JP6154248B2 - Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents
Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP6154248B2 JP6154248B2 JP2013174642A JP2013174642A JP6154248B2 JP 6154248 B2 JP6154248 B2 JP 6154248B2 JP 2013174642 A JP2013174642 A JP 2013174642A JP 2013174642 A JP2013174642 A JP 2013174642A JP 6154248 B2 JP6154248 B2 JP 6154248B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow path
- side wall
- path member
- bottom plate
- lid body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
本発明は、流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体製造装置に関する。 The present invention relates to a flow path member, a heat exchanger using the same, and a semiconductor manufacturing apparatus.
内部に流路を有する流路部材は、流路に流体を流すことによって、流路部材と流路部材に接する他の部材とで熱交換を行なうことができ、それにより、流路部材に接する他の部材の温度を調節することができる。 The flow path member having the flow path inside allows heat exchange between the flow path member and another member in contact with the flow path member by flowing a fluid through the flow path, thereby contacting the flow path member. The temperature of other members can be adjusted.
例えば、特許文献1には、少なくとも1つの半導体素子と、該半導体素子を挟む一対のリードフレームとを有し、該リードフレームの外側表面を露出して、樹脂によりモールドされた半導体コンポーネントと、一対のリードフレームの外側表面にそれぞれ接合用金属で接合された、冷媒通路を有するセラミックチューブとを備え、セラミックチューブのリードフレームに接合される側の冷媒通路の第1の壁の肉厚は、第1の壁に対向する冷媒通路の第2の壁の肉厚より小さい半導体装置が開示されている。
For example,
しかしながら、特許文献1の半導体装置は、第1の壁の肉厚が、この第1の壁に対向する冷媒通路の第2の壁の肉厚より小さいことによって、熱交換効率を向上できたものの、熱交換効率を上げるために、流路を流れる流体の圧力を高めに設定した場合、特に第1の壁が流体からの圧力によって破損しやすいという課題があった。
However, the semiconductor device of
それゆえ本発明は、信頼性の向上した流路部材およびこれを用いた熱交換器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。 Therefore, an object of the present invention is to provide a flow path member with improved reliability, a heat exchanger using the same, and a semiconductor manufacturing apparatus.
本発明の流路部材は、被処理物が載置される蓋体部と、底板部と、前記蓋体部と前記底板部とに接続された複数の側壁部とを備え、内部に流体が流れる流路を有する流路部材であって、前記流体が流れる方向に直交する断面視において、前記複数の側壁部のうち少なくとも1つが、前記底板部から前記蓋体部にかけて幅が段階的に広くなっている第1の側壁部とされていることを特徴とするものである。
また、被処理物が載置される蓋体部と、底板部と、前記蓋体部と前記底板部とに接続された複数の側壁部とを備え、内部に流体が流れる流路を有する流路部材であって、前記流体が流れる方向に直交する断面視において複数の流路口を有し、該流路口に挟まれた前記側壁部のうち、少なくとも供給口側に位置する側壁部が、前記底板部から前記蓋体部にかけて幅が広くなっている第1の側壁部とされており、該第1の側壁部は、排出口側に位置する側壁部よりも前記蓋体部と接する部位の幅が広いことを特徴とするものである。
The flow path member of the present invention includes a lid body portion on which an object to be processed is placed, a bottom plate portion, and a plurality of side wall portions connected to the lid body portion and the bottom plate portion. A flow path member having a flow path, wherein at least one of the plurality of side wall portions is wide in a stepwise manner from the bottom plate portion to the lid body portion in a cross-sectional view orthogonal to the direction in which the fluid flows. It is the 1st side wall part which has become, It is characterized by the above-mentioned.
Further, the flow includes a lid part on which the workpiece is placed, a bottom plate part, and a plurality of side wall parts connected to the lid part and the bottom plate part, and has a flow path through which fluid flows. The channel member has a plurality of flow channel ports in a cross-sectional view orthogonal to the direction in which the fluid flows, and among the side wall portions sandwiched between the flow channel ports, at least the side wall portion positioned on the supply port side is The first side wall portion is widened from the bottom plate portion to the lid body portion, and the first side wall portion is a portion in contact with the lid body portion rather than the side wall portion located on the discharge port side. It is characterized by a wide width.
また、本発明の熱交換器は、上記構成の流路部材の蓋体部の表面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。 The heat exchanger according to the present invention is characterized in that a metal member is provided on the surface or inside of the lid portion of the flow path member having the above-described configuration.
また、本発明の半導体製造装置は、上記構成の流路部材の蓋体部の内部に金属部材が設けられている熱交換器を備えていることを特徴とするものである。 The semiconductor manufacturing apparatus of the present invention is characterized by including a heat exchanger in which a metal member is provided inside the lid portion of the flow path member having the above configuration.
本発明の流路部材によれば、蓋体部が破損しにくいことから、信頼性の向上した流路部材とすることができる。 According to the flow path member of the present invention, since the lid portion is not easily damaged, the flow path member can be improved in reliability.
また、本発明の熱交換器によれば、信頼性の向上した熱交換器とすることができる。 Moreover, according to the heat exchanger of this invention, it can be set as the heat exchanger with improved reliability.
また、本発明の半導体製造装置によれば、信頼性の向上した半導体製造装置とすることができる。 Moreover, according to the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, a semiconductor manufacturing apparatus with improved reliability can be obtained.
以下、本発明の流路部材の実施の形態の例を説明する。 Hereinafter, examples of embodiments of the flow path member of the present invention will be described.
図1は、本実施形態の流路部材の一例を示す、(a)は外観斜視図であり、(b)は(a)に示すA−A’線の断面図である。なお、以降の図において同一の構成は、同一の符号を用いて説明する。 1A and 1B show an example of a flow path member of the present embodiment. FIG. 1A is an external perspective view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ shown in FIG. In the following drawings, the same components are described using the same reference numerals.
図1に示すように、本実施形態の流路部材10は、被処理物が載置される蓋体部1と、底板部3と、蓋体部1と底板部3とに接続された複数の側壁部2を備え、内部に流体が流れる流路4(図1(b)における断面図では、流路4の断面を示す流路口4aとして示す。)を有しており、流体が流れる方向に直交する断面視において、複数の側壁部2のうち少なくとも1つが、底板部3から蓋体部1にかけて幅が広くなっている第1の側壁部2aとされている。なお、図1を含め、図2〜図5においては、5本の側壁部2のうち、外壁を除く3本が第1の側壁部2aとされている例を示している。
As shown in FIG. 1, the
ここで、底板部3から蓋体部1にかけて幅が広くなっている第1の側壁部2aとは、図1(b)に示すように、第1の側壁部2aの底板部3と接する部位の幅を2b、第1の側壁部2aの蓋体部1と接する部位の幅を2cとしたとき、底板部3に接する部位の幅2bに対して蓋体部1に接する部位の幅2cが広いものである。このような構成を満たしていることにより、第1の側壁部2aにおける蓋体部1と接する部位の幅が広く、蓋体部1と第1の側壁部2aとの接続面積が大きいことから、蓋体部1は破損しにくいため、信頼性の向上した流路部材10とすることができる。特に熱交換効率を向上すべく、蓋体部1の厚みを薄くした流路部材にこの構成を用いると有用てせある。
Here, as shown in FIG. 1 (b), the first
また、流体と接触する部分の表面積が、底板部3よりも蓋体部1の方が相対的に小さくなるものの、蓋体部1は破損しにくくなっているため、高い圧力の流体を流すことができることから、熱交換効率を維持することができる。それゆえ、熱交換効率を維持しつつ信頼性の向上した流路部材10とすることができる。なお、熱交換効率を維持しつつ信頼性の高い流路部材10とするには、外壁を除く側壁部2が複数あるときには、図1(b)に示す
ように、外壁を除く全ての側壁部2が第1の側壁部2aとされていることが好適である。なお、外壁が第1の側壁部2aとされているものであってもよいことはいうまでもない。
Further, although the surface area of the portion that comes into contact with the fluid is relatively smaller in the
また、図1(b)に示すように、流路口4aの高さの寸法4bが、底板部3側の流路口4aの幅の寸法よりも長く形成されている流路部材10では、被処理物が載置されることとなる蓋体部1に近い第1の側壁部2aの流体との接触面積を比較的大きくすることができることから、熱交換効率を高く維持できるため好適である。
Further, as shown in FIG. 1B, in the
さらに、流路口4aの高さの寸法4bに対し、第1の側壁部2aの底板部3と接する部位の幅2bの寸法が0.2倍以上の範囲とし、第1の側壁部2aの底板部3と接する部位の
幅2bに対し、第1の側壁部2aの蓋体部1と接する部位の幅を2cの寸法が1.3倍以上3.0倍以下の範囲であれば、熱交換効率を高く維持することができるとともに、蓋体部1が外部からの物理的衝撃にも耐え得る優れた機械的強度をも有する流路部材10とすることができる。
Further, the dimension of the
また、被処理物における熱分布に違いがあるときなどは、側壁部2間の間隔を適宜調整するほか、第1の側壁部2aの幅の広がり具合を適宜調整することで、被処理物の均熱化を図ることができる、例えば、被処理物の中央部の温度が高く、外側が低いときには、流路部材10における中央部の側壁部2の間隔を広くし、外側の間隔を狭くすればよい。
In addition, when there is a difference in heat distribution in the object to be processed, in addition to adjusting the interval between the
ここで、流路部材10を構成する蓋体部1、側壁部2および底板部3は、金属や樹脂またはセラミックス等で作製することができる。また、蓋体部1、側壁部2および底板部3は、同じ材質で作製されてもよく、他の材質で作製されるものであってもよい。そして、腐食性の高いガスや液体を流路4に流すときには、各部材をセラミックスで作製することが好適であり、セラミックスとしては、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素、コージェライト、ムライト、炭化硼素、またはこれらの複合物を用いることができる。
Here, the
特に、本実施形態の流路部材10は、炭化珪素を主成分とする炭化珪素質焼結体からなることが好ましい。ここで、主成分とは、焼結体を構成する全成分100質量%のうち80質量
%以上の割合で占める成分のことをいう。そして、本実施形態の流路部材10が、炭化珪素を主成分とする炭化珪素質焼結体からなるときには、優れた耐久性や耐食性に加えて、熱伝導率が高いことから熱交換効率が向上した流路部材10とすることができる。また、炭化珪素質焼結体は、主成分である炭化珪素が、他のセラミックス、例えばアルミナと比べて比重が小さく流路部材10の軽量化が図れるものであることから、大型の流路部材10が必要な場合に有用である。
In particular, the
なお、本実施形態の流路部材10がセラミックスからなるとき、熱交換効率を高く維持若しくはさらに向上させるには、第1の側壁部2aを含む側壁部2を構成するセラミックスとして熱伝導率の高いセラミックスを用いることが好適である。これは、蓋体部1に伝搬した熱が、効率よく側壁部2に伝搬し、それにより側壁部2と流体とで効率よく熱交換を行なうことができるからである。また、蓋体部1の厚みを薄くして熱交換効率の向上を図っている構成であるときには、蓋体部1よりも熱伝導率の高いセラミックスを用いて側壁部2を作製することが好適である。
In addition, when the
例えば、第1の側壁部2aを含む側壁部2を、炭化珪素を主成分とする炭化珪素質焼結体とし、蓋体部1および底板部3をアルミナを主成分とするアルミナ質焼結体とすれば、熱交換効率に優れた流路部材10とすることができるうえに、蓋体部1と底板部3とを炭化珪素よりも原料価格が低いアルミナで作製することで、流路部材10の製造コストを下げることができる。
For example, the
なお、流路部材10がセラミックスからなるとき、主成分を含め成分の結晶構造は、流路部材10から所定の大きさの試料を切り出してX線回折装置(XRD)で測定し、同定することによって確認することができる。また、各成分の元素の含有量については、走査型電子顕微鏡(SEM)に付設のエネルギー分散型X線分析装置(EDS)で測定することによって確認することができる。また、ICP発光分光分析装置または蛍光X線分析装置を用いて各元素の含有量を求め、結晶構造に基づいて、炭化物、酸化物、窒化物等に換算することによって含有量を確認することができる。
When the
図2は、本実施形態の流路部材の他の一例を示す、(a)は外観斜視図であり、(b)は(a)に示すA−A’線の断面図である。 2A and 2B show another example of the flow path member of the present embodiment. FIG. 2A is an external perspective view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ shown in FIG.
図2に示す本実施形態の流路部材20は、第1の側壁部2aの幅が、底板部3から蓋体部1にかけて段階的に広くなって配置されている。
The
このような構成とすれば、流路に流れる流体が乱流を生じやすくなるとともに、蓋体部1側の流路の幅が狭くなることから、流体が流れの早くなり易い蓋体部1側の方に流れるため、上記図1の構成にて得られる効果に加えて、さらに流路部材10の蓋体部1に載置される被処理物と流体との熱交換効率を高くすることができる。あわせて第1の側壁部2aの表面積を大きくできることからも熱交換効率を向上することができる。
With such a configuration, the fluid flowing in the flow path is likely to cause turbulence, and the width of the flow path on the
また、図2(b)に示すように、本実施形態の流路部材20は、流路口4aの高さの寸法4bに対して、第1の側壁部2aの底板部3と接する部位の幅を2bの寸法が0.2倍以上
であるとき、第1の側壁部2aにおける底板部3側の幅が最も狭い部位の高さ2dが、30%以上45%以下であることが好ましい。この範囲であれば、流路部材として必要とされる熱交換効率と機械的強度とを備える信頼性の高い流路部材20とすることができる。
Further, as shown in FIG. 2B, the
図3は、本実施形態の流路部材のその他の一例を示す、(a)は供給口側における断面図であり、(b)は排出口側における断面図である。 3A and 3B show another example of the flow path member of the present embodiment. FIG. 3A is a cross-sectional view on the supply port side, and FIG. 3B is a cross-sectional view on the discharge port side.
図3に示す本実施形態の流路部材30は、断面視において複数の流路口4aを有し、流路口4aに挟まれた側壁部2のうち、供給口側に位置する側壁部2が第1の側壁部2aとされておりとともに、第1の側壁部2aは、排出口側に位置する側壁部2よりも蓋体部1と接する部位の幅が広くなっている。なお、図3のように、流路4を複数有する場合には、蓋体部1と接する部位の幅の比較は、同一の第1の側壁部2aにおいて行なえばよく、蛇行状やスパイラル状の1つの流路を有する流路部材では、供給口側および排出口側の断面視において流路口4aに挟まれたそれぞれの側壁部2で比較すればよい。
The
このような構成とすれば、流路口4aに挟まれた側壁部2が第1の側壁部2aとされているとともに、排出口側に位置する側壁部2よりも蓋体部1と接する部位の幅が広いことから、流体が供給されるときに最も大きな圧力がかかり、特に破損しやすい供給口側において、流体の圧力による破損を抑制でき、さらに信頼性を向上することができる。
With such a configuration, the
図4は、本実施形態の流路部材のその他の一例を示す、(a)は外観斜視図であり、(b)は(a)に示すA−A’線の断面図である。 4A and 4B show another example of the flow path member of the present embodiment. FIG. 4A is an external perspective view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ shown in FIG.
図4に示す本実施形態の流路部材40は、断面視において、第1の側壁部2aが少なくとも底板部3側の1段目と、この1段目の蓋体部1側に接合される2段目とを有し、2段目における1段目側の少なくとも一部が、1段目に向けて突出する凸部2eを有している。なお、図4では、段を3段有しており、2段目および3段目のそれぞれの1段目側に凸部
2eを有する形状となっている。
In the flow path member 40 of the present embodiment shown in FIG. 4, the
流路部材40は、第1の側壁部2aの2段目おける1段目側の少なくとも一部に、1段目に向けて突出する凸部2eを有していることによって、高い圧力の流体を流したときや蓋体部1が物理的衝撃を受けたとき等に、第1の側壁部2aの1段目と2段目との接合部において、1段目がずれることによる破壊を抑制でき、信頼性が向上した流路部材40とすることができる。なお、2段目と3段目とにおいても同様の効果を得ることができる。さらに、図4(b)に示すように2段目および3段目のそれぞれの1段目側に凸部2eを有する形状とすることによって、第1の側壁部2aの表面積を広くすることができるとともに、流路4を流れる流体が乱流を発生し易くなることから、第1の側壁部2aと流体との熱交換効率を向上することもできる。
The flow path member 40 has a
図5は、本実施形態の流路部材のその他の一例を示す、(a)は外観斜視図であり、(b)は(a)に示すA−A’線の断面図である。 5A and 5B show another example of the flow path member of the present embodiment. FIG. 5A is an external perspective view, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ shown in FIG.
図5に示す本実施形態の流路部材50は、断面視において、第1の側壁部2aの少なくとも一部が蓋体部1との接合部2fにおいて、蓋体部1側に向けて内側に湾曲している。このような構成とすれば、流路の表面積を広くすることができる。それにより、第1の側壁部2aおよび蓋体部1と流体との熱交換効率を向上することができる。さらに、例えば、図5において、流路における第1の側壁部2aと蓋体部1とで構成されるコーナー部の角度を鋭角とすることができる。蓋体部1と側壁部2との接合部において、蓋体部1側へクラックを生じる場合があるものの、流路4を構成する第1の側壁部2の少なくとも一部が蓋体部1との接合部において蓋体部1に向けて内側に湾曲していることで、コーナー部に生じる応力の向きを傾けることができ、クラックの進展距離を長くすることができる。それにより、流路部材50の破損を抑制できることから信頼性を向上させることができる。
In the
なお、ここまでに説明してきた第1の側壁部2aの形状等は、各流路部材の切断面を公知の光学顕微鏡やマイクロスコープなどを用いて確認することができる。
In addition, the shape etc. of the 1st
図6は、本実施形態の流路部材のさらに他の例として、蓋体部および底板部に対して水平な断面を示す断面図であり、(a)は蛇行状の流路、(b)はスパイラル状の流路である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a horizontal cross section with respect to the lid portion and the bottom plate portion as still another example of the flow path member of the present embodiment, where (a) is a meandering flow path, (b) Is a spiral channel.
図6に示す本実施形態の流路部材60は、流路が流路部材60中で連結されて一本の流路4として形成されている例を示している。
The
例えば、供給口が1箇所であり複数の流路4に分配されるときには、流体が、流体にかかる圧力が低い流路に流れやすく、熱交換にバラツキが生じる傾向があるが、図6に示すように、流路部材60中で連結された一本の流路4として形成されていれば、流体を流路の全体に効率よく流すことができる。それゆえ、熱交換の対象となる部材と流体との熱交換効率を向上することができる。また、図6(a)に示す蛇行状の流路4を有する流路部材60aや、図6(b)に示すスパイラル状の流路4を有する流路部材60bとすることによって、流路部材60の内部に流体を長く留まらせることができるので、熱交換を効率よく行なうことがきる。
For example, when the supply port is provided at a single location and distributed to the plurality of
また、本実施形態の流路部材10,20,30,40,50,60の蓋体部の表面1aまたは内部に金属部材を設けることにより、熱交換器とすることができる。
Moreover, it can be set as a heat exchanger by providing a metal member in the
このような熱交換器において、例えば、蓋体部1の表面1aに金属部材を設け、さらに金属部材の表面に発熱部材を配置したときには、発熱部材により生じた熱が、金属部材に
効率良く伝達され、その伝達された熱が蓋体部1を介してさらに各側壁部2に伝達される。それにより、流路を流れる流体と効率よく熱交換することができる。さらに、本実施形態の流路部材10,20,30,40,50,60が、信頼性の高いものであることから、熱交換器についても信頼性の高いものとなる。なお、本実施形態の熱交換器においては、発熱部材としてLED素子やパワー半導体などの発熱を生じる電子部品を配置する場合に、特に有効である。
In such a heat exchanger, for example, when a metal member is provided on the
図7は、本実施形態の熱交換器を備える半導体製造装置の一例を示す概略図である。 FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a semiconductor manufacturing apparatus including the heat exchanger according to the present embodiment.
この半導体製造装置70は、ウェハ72のプラズマ処理装置であり、ウェハ72が、本実施形態の流路部材10,20,30,40,50,60の蓋体部1の内部に金属部材11が設けられてなる熱交換器71に載置されている例を示している。そして、流路部材10,20,30,40,50,60は、供給口5に供給チューブ7が、排出口6に排出チューブ8が接続され、高温もしくは低温の気体または液体等の流体を、流路部材10,20,30,40,50,60の内部に有する流路4に流すことによってウェハ72の加熱または冷却を行なうものである。
The
また、ウェハ72の上方にはプラズマを発生させるための上部電極12を備えるとともに、熱交換器71を構成する流路部材10,20,30,40,50,60の蓋体部1の内部にある金属部材11を、プラズマを発生させるための下部電極として利用し、この下部電極である金属部材11と上部電極12との間に電圧を印加することにより、下部電極である金属部材11と上部電極12と間に生じさせたプラズマをウェハ72に当てることができるようになっている。そして、熱交換器71が本実施形態の流路部材10,20,30,40,50,60を備えていることから、プラズマ処理する際に高温となる下部電極としての金属部材11を安定した温度に維持することができる。また、ウェハ72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。
In addition, an
また、図7では金属部材11をプラズマ発生用の下部電極として用いた例を示したが、金属部材11に電流を流すことによって加熱すれば、流体の温度調整を行なうこともできる。さらに、蓋体部1を誘電体材料により形成し、金属部材11を静電吸着用の電極として用い、金属部材11に電圧を印加すれば、ウェハ72と誘電体層との間に生じるクローン力やジョンソン・ラーベック力などの静電吸着力によってウェハ72を吸着・保持することもできる。
Although FIG. 7 shows an example in which the
このように、本実施形態の熱交換器71は、信頼性の高い本実施形態の流路部材10,20,30,40,50,60の蓋体部1の内部に金属部材11が設けられていることから、熱交換効率が高く、長期間の使用に耐え得る信頼性の高い熱交換器71とすることができる。
As described above, the
そして、本実施形態の熱交換器71を備える本実施形態の半導体製造装置70は、半導体素子の製造や検査に支障をきたすことの少ない信頼性の高い半導体製造装置とすることができる。また、本実施形態の半導体製造装置70としては、その一例を示す図7の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装置やエッチング処理装置等があり、これらの装置においても本実施形態の熱交換器71を備えることにより、上述した効果を得ることができる。
The
以下、本実施形態の流路部材の製造方法の一例について示す(以降の説明においては、図1〜図6に示す形状に特化した場合を除き、以降の流路部材には符号を付さずに説明する。)。 Hereinafter, an example of the manufacturing method of the flow path member of the present embodiment will be shown (in the following description, the following flow path members are denoted by reference numerals except when specialized in the shape shown in FIGS. 1 to 6. I'll explain it first.)
まず、流路部材10,20,30,40および60の作製にあたって、底板部3と、それ以外となる蓋体部1と側壁部2とが一体に形成された凹部を有する基体(以下、単に基体とも記載
する。)との成形体を得た後、接合剤を用いて底板部3と基体とを接合することによって流路部材10,20,30,40および60となる成形体を得た後焼結体を得る工程について説明する。
First, in the manufacture of the
純度が90%以上であり平均粒径が1μm程度のセラミック原料を用意し、これに焼結助剤、バインダ、溶媒および分散剤等を所定量添加して混合したスラリーを噴霧造粒法(スプレードライ法)により噴霧乾燥して造粒し、1次原料とする。次に、噴霧乾燥して造粒した1次原料を所定形状のゴム型内へ投入し、静水圧プレス成形法(ラバープレス法)により成形し、その後、成形体をゴム型から取り外し、切削加工を施す。 Prepare a ceramic raw material with a purity of 90% or more and an average particle diameter of about 1 μm, and add a predetermined amount of sintering aid, binder, solvent, dispersant, etc. to this and mix the slurry, then spray granulation method (spray Spray-dried by a dry method) and granulated to be a primary raw material. Next, the spray-dried and granulated primary raw material is put into a rubber mold of a predetermined shape and molded by an isostatic press molding method (rubber press method), and then the molded body is removed from the rubber mold and cut. Apply.
なお、この切削加工において、基体となる成形体については、外形や流路を構成する凹部を所望の形状に加工するとともに、流体の供給口および排出口を形成する。 In this cutting process, with respect to the molded body serving as the base, the recesses forming the outer shape and the flow path are processed into desired shapes, and a fluid supply port and a discharge port are formed.
次に、流路部材10,20,30,40および60の底板部は、静水圧プレス法や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スラリーを造粒した後にロールコンパクション成形法によって作製したグリーンシートによって得られた成形体を形成する。
Next, the bottom plate portion of the
次に、基体となる成形体および底板部3となる成形体を接合する。接合に用いる接合剤としては、基体となる成形体および底板部3となる成形体の作製に用いたセラミック原料、焼結助剤、バインダ、分散剤および溶媒を所定量秤量して混合したスラリーからなる接合剤を用いる。そして、蓋体部1と側壁部2とを構成する基体となる成形体および底板部3となる成形体の少なくとも一方の接合部にこの接合剤を塗布し、基体となる成形体および底板部3となる成形体とが一体化した接合成形体を得る。そして、この接合成形体をセラミック原料に応じた雰囲気中において焼成することにより、本実施形態の流路部材10,20,30,40および60を得ることができる。
Next, the molded body to be the base and the molded body to be the
また、製造方法の他の例としては、上記と同様の方法で蓋体部1と側壁部2とを構成する基体となる成形体および底板部3となる成形体を作製した後、セラミック原料に応じた雰囲気中において焼成して、基体および底板部3の焼結体を得る。その後、ガラスからなる接合剤を用いて、基体および底板部3の焼結体の少なくとも一方の接合部にこの接合剤を塗布して一体化させ、熱処理することにより本実施形態の流路部材を得ることができる。
In addition, as another example of the manufacturing method, after forming a molded body to be a base constituting the
次に、押出し成形法を用いた流路部材10,20,40および50を作製する方法について説明する。
Next, a method for producing the
所望の形状になるような金型を準備し、公知の押出し成形法によって基体の成形体を得た後、焼成することによって、流路部材10,20,40および50とすることができる。なお、押出し成型法によって得られた蓋体部1と側壁部2と底板部3とが一体に形成されて基体となる成形体は、金型内において坏土が接合されてなるものであり、本実施形態の流路部材の製造方法に該当する。
A
さらに、複数の流路が流路部材の中で連結されて、一つの流路として形成するためには、例えば、押出し成形法で得られた成形体の側壁部2を切削によって加工した後、開放部を密閉するための成形体をスラリーからなる接合剤を用いて接合し、焼成することによって得ることができる。
Furthermore, in order to connect a plurality of flow paths in the flow path member to form a single flow path, for example, after processing the
また、他の例として、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スラリーを造粒した後にロールコンパクション成形法によってグリーンシー
トを形成し、金型により所望形状に打ち抜いた成形体を用いて積層するものであってもよい。
As another example, a doctor blade method, which is a general ceramic molding method using slurry, and a green sheet is formed by roll compaction molding after granulating the slurry, and then molded into a desired shape using a die It may be laminated using a body.
例えばその一例として、スラリーの作製方法としては、まず平均粒径が0.5μm以上2
μm以下である炭化珪素粉末と、焼結助剤として、炭化硼素およびカルボン酸塩の粉末とを準備する。そして、各粉末を、例えば、炭化珪素粉末100質量%に対して、炭化硼素に
粉末を0.12質量%以上1.4質量%以下、カルボン酸塩の粉末を1質量%以上3.4質量%以下となるように秤量して混合して混合粉末を得る。
For example, as an example of this, as a method for producing a slurry, first, the average particle size is 0.5 μm or more 2
A silicon carbide powder having a size of μm or less and boron carbide and carboxylate powder as a sintering aid are prepared. Then, for example, with respect to 100% by mass of silicon carbide powder, each powder may be 0.12% by mass to 1.4% by mass of boron carbide powder, and 1% by mass to 3.4% by mass of carboxylate powder. Weigh and mix to obtain a mixed powder.
次に、この混合粉末とともに、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、アクリル樹脂またはブチラール樹脂等のバインダと、水と、分散剤とを、ボールミル、回転ミル、振動ミルまたはビーズミル等に入れて混合する。ここで、バインダの添加量としては、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らないようにすればよく、このようにして作製されたスラリーを用いればよい。 Next, together with this mixed powder, a binder such as polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, acrylic resin or butyral resin, water, and a dispersing agent are mixed in a ball mill, a rotating mill, a vibration mill or a bead mill. Here, the amount of the binder added is such that the strength and flexibility of the molded body are good, and it is sufficient that the molding binder is not sufficiently degreased during firing. May be used.
このようにして作製した複数のグリーンシートを所望の流路4となるように積層するが、流路部材の第1の側壁部2aを形成するようにして積層するのが良く、必要に応じて、各グリーンシートの厚みを変更したり、積層するグリーンシートの枚数を変更してもよい。なお、流路部材40および50を得る場合には、積層する前のグリーンシートの状態で、グリーンシートに研削加工やレーザー加工を施して、第1の側壁部2aに有する凸部2eや、側壁部の少なくとも一部が、蓋体部との接合部において、蓋体部に向けて内側に湾曲している形状となるように加工したものを用いればよい。
A plurality of green sheets thus produced are laminated so as to form a desired
また、それぞれのグリーンシートの接合面には、グリーンシートを作製するときに用いたものと同様のスラリーを接合剤として塗布し、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。 In addition, a slurry similar to that used for producing the green sheet is applied as a bonding agent to the bonding surface of each green sheet, and after the green sheets are laminated, a flat plate-like pressurizing tool is used. A pressure of about 0.5 MPa is applied, followed by drying at room temperature of about 50 to 70 ° C. for about 10 to 15 hours.
次に、流路部材となる積層したグリーンシートを、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、例えば、炭化珪素が主成分の材料であれば、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。 Next, the laminated green sheets to be the flow path members are baked in, for example, a known pusher type or roller type continuous tunnel furnace. Although the firing temperature differs depending on the material, for example, if silicon carbide is the main component, after holding in an inert gas atmosphere or vacuum atmosphere at a temperature range of 1800-2200 ° C. for 10 minutes to 10 hours And firing in a temperature range of 2200 to 2350 ° C. for 10 minutes to 20 hours.
次に、流路部材において、側壁部2(第1の側壁部2aを含む)を構成するセラミックスを、熱伝導率の高いセラミックスを用いる場合の製造方法について説明する。なお、ここでの説明においては、蓋体部1と底板部3とをセラミックスにて作製する場合について説明する。
Next, a manufacturing method in the case where a ceramic having a high thermal conductivity is used as the ceramic constituting the side wall 2 (including the
蓋体部1,第1の側壁部2a、第1の側壁部2aを除く側壁部2、底板部3を構成する部位を、公知のプレス法やグリーンシートを必要に応じて研削加工やレーザー加工を施した後に積層することによって成形体を作製し、それぞれのセラミック原料に応じた雰囲気中において焼成することによってセラミック焼結体を作製する。例えば、側壁部2(第1の側壁部2aを含む)を炭化珪素を主成分とする原料を用いて成形体を作製後に、不活性ガスの雰囲気中または真空雰囲気中で焼成し、また、蓋体部1および底板部3はアルミナを主成分とする原料を用いて成形体を作製後に大気雰囲気中で焼成することによって焼結体を得ることができる。その後、ガラスからなる接合剤を用いて、蓋体部1,第1の側壁部2a、第1の側壁部2aを除く側壁部2、底板部3のそれぞれの焼結体の少なくとも一方の接合部にこの接合剤を塗布して一体化させ、熱処理することにより本実施形態の流路部材を得ることができる。
The
ここで、例えば、本実施形態の流路部材の蓋体部1の表面1aに金属部材11を設けるためには、タングステン、モリブデン、銀、銅やアルミニウムを公知の印刷法で形成するか、活性金属法やロウ付け法を用いて接合すればよい。さらに、蓋体部1の内部に金属部材11を設けるには、蓋体部1の内部に孔等を形成し、形成された孔等に、タングステン、モリブデン、銀、銅やアルミニウムを充填すればよい。このように形成することによって熱交換器71を得ることができる。
Here, for example, in order to provide the
以上のようにして得られた本実施形態の流路部材は、複数の側壁部2のうち少なくとも1つが、底板部3から蓋体部1にかけて幅が広くなっている第1の側壁部2aとされていることにより、第1の側壁部2aにおける蓋体部1と接する部位の幅が広いことによって蓋体部1が破損しにくいことから、信頼性の向上した流路部材とすることができる。また本実施形態の熱交換器71が本実施形態の流路部材の蓋体部1の表面または内部に金属部材が設けられていることにより、信頼性の向上した熱交換器71とすることができる。特に半導体製造装置70が本実施形態の熱交換器71を備えることにより、信頼性の高い半導体素子の製造や検査を行なうことができる。
The flow path member of the present embodiment obtained as described above includes a first
10,20,30,40,50,60:流路部材
1:蓋体部
2:側壁部
2a:第1の側壁部
2e:凸部
2f:接合部
3:底板部
4:流路
4a:流路口
5:供給口
6:排出口
7:供給チューブ
8:排出チューブ
11:金属部材
12:電極
70:半導体製造装置
71:熱交換器
72:ウェハ
10, 20, 30, 40, 50, 60: flow path member 1: lid part 2:
11: Metal parts
12: Electrode
70: Semiconductor manufacturing equipment
71: Heat exchanger
72: Wafer
Claims (7)
前記複数の側壁部のうち少なくとも1つが、前記底板部から前記蓋体部にかけて幅が段階的に広くなっている第1の側壁部とされていることを特徴とする流路部材。 A flow path member having a flow path through which a fluid flows, including a lid body portion on which a workpiece is placed, a bottom plate portion, and a plurality of side wall portions connected to the lid body portion and the bottom plate portion. And in a cross-sectional view perpendicular to the direction in which the fluid flows,
At least one of the plurality of side wall portions is a first side wall portion whose width gradually increases from the bottom plate portion to the lid body portion.
該流路口に挟まれた前記側壁部のうち、少なくとも供給口側に位置する側壁部が、前記底板部から前記蓋体部にかけて幅が広くなっている第1の側壁部とされており、該第1の側壁部は、排出口側に位置する側壁部よりも前記蓋体部と接する部位の幅が広いことを特徴とする流路部材。Of the side wall portions sandwiched between the flow path ports, at least a side wall portion located on the supply port side is a first side wall portion that is wide from the bottom plate portion to the lid body portion, The flow path member characterized in that the first side wall portion has a wider width in a portion in contact with the lid body portion than the side wall portion located on the discharge port side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013174642A JP6154248B2 (en) | 2012-08-24 | 2013-08-26 | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012185445 | 2012-08-24 | ||
JP2012185445 | 2012-08-24 | ||
JP2013174642A JP6154248B2 (en) | 2012-08-24 | 2013-08-26 | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014060393A JP2014060393A (en) | 2014-04-03 |
JP6154248B2 true JP6154248B2 (en) | 2017-06-28 |
Family
ID=50616564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013174642A Active JP6154248B2 (en) | 2012-08-24 | 2013-08-26 | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6154248B2 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05251601A (en) * | 1992-03-05 | 1993-09-28 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor substrate |
JP4015060B2 (en) * | 2003-05-20 | 2007-11-28 | 株式会社日立製作所 | Direct water-cooled power semiconductor module structure |
JP4832419B2 (en) * | 2007-12-25 | 2011-12-07 | トヨタ自動車株式会社 | Semiconductor module |
EP2582213B1 (en) * | 2010-06-09 | 2021-01-20 | Kyocera Corporation | Flow channel member, heat exchanger using same, and electronic component device |
-
2013
- 2013-08-26 JP JP2013174642A patent/JP6154248B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014060393A (en) | 2014-04-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6175437B2 (en) | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
JP6018196B2 (en) | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
US9448014B2 (en) | Channel member, and heat exchanger, semiconductor unit, and semiconductor manufacturing apparatus including the same | |
JP6162558B2 (en) | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
WO2006001425A1 (en) | Electrostatic chuck | |
WO2001097264A1 (en) | Hot plate | |
KR20130036244A (en) | Flow channel member, heat exchanger using same, and electronic component device | |
WO2002042241A1 (en) | Aluminum nitride sintered body, method for producing aluminum nitride sintered body, ceramic substrate and method for producing ceramic substrate | |
JP2016171343A (en) | Passage member, heat exchanger and electronic component device using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
US11486648B2 (en) | Heat exchanger | |
JP6154248B2 (en) | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
JP6215668B2 (en) | Ceramic sintered body, flow path member using the same, semiconductor inspection apparatus and semiconductor manufacturing apparatus | |
JP2015138910A (en) | Channel member and heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
JP6401012B2 (en) | Ceramic substrate | |
JP6050505B2 (en) | Sample holder | |
JP2001217060A (en) | Ceramic heater | |
JP6437844B2 (en) | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
JP6419030B2 (en) | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
JP2014046326A (en) | Channel member and electronic apparatus using the same | |
US20170317223A1 (en) | Ceramic carrier body having solar cells | |
JP6122323B2 (en) | Sample holder | |
JP2003146770A (en) | Ceramic joined body | |
JP2017212328A (en) | Ceramic passage member | |
JP2008238085A (en) | Reactor, container for housing reactor, and reaction apparatus | |
JP2015111032A (en) | Heat exchange member and heat exchanger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160219 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161220 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161227 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170220 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170502 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170601 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6154248 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |