との熱交換効率をさらに向上することができる。なお、流体と接する表面における算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳＢ 0601−2001に基づき測定すればよい。

図２は、本実施形態の流路部材の他の一例を示す、（ａ）は外観斜視図および流体が流れる方向に対して垂直な断面を示す斜視図であり、（ｂ）および（ｃ）は（ａ）の破線で囲んだ円内を部分拡大した断面図である。

図２（ａ），（ｂ）および（ｃ）に示す他の一例を示す流路部材11は、蓋体部１ａと、側壁部１ｃと、底板部１ｂとで流体が流れる流路３を形成するとともに、蓋体部１ａと側壁部１ｃおよび底板部１ｂと側壁部１ｃとで構成される流路３のコーナ部５を潰した形状としてなるものであり、（ｂ）はコーナ部５の形状を傾斜面状としており、（ｃ）はコーナ部５の形状を湾曲面状としている。

このように、蓋体部１ａと側壁部１ｃおよび底板部１ｂと側壁部１ｃとで構成される流路３のコーナ部５を潰した形状とすることで、流路３を流れる気体や液体等の流体の圧力
を高くして使用される環境化でも、流路３のコーナ部５に係る応力を緩和しやすくなることからこのコーナ部５にクラックが生じにくくなり流路が破壊することを抑制できる。また、流路３を構成する側壁部１ｃの表面積の減少を抑えつつ、流路３の体積を大きく保つため傾斜面および湾曲面の寸法は、例えば蓋体部１ａと側壁部１ｃおよび底板部１ｂと側壁部１ｃとで流路３を形成する面が交わるコーナ部５から0.01〜0.05ｍｍ流路３側に入った寸法であることが好ましい。

図３は、本実施形態の流路部材のさらに他の一例を示す、（ａ）は外観斜視図および流体が流れる方向に対して垂直な断面を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の破線で囲んだ円内を部分拡大した断面図である。

図３（ａ）および（ｂ）に示す本実施形態のさらに他の一例を示す流路部材12は、側壁部１ｃが、流路３となる貫通孔を形成した板状体４を複数枚積層してなるものであり、この板状体４の流路３となる貫通孔の流体と接する部分に凹凸２が形成されている。

この様に側壁部１ｃを構成する板状体４を複数枚積層してなることから、流路３を構成する側壁部１ｃの表面積を増やせるとともに流体を流すための流路３の体積をさらに大きくした流路部材１とすることができる。例えば、特に電子部品が高温の環境下で使用される場合に、電子部品を効率良く冷却する目的で大量の流体を流すことができ流路部材12の熱交換効率をより高くすることができるようにするためには、側壁部１ｃは、流路３を形成するための孔を有する板状体４を複数備えてなる積層体であることが好ましい。

図４は、本実施形態の流路部材のさらに他の一例を示す、（ａ）は外観斜視図および流体が流れる方向に対して垂直な断面を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の破線で囲んだ円内を部分拡大した断面図である。

図４に示す本実施形態のさらに他の一例を示す流路部材13は、側壁部１ｃが、流路３となる貫通孔を形成した板状体４を複数枚積層してなり、この板状体４の流路３となる貫通孔の流体と接する部分に凹凸２が形成されているとともに、側壁部１ｃの各板状体４との間（接合部１ｄ）に流路３につながる隙間８を有している。

このような流路部材13において、例えば、薬液の熱交換器として耐薬品性に優れるようにするにあたっては、蓋体部１ａ、側壁部１ｃおよび底板部１ｂは、それぞれセラミックスにて作製することが好ましい。各部材をセラミックスにて作製するにあたっては、例えば、セラミックグリーンシートを積層した積層体を焼成することで作製できる。

そして、内部に流体が流れる流路３を形成するには、例えば、側壁部１ｃとなるセラミックグリーンシートに任意の流路３となる貫通孔を金型による打ち抜き加工やレーザによる切断加工によって予め形成しておき、その貫通孔の各々の面に内面研削盤等を用いて凹凸を加工すればよい。そして、このようなセラミックグリーンシートに貫通孔を金型による打ち抜き加工やレーザによる切断加工によって形成したものと、この貫通孔の上下を塞ぐためのセラミックグリーンシートを準備し、これらのセラミックグリーンシートを積層，加圧した後に焼成することによって流路部材13とすることができる。

ところで、側壁部１ｃとなる板状体を作製する場合に、貫通孔の端面には金型による打ち抜き加工やレーザによる切断加工によってバリが発生することは避けられず、このようなセラミックグリーンシートを積層，加圧すると、貫通孔の端面に発生したバリがセラミックグリーンシートの接合部１ｄに挟まり、積層したセラミックグリーンシートを加圧しても接合部に挟まったバリに加圧力が集中してしまい、加圧のムラが発生することによって接合不良が発生しやすい。本実施形態の流路部材13では、流路３につながる接合部１ｄ
に隙間８を有することにより、側壁部１ｃの端面に発生したバリが接合部１ｄに挟み込むおそれが少なくなり、接合不良の発生を低く抑えられ、流路３に流体を流した時でも接合不良が少ないためにクラックや流路３の破壊といった問題の発生を抑制することもできる。

なお上述においては、流路部材13の材質をセラミックスとした例にて説明したが、蓋体部１ａがセラミックスで側壁部１ｃがアルミニウムや銅系などの金属などの他の材料であっても同様の効果を得ることができる。

このように、本実施形態の流路部材13は、側壁部１ｃとなる板状体４を複数枚積層した場合の接合部１ｄのクラックの発生が少なく、高い圧力で流体を流した場合であっても流路３の内部からの破壊の発生を抑制できる。さらに、熱交換効率が高いため、半導体装置や半導体製造装置の冷却用流路部材として、また、加熱と冷却を繰り返すような半導体製造装置の熱交換用流路部材として、さらには、薬液の熱交換器やプリンター等に用いられるインク流路部材として用いることができる。

そして、この様な本実実施形態の流路部材１，11，12,13における強度を維持するため
には側壁部１ｃの厚みを0.3ｍｍ以上８ｍｍ以下とすればよい。

図５は、本実施形態の流路部材のさらに他の一例を示す、流路を構成する隔壁部を備えた例の平面図である。

図５に示す本実施形態のさらに他の一例を示す流路部材14は、流路３を構成する外壁部１ｆと隔壁部１ｅとを備えている。

本実施形態および後述するさらに他の実施形態において外壁部１ｆとは、流路部材14の側壁部において外周面を構成し、かつ、内部で流体と接している壁部であり、隔壁部１ｅとは、流体と接しているが、流路部材14の外周面を構成しない壁部のことを言う。

そして、隔壁部１ｅを形成する面の少なくとも一部に流体が流れる方向（図５においては縦方向、後述する図６においては横方向）に沿って伸びる凹凸を有することが好適である。

この様に本実施形態では、隔壁部１ｅを形成することによって、流体の流れを制御することができるとともに、隔壁部１ｅが凹凸を有していることによって、流路３を構成する側壁部１ｅの表面積をさらに増やすことができる。それにより、蓋体部１ａ側から側壁部１ｅに伝わってきた熱を流体と効率よく熱交換することができる。

図６は、本実施形態の流路部材のさらに他の一例を示す、蛇行状の流路を備える例の平面図である。

図６に示す本実施形態のさらに他の一例を示す流路部材15は、蛇行状の流路３を構成する外壁部１ｆと隔壁部１ｅとが備えられている。この様に、外壁部１ｆと隔壁部１ｅとで、蛇行状の流路３を形成することによって、流路部材１の内部における流路３を長くすることができる。それにより、流路３の総体積を大きくすることができるとともに流路３を流れる流体の滞留時間を長くすることができる。それにより流体との熱交換が効率よくできるとともに均一な温度に保つことがきる。

また、流体を流路３の隅々にまで行き渡りやすくして効率よく熱交換をするためには、蛇行状の流路３を構成する隔壁部１ｅをそれぞれ外壁部１ｆと平行に配置するのが好まし
い。なお、外壁部１ｆと平行であれば、外壁部１ｆの短手方向または長手方向のいずれに対して平行となっていてもよい。

また、本実施形態の流路部材14，15は、外壁部１ｆと隔壁部１ｅとの厚みが、同じ場合でも異なる場合でも効率よく熱交換できるが、さらに熱交換効率を向上するためには、外壁部１ｆの厚みが、隔壁部１ｅの厚みよりも薄いことが好ましい。外壁部１ｆの厚みが、隔壁部１ｅの厚みよりも薄いときには、蓋体部１ａからの熱が熱抵抗の低い外壁部１ｆに伝わることによって、流路部材14,15の外部に放熱しやすいので、熱交換効率をさらに高
くすることができる。

なお、隔壁部１ｅは、蓋体部１ａ、底板部１ｂまたは外壁部１ｆの少なくとも一部に接合して設けられれば良く、熱交換をするための発熱部がある方に少なくとも接合して設けられていれば良い。

図７は本実施形態の流路部材の蓋体部の外面に金属板を設けた熱交換器の一例を示す斜視図である。

図７に示す本実施形態の熱交換器20は、内部に流体が流れる流路３を有する本実施形態の流路部材１，11，12，13，14，15の蓋体部１ａの外面に金属板６が接合されている。このように、蓋体部１ａの外面に金属板６が接合されているときには、金属板６上に熱交換対象物を搭載することにより、流体との熱交換がしやすくなる。

図８は、本実施形態の熱交換器の金属板の上に電子部品を搭載した電子部品装置の一例を示す斜視図である。

図８に示す本実施形態の電子部品装置40は、本実施形態の流路部材１，11，12，13，14，15の蓋体部１ａの上方に金属板６を接合した熱交換器20を用いてなる電子部品装置40である。流路部材１，11，12，13，14，15の流路に冷媒となる流体を流すことにより、電子部品７を効果的に冷却することができ、流路破壊の発生が少なく、かつ、熱交換効率が高い電子部品装置40を提供できる。

特に電子部品装置40としては、ＰＣＵなどの半導体モジュールや、高出力ＬＥＤ前照灯の半導体装置、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９は、本実施形態の熱交換器を備え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。

図９に示す本実施形態の半導体製造装置50は、本実施形態の流路部材１，11，12，13，14，15の蓋体部１ａの上方に金属板６を接合した熱交換器20を用いてなる半導体製造装置50である。

例えば、半導体製造装置50のひとつであるプラズマ処理装置であれば、熱交換器20の金属板６はウェハ29を処理するための下部電極22として利用でき、処理室28の中の上部にアンテナ電極25を設け、それぞれの電極22、25を電源30と接続し、流路部材１，11，12，13，14，15に流体を供給口10に供給パイプ31から流し、また、排出口16および排出パイプ32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電極22,25を冷却し、安定し
た温度に維持できる。これにより、ウェハ29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。

本実施形態の半導体製造装置50は、プラズマ処理装置の他に、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、本実施形態の流路部材１の製造方法の一例について説明する。

流路部材１は、アルミニウムや銅系などの金属やセラミック材料により作製することができるが、例えば、耐薬品性に優れるようにするためにセラミック材料より作製することが望ましく、セラミック材料として、アルミナ，ジルコニア，窒化珪素，炭化珪素および窒化アルミニウム，窒化硼素またはこれらの複合物を用いることができる。中でも絶縁性や材料コスト等を考慮すればアルミナが好ましい。さらに、酸化珪素等を含みアルミナ含有量94〜97質量％の材料であれば比較的低い温度で焼結するために、焼成コストを考慮すれば特に好ましい。また、流路部材の熱伝導性の向上や軽量化等を考慮すれば炭化珪素または窒化硼素が好ましい。

以下、流路部材１，11，12，13，14，15の作製について詳細に説明する。

まず、流路部材１，11，12，13，14，15をアルミナで作製する場合は、平均粒径が1.4
〜1.8μｍ程度の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の粉末と、酸化珪素（ＳｉＯ_２）と、
酸化カルシウム（ＣａＯ）および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の少なくとも１種の粉末とを準備し、例えば、各粉末の混合割合が、酸化アルミニウム96.4質量％，酸化珪素2.3質
量％，酸化カルシウム0.3質量％および酸化マグネシウム1.0質量％となるように秤量し混合した混合粉末を、ポリエチレングリコールからなるバインダとともに回転ミルに投入して、高純度のアルミナボールで混合する。ここで、バインダの添加量は混合粉末100質量
％に対して４〜８質量％程度とする。なお、バインダの添加量が混合粉末100質量％に対
して４〜８質量％程度の範囲内であれば、成形体の強度や可撓性が良好で、また、焼成時に成形用バインダの脱脂が不十分となる不具合を抑制できる。

また、流路部材１，11，12，13，14，15を炭化珪素で作製する場合は、平均粒径（Ｄ５０）が0.5μｍ以上２μｍ以下である炭化珪素粉末に水，分散剤，炭化硼素粉末，カルボ
ン酸塩の粉末およびポリエチレングリコールを加え、ボールミル，回転ミル，振動ミル，ビーズミル等のミルで混合，粉砕して混合粉末を得る。ここで、炭化硼素粉末，カルボン酸塩の粉末のそれぞれの含有量は、炭化珪素粉末100質量％に対して、例えば、0.12質量
％以上1.4質量％以下、１質量％以上3.4質量％以下であり、ポリエチレングリコールの添加量は、混合粉末100質量％に対して４質量％以上８質量％以下である。ポリエチレング
リコールの添加量が混合粉末100質量％に対して４質量％以上８質量％以下であれば、成
形体の強度や可撓性が良好で、また、ポリエチレングリコールの脱脂を容易にすることができる。

次に、これにポリビニルアルコール，ポリエチレングリコールやアクリル樹脂またはブチラール樹脂等のバインダを、混合粉末100質量％に対して４〜８質量％程度添加し、混
合してスラリーを得る。ここで、バインダの添加量が混合粉末100質量％に対して４〜８
質量％程度とすれば成形体の強度や可撓性が良好で、また、焼成時に成形用バインダの脱脂が不十分となる不具合を抑制できる。

次に、このスラリーを用いてセラミックスの一般的な成形法であるドクターブレード法やロールコンパクション成形法によりセラミックグリーンシートを形成し、次に、製品形状とするための金型により打ち抜いてセラミックグリーンシートを作製する。積層する各セラミックグリーンシートは、焼成時の収縮差による変形や反り、また、クラックの発生を少なくするために同一のロットのものを用いることが好ましい。

そして、流路部材１，11，12，13の側壁部１ｃを構成するためのセラミックグリーンシートに流路３を形成する面への凹凸２の加工，蓋体部１ａおよび底板部１ｂへの凹凸２の加工，蓋体部１ａと側壁部１ｃおよび底板部１ｂと側壁部１ｃとで構成される流路３のコーナ部を傾斜面状や湾曲面状に潰した形状とするための加工，積層したときに流路３につながる接合部１ｄに隙間８を設けるための加工方法としては、先ず、セラミックグリーンシートに金型による打ち抜き加工またはレーザによる切断加工をすることにより流路３となる孔を形成する。なお、流路３となる孔の側面に凹凸２や蓋体部１ａと側壁部１ｃおよび底板部１ｂと側壁部１ｃとで構成される流路３のコーナ部５を傾斜面状や湾曲面状や、また、積層したときに流路３につながる接合部１ｄに隙間８を加工するにあたっては、砥石の形状を流路３の側面形状に合わせて成形して、内面研削盤を用いて加工すればよい。また、蓋体部１ａや底板部１ｂに凹凸２を加工するにあたっては、砥石の形状を凹凸２が付くように加工した砥石を成形してから平面研削盤を用いて加工すればよい。また、図５および図６に示すような本実施形態の流路部材14，15とする場合には、セラミックグリーンシートに図５および図６に示すような流路３となる部分の形状を金型での打ち抜き加工またはレーザ光を用いて切断加工をすることにより流路３を構成する隔壁部１ｅおよび蛇行状の流路３を構成する隔壁部１ｅを加工すればよい。

このようにして作製した複数のセラミックグリーンシートを所望の流路３となるように積層するが、それぞれのセラミックグリーンシートの接合面に、セラミックグリーンシートを作製するときに用いたものと同様のバインダを密着液として塗布し、セラミックグリーンシートを積層したあとに、平板状の加圧具を介して約0.5ＭＰａ程度の加圧を加え、
そのあとに、約50〜70℃の室温で約10〜15時間乾燥させる。

次に、流路部材１となる積層したセラミックグリーンシートを、例えば公知のプッシャー方式やローラー方式の連続トンネル炉で焼成する。それぞれの材質により焼成温度は異なるが、アルミナ含有量が94〜97質量％の材料であれば、最高温度が約1500〜1650℃で酸化雰囲気で10分〜20時間にて焼成、炭化珪素含有量が98.6質量％以上99.9質量％以下の材料であれば、不活性ガスの雰囲気中または真空雰囲気中、1800〜2200℃の温度範囲で10分〜10時間保持した後、2200〜2350℃の温度範囲で10分〜20時間にて焼成すればよい。

そして、それぞれの焼成温度および焼成時間を調整することによって、流路の算術平均粗さ（Ｒａ）を適宜調整することができる。

また、得られた流路部材14，15の外周面を研削することによって、外壁部１ｆの厚さを調整することで隔壁部１ｅの厚みより薄い外壁部１ｆとすることがきる。特に図９に示すような、半導体製造装置に使用する熱交換器の場合、外壁部１ｆの厚さを薄くすることが好ましく、外気との熱交換を効率よくするためには、その厚みを0.3〜2.0ｍｍ程度とすることが好ましい。

また、この様に、外壁部１ｆの厚みを薄くした場合には、流路部材の強度を維持しつつ、蓋体部１ａから側壁部１ｅへと伝わってきた熱を流体と効率よく熱交換効するにあたり、隔壁部１ｅの厚さを外壁部１ｆの厚さの２〜４倍とすることが好ましい。

特に図９に示すような、高熱を発する電子部品７が搭載された基板を流路部材１の蓋体部１ａに搭載するときには、流路を形成するために貫通孔を封止している蓋体部１ａの厚みは、熱交換効率を向上させるためになるべく薄くすることが好ましく、アルミナ含有量が94〜97質量％の蓋体部１ａにおいては、0.3〜0.5ｍｍ程度、炭化珪素の蓋体部１ａにおいては、0.2〜0.5ｍｍ程度とすることが好ましい。

以上により流路部材１，11，12，13，14，15が作製され、この流路部材１，11，12，13
，14，15に、金属板６を介してＬＳＩやＬＥＤ等の電子部品７を搭載することによって、気体や液体等の冷媒を流路部材１，11，12，13，14，15の流路に通すことで電子部品７を冷却することができる。

また、本実施形態の流路部材１，11，12，13，14，15は、冷却用途だけでなく温熱用途など幅広い用途にも利用することができるとともに、凹凸２によって渦流が発生して流路部材内部において塵等の付着を少なくできることから、ウェハなどを搬送する吸着搬送部材としても用いることもできる。

１，11，12，13，14，15：流路部材
１ａ：蓋体部
１ｂ：底板部
１ｃ：側壁部
１ｄ：接合部
１ｅ：隔壁部
１ｆ：外壁部
２：凹凸
３：流路
20：熱交換器
40：電子部品装置
50：半導体製造装置

Claims

蓋体部と、側壁部と、底板部とで構成され、内部に流体が流れる流路を有する、セラミックスからなる流路部材であって、前記流路を形成する面の少なくとも一部に、流体が流れる方向に沿って延びる凹凸を断続的に有することを特徴とする流路部材。
前記側壁部は、前記流路を形成するための孔を有する板状体を複数備えてなる積層体であることを特徴とする請求項１に記載の流路部材。
前記流路を構成する隔壁部を備えるとともに、該隔壁部を形成する面の少なくとも一部に流体が流れる方向に沿って延びる凹凸を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流路部材。
前記側壁部の厚みが、前記隔壁部の厚みより薄いことを特徴とする請求項３に記載の流路部材。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の前記流路部材の前記蓋体部の外面に、金属板を設けてなることを特徴とする熱交換器。
請求項５に記載の前記熱交換器の前記金属板上に電子部品を搭載してなることを特徴とする電子部品装置。
請求項５に記載の前記熱交換器を備えることを特徴とする半導体製造装置。