(57)【要約】【課題】微細で効率のよいマイクロ熱交換器、マイクロ冷却器、マイクロ加熱器、マイクロ熱電変換器、およびその製造方法を提供すること。【解決手段】微細な構造体中に流路１９が形成され、流路１９中を液体が流れることにより、該微細な構造体を冷却または加熱するマイクロ熱交換器において、流路１９中の一部が、良熱伝導材中に、球状で同一の大きさを有する空間が集合して最密充填構造となっている多孔体（熱交換領域１８）となっている。二つの熱交換領域１８とそれらを流路１９で結んで熱交換器を形成する。熱交換器として動作させるためのマイクロポンプの形成方法と冷媒の封止方法は、従来のマイクロマシンの技法で実施できる。【選択図】      図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細な構造体中に流路が形成され、流路中を液体が流れることにより、該微細な構造体を冷却または加熱するマイクロ熱交換器において、
前記流路中の一部が、良熱伝導材中に、球状で同一の大きさを有する空間が集合して最密充填構造となっている多孔体となっていることを特徴とするマイクロ熱交換器。
【請求項２】
微細な構造体中に流路が形成され、該流路中を液体が流れることにより、微細な構造体を冷却または加熱するマイクロ熱交換器において、
前記流路中の一部の領域１が、良熱伝導材中に、球状で同一の大きさを有する空間が集合して最密充填構造となっている多孔体となっており、かつ、前記流路中の前記領域１と異なる他の一部の領域２が、光触媒能を有する素材中に、球状で同一の大きさを有する空間が集合して最密充填構造となっている多孔体となっていることを特徴とするマイクロ熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２記載のマイクロ熱交換器において、
前記良熱伝導材は、金、銀、銅、アルミ、タングステン、モリブデン、シリコン、炭素のいずれか、または、これらの元素を構成元素とする化合物あるいは混合物であることを特徴とするマイクロ熱交換器。
【請求項４】
請求項２に記載のマイクロ熱交換器において、
前記光触媒能を有する素材は、酸化チタンを含むことを特徴とするマイクロ熱交換器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロ熱交換器の良熱伝導材により構成される箇所の任意の領域に、冷却素子を接し、あるいは、結合させたことを特徴とするマイクロ冷却器。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロ熱交換器の良熱伝導材により構成される箇所の一部の領域に、発熱素子を接し、あるいは、結合させたことを特徴とするマイクロ加熱器。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロ熱交換器の良熱伝導材により構成される箇所の一部の領域に、熱電変換素子を接し、あるいは、結合させたことを特徴とするマイクロ熱電変換器。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のマイクロ熱交換器の製造方法であって、基板上に、球状で同一の大きさを有する粒子の最密充填構造を形成した後、エッチングにより、前記粒子の最密充填構造体を所定の形状に加工し、さらに、前記粒子間に良熱伝導材あるいは光触媒能を有する素材を充填し、その後、前記粒子を除去する工程を有することを特徴とするマイクロ熱交換器の製造方法。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか１項に記載のマイクロ熱交換器の製造方法であって、基板上に、球状で同一の大きさを有する粒子の最密充填構造を形成した後、前記粒子間に良熱伝導材あるいは光触媒能を有する素材を充填し、さらに、エッチングによりこの構造体を所定の形状に加工し、その後、前記粒子を除去する工程を有することを特徴とするマイクロ熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から７のいずれか１項に記載のマイクロ熱交換器の製造方法であって、基板上の任意の箇所に、球状で同一の大きさを有する粒子の最密充填構造を形成した後、前記粒子間に良熱伝導材あるいは光触媒能を有する素材を充填し、その後、前記粒子を除去する工程を有することを特徴とするマイクロ熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粒子の自己組織化を利用して微粒子の最密充填構造（オパール）を形成する技術、および、最密充填した微粒子間の隙間に他材料を充填した後、該微粒子を除去することにより充填材料の多孔体（インバースオパール）を形成する技術を利用した、マイクロマシン、集積回路や発光素子などの発熱を伴う半導体素子などを微細な機構で冷却したり、マイクロマシン、集積回路や発光素子などの発熱を伴う半導体素子などの熱を回収し発電したりする技術、さらに、微細な空間を利用した、微小空間における化学反応システムなどにおいて、反応箇所を加熱する技術に係り、具体的には、マイクロ熱交換器，マイクロ冷却器，マイクロ加熱器，マイクロ熱電変換器、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多孔質材料や微細構造を利用して熱交換の効率の改善を図った従来技術、あるいは光触媒効果を用いて熱交換機構の性能の維持を図った従来技術として、例えば次のような文献がある。
【０００３】
特開２００１−２３７３５５号公報（特許文献１）は、ヒートシンクの金属薄膜の一方の面にセラミクスの微粒子を積層して熱伝達効率を上げたものである。
【０００４】
特開２００２−５３８４９号公報（特許文献２）は、アロフェンまたはアロフェン様構造を有する中空球状構造体粒子を構成要素とした熱交換樹脂において、中空球状粒子の外壁に水分子が出入りできる小さな細孔を有する構造とすることで高い熱交換量を実現したものである。
【０００５】
特開２００２−７１２９７号公報（特許文献３）は、熱交換用のフィンの表面に、表面に微細な細孔を有する酸化チタン粒子を含むコート膜を形成して、親水性と脱臭性を実現したものである。
【０００６】
特開２００２−７１２９８号公報（特許文献４）は、前述の特許文献３に加えて、無機系抗菌剤を加えたコート膜により、親水性と脱臭性、さらにシリカ臭発生の防止を実現したものである。
【０００７】
特開２００２−８１８８９号公報（特許文献５）は、イモゴライトまたはイモゴライト様構造を有する中空球状構造体粒子を構成要素とした熱交換樹脂において、中空球状粒子の外壁に水分子が出入りできる小さな細孔を有する構造とすることで高い熱交換量を実現したものである。
【０００８】
特開平８−１４５４８５号公報（特許文献６）は、熱交換器に充填される金属の表面に微細に凹凸を設けることにより、伝熱性能を向上させるものである。
【０００９】
特開平１０−６２０９６号公報（特許文献７）は、熱交換用部材として、部材の一部に多孔質金属焼結体を用いるというものである。
【００１０】
特開平１１−２４８３８９号公報（特許文献８）は、全熱交換素子の表面に酸化チタン粒子を含む層を設けることにより、汚れの付着による全熱交換性能の低下を防止したものである。
【００１１】
特開平１１−３００１４７号公報（特許文献９）は、全熱交換素子において、シート基材上に吸湿材粒子と防黴または抗菌粒子を含むコート膜を設けることにより、黴や菌の繁殖を防止したものである。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−２３７３５５号公報
【特許文献２】
特開２００２−５３８４９号公報
【特許文献３】
特開２００２−７１２９７号公報
【特許文献４】
特開２００２−７１２９８号公報
【特許文献５】
特開２００２−８１８８９号公報
【特許文献６】
特開平８−１４５４８５号公報
【特許文献７】
特開平１０−６２０９６号公報
【特許文献８】
特開平１１−２４８３８９号公報
【特許文献９】
特開平１１−３００１４７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとしている背景について詳しく説明する。
まず、第一点目は、冷却に関わる点である。
近年、マイクロマシンの発展や、集積回路技術の発展による高出力化、あるいは、半導体レーザーの高出力化やアレイ化にともない、微小回路・部品・機構を冷却する技術が重要となってきている。そこでは、冷却のための素子（ペルチェ素子など）を発熱源に直付けできない場合も多くあるので、効率のよい、伝熱や熱交換をおこなうための機構が求められている。
【００１４】
また、第二点目は、小さな系での加熱に関わる点である。
小さな機構および系での加熱は、主に通信用光デバイスの特性安定化の場面や、最近進展が著しい、生物の細胞や組織を活用したバイオデバイスの制御、あるいは、微細な反応セル内で、化学反応を起こすマイクロリアクターの制御の場面で求められる。以上のようなデバイス・機構は、近年、特に発展してきたものであり、これらのデバイス・機構に適した、効率のよい、微小な加熱機構は実現できていない。
【００１５】
第三点目は、熱を回収して電気を発生させる熱電に関わる点である。
従来、機器やデバイスが発生する熱は、冷却することがおこなわれ、熱を電気に回収することは積極的に行われてこなかった。それは、ＣＰＵや半導体レーザーなどかなり発熱を伴う素子に対しても冷却が行われているだけという点から明らかである。
【００１６】
今後は、発熱を伴う素子や機構の熱を回収し、回収した熱は熱伝素子まで効率よく導き、電気に変換し、蓄えたり、機器の表示などの他の機能のための電力として活用したりする技術が求められる。
【００１７】
本発明は、上記３点の要求を満たし、微細で効率のよいマイクロ熱交換器、マイクロ冷却器、マイクロ加熱器、マイクロ熱電変換器、およびその製造方法を提供することをその目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、次のような構成を特徴としている。
ａ）微細な構造体中に流路が形成され、流路中を液体が流れることにより、該微細な構造体を冷却または加熱するマイクロ熱交換器において、流路中の一部が、良熱伝導材中に、球状で同一の大きさを有する空間が集合して最密充填構造となっている多孔体となっていることを特徴としている。
【００１９】
ｂ）請求項２記載の発明は、微細な構造体中に流路が形成され、該流路中を液体が流れることにより、微細な構造体を冷却または加熱するマイクロ熱交換器において、流路中の一部の領域１は、良熱伝導材中に、球状で同一の大きさを有する空間が集合して最密充填構造となっている多孔体となっており、かつ、前記流路中の上記領域１とは異なる他の一部の領域２は、光触媒能を有する素材中に、球状で同一の大きさを有する空間が集合して最密充填構造となっている多孔体となっていることを特徴としている。
【００２０】
ｃ）請求項３記載の発明は、請求項１または２において、良熱伝導材が、金、銀、銅、アルミ、タングステン、モリブデン、シリコン、炭素のいずれか、または、これらの元素を構成元素とする化合物あるいは混合物であることを特徴としている。
【００２１】
ｄ）請求項４記載の発明は、請求項２ににおいて、光触媒能を有する素材が、酸化チタンを含むことを特徴としている。
【００２２】
ｅ）請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれかのマイクロ熱交換器の良熱伝導材により構成される箇所の任意の領域に、冷却素子を接し、あるいは、結合させたことを特徴としている。
【００２３】
ｆ）請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれかのマイクロ熱交換器の良熱伝導材により構成される箇所の一部の領域に、発熱素子を接し、あるいは、結合させたことを特徴としている。
【００２４】
ｇ）請求項７記載の発明は、請求項１から４のいずれかのマイクロ熱交換器の良熱伝導材により構成される箇所の一部の領域に、熱電変換素子を接し、あるいは、結合させたことを特徴としている。
【００２５】
ｈ）請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれかのマイクロ熱交換器の製造方法であって、基板上に、球状で同一の大きさを有する粒子の最密充填構造を形成した後、エッチングにより、前記粒子の最密充填構造体を任意の形状に加工し、さらに、前記粒子間に良熱伝導材あるいは光触媒能を有する素材を充填し、その後、前記粒子を除去する工程を有することを特徴としている。
【００２６】
ｉ）請求項９記載の発明は、請求項１から７のいずれかのマイクロ熱交換器の製造方法であって、基板上に、球状で同一の大きさを有する粒子の最密充填構造を形成した後、前記粒子間に良熱伝導材あるいは光触媒能を有する素材を充填し、さらに、エッチングによりこの構造体を任意の形状に加工し、その後、前記粒子を除去する工程を有することを特徴としている。
【００２７】
ｊ）請求項１０記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載のマイクロ熱交換器の製造方法であって、基板上の任意の箇所に、球状で同一の大きさを有する粒子の最密充填構造を形成した後、前記粒子間に良熱伝導材あるいは光触媒能を有する素材を充填し、その後、前記粒子を除去する工程を有することを特徴としている。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明は、”球状で同一の大きさを有する空間が集合して最密充填構造となっている多孔体”いわゆる「インバースオパール」を利用したマイクロ熱交換器、マイクロ冷却器、マイクロ加熱器、マイクロ熱電変換器を提案するものである。
【００２９】
まず、「インバースオパール」について説明しておく。
インバースオパールは、まず、図１に示すような、基板１１上に、球状で同一の大きさを有する粒子（球状単分散粒子）１２を最密充填構造に配列させた粒子集合体（オパール）を形成し、次に、図２に示すように、該粒子集合体の粒子間の空隙に、粒子の素材とは異なる材質（充填物）を充填した後、上記最密充填構造配列の粒子を除去し内部を空洞にして作る。
【００３０】
このインバースオパールは、内部の空間（空隙）が最密充填構造になっていることにより、従来の多孔体・多孔物質とは異なった性質を有している。すなわち、インバースオパールは、全体積のうち、その約７０％が空間（空隙）となっており、内部に大きな表面を有している。
【００３１】
また、インバースオパールは、多孔体を構成している個々の球状空間に着目すると、ひとつの球状空間隙の周囲には、最近接の１２個の球状空隙が接して、隣の球状空間とつながっているため、多孔体内部で充分な流路を有している。
【００３２】
本発明では、微細な流路中に、良導電性の材質を基材としたインバースオパールの熱交換部分を設けることにより、液体を流すためのコンダクタンスの大きさを維持しつつ、微小で、熱交換の効率を良好な熱交換器を可能にした。
【００３３】
インバースオパールを用いた熱交換部同士をつなぐ流路は、微細なチューブなどをアッセンブリしてもよいが、マイクロマシン技術を利用して熱交換部と一体に形成する方が本発明に適していて良いと考えられる。
【００３４】
また、本発明では、微細な流路中に、光触媒能を有する素材を基材としたインバースオパール構造を設けることにより、微生物の増殖などによる流路中を流れる液体の汚れを防止し、結果として、流路や、流路によってつながれている熱交換部分の汚れを防止して、汚れによる熱交換器の目詰まり等による性能劣化を防止することを可能にした。
【００３５】
上記従来技術の文献の中で本発明に一番近いものは、特開平１０−６２０９６号公報（特許文献７）であるが、該特許文献７に記載されたものにおいては、気孔率は  ７〜５０％  とあるが、本発明では、インバースオパールを利用していることにより、その気孔率は、おおよそ  ７０％  であり、流体に対するコンダクタンスも従来の多孔質材料に比較して大幅に向上させることが可能である。また、本発明は、基本プロセスが薄膜プロセスであるため、微細なシステムを形成するのに適している。
【００３６】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。
（実施例１）
本実施例では、請求項１、請求項３、および請求項９の発明を実施した例について説明する。
【００３７】
まず、粒径  １００  ｎｍ  の球形状単分散シリカ粒子をベンゼン中に分散させ、これに、３−ｍｅｒｃａｐｔｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ  （ＭＰＴＭＳ）を溶かし、濃度を１．０×１０−２Ｍとして、３０分間、窒素雰囲気中で攪拌した後、遠心分離を  ３０００ｒｐｍ  ３０分行い、沈殿物をベンゼンに再分散し、遠心分離を  ３０００ｒｐｍ  ３０分行う。
【００３８】
遠心分離後の沈殿物をクロロホルムに再分散し、遠心分離を  ３０００ｒｐｍ  ３０分行い、沈殿物をメタノールに再分散し、遠心分離を  ３０００ｒｐｍ  ３０分行い、沈殿物を純水に再分散し、遠心分離を  ３０００ｒｐｍ  ３０分行い、沈殿物を純水に再分散させる。
【００３９】
以上の工程により、チオール基で表面を終端させたシリカ粒子の水分散液を得る。この後、分散媒を水からエタノールに置換して、濃度を２  ｗｔ％に調製して、微粒子構造体形成のための原料液とする。
【００４０】
次に、図３に示すように、酸化膜つき  Ｓｉ  ウェハ（基板）１１を、上述のようにして作った原料液１３中に浸し、一定の速度で引き上げる。引き上げる速度は、０．０５〜１００μｍ／ｓで、酸化膜つき  Ｓｉ  ウェハ（基板）１１上に良好な薄膜状の微粒子構造体を形成することができる。
【００４１】
次に、平均粒径  ５  ｎｍ  の金ナノ粒子のトルエン溶液に１時間浸漬した後、７００℃  ３０分  熱処理を行う。
【００４２】
この後、任意の形状に加工された微粒子構造体を銅の無電解めっき溶液に浸漬して、粒子の空隙に銅を堆積させた後、反応性イオンエッチングにより、粒子間に銅が充填された微粒子構造体を所望の形状に加工する。本実施例では、図４に示すように、微粒子構造体を残す領域１４として示した２箇所の長方形領域だけ微粒子構造体を残す。このときに、エッチングされる領域（領域１４以外の領域）は、Ｓｉ  ウェハ上の酸化膜まで除去する。
【００４３】
この後、マスクを利用して、スパッタにより、図５に示す「銅成膜領域１５」に銅を成膜する。
【００４４】
次に、２％フッ酸に浸漬して、領域１４中のシリカ粒子を除去してその部分を空洞にした後、図６に示す「レジストを残す領域１６」にレジストを残し、次に、マスクを利用して、スパッタにより、図７に示す「シリコン酸化膜形成領域１７」の部分にシリコン酸化膜を成膜した後、領域１６のレジストを除去する。これにより、領域１６の部分に流路が形成される。
【００４５】
次に、マスクを利用して、スパッタにより、図８に示す「銅成膜領域１５１」の部分に銅を成膜する。これは、熱交換領域の高さを高くして、熱交換をするための素子との結合をしやすくするためである。
【０４６】
以上の工程により、図９に示すように、二つの熱交換領域１８とそれらを流路１９で結んだ熱交換器を形成することができる。熱交換器として動作させるためのマイクロポンプの形成方法と冷媒の封止方法は、従来のマイクロマシンの技法で実施できるので、ここでは、説明を省略する。
【００４７】
（実施例２）
本実施例では、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項８の発明を実施した例について説明する。
【００４８】
粒径  １００  ｎｍ  の球形状単分散シリカ粒子を用いる。微粒子構造体形成のための原料液の調整方法と微粒子構造体の形成方法は、実施例１と同様である。形成した微粒子構造体は、実施例１と同様に、平均粒径  ５  ｎｍ  の金ナノ粒子のトルエン溶液に１時間浸漬した後、７００℃  ３０分  熱処理を行う。
【００４９】
この後、反応性イオンエッチングにより、微粒子構造体を所望の形状に加工する。本実施例では、図１０に示すように、３箇所の長方形の微粒子構造体を残す領域２２に微粒子構造体を残す。このときに、エッチングされる領域（領域２２以外の領域）は、Ｓｉ  ウェハ基板２１上の酸化膜まで除去する。
【００５０】
次に、感光性の樹脂を利用して、図１１の「樹脂により被覆する領域２３１」で示す箇所の微粒子構造体を樹脂で被覆する。
【００５１】
この後、銅の無電解めっき溶液に浸漬して、図１１の２２で示す２箇所の領域の粒子の空隙に銅を堆積させる。その後、樹脂を除去して、新たに、図１２の「樹脂により被覆する領域２３２」で示す箇所の微粒子構造体を樹脂で被覆する。
【００５２】
この状態の試料を、脱水したエタノール中にチタンアルコキシドを溶解したものに、浸漬した後、純水を加え、反応を開始する。反応により形成される水酸化チタンの核は、酸化シリコンの表面で優先的に形成されるため、図１２の２２１で示す領域の粒子の空隙にだけ、酸化チタンを形成することができる。
【００５３】
この後、タングステンをイオン注入した後、樹脂を除去して、７００℃  ３０分  熱処理を行う。以上の工程は、純粋な酸化チタンだけでは、紫外光にしか有効ではないのを、可視域まで感度を持たせるための工程である。
【００５４】
次に、２％フッ酸に浸漬して、シリカ粒子を除去してその部分を空洞にした後、マスクを利用して、スパッタにより、図１３の「銅成膜領域２４」の部分に銅を成膜する。この後、図１４に示す「レジストを残す領域２５」の部分にレジストを残し、マスクを利用して、スパッタにより、図１５の「酸化シリコン形成領域２６」で示す部分にシリコン酸化膜を成膜する。
【００５５】
次に、マスクを利用して、スパッタにより、図１６に示す「銅成膜領域２４」で示す部分に銅を成膜する。これは、熱交換領域の高さを高くして、熱交換をするための素子との結合をしやすくするためである。
【００５６】
以上の工程により、二つの熱交換領域とひとつの光触媒領域とそれらを流路で結んだ熱交換器を形成することができた。図１７に示すように、二つの熱交換領域の一方にペルチェ素子を取り付け、冷却器を形成できた。もう一方の熱交換領域には、冷却されるべき素子を取り付ける。実施例１と同様に、マイクロポンプの形成方法と冷媒の封止方法は、従来のマイクロマシンの技法で実施できるので、ここでは、説明を省略する。
【００５７】
（実施例３）
本実施例では、請求項２、請求項３、請求項４、請求項６、請求項１０の発明を実施した例について説明する。
【００５８】
粒径  １００  ｎｍ  の球形状単分散シリカ粒子を用いる。微粒子構造体形成のための原料液の調整方法は、実施例１と同様である。
【００５９】
基板には、酸化膜つき  Ｓｉ  ウェハ基板を使用し、窒素雰囲気中で、ｏｃｔａｄｅｃｙｌｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ（ＯＴＳ）のトルエン  １  ｖｏｌ％  溶液に５分浸漬した後、１２０℃  で１０分間ベークする。この後、微粒子構造体を形成することになる位置だけ、マスクを利用して、ＵＶ光の照射を行う。この後、  （ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ（ＡＰＴＳ）のトルエン  １  ｖｏｌ％  溶液に１時間浸漬した後、１２０℃  で１０分間ベークする。
【００６０】
この基板を、図３に示すように、原料液に浸し一定の速度で引き上げる。引き上げる速度は、０．０５〜１００μｍ／ｓで、基板上のＵＶが照射された領域だけに良好な薄膜状の微粒子構造体を形成することができる。
【００６１】
次に、平均粒径  ５  ｎｍ  の金ナノ粒子のトルエン溶液に１時間浸漬した後、７００℃  ３０分  熱処理を行う。この後の熱交換器を形成するところまでの工程は、実施例２と同様である。
【００６２】
図１８に示すように、形成した熱交換器の二つの熱交換領域の一方にヒーター素子３０を取り付ける。同図において、２７は光触媒部、２９は流路である。
【００６３】
（実施例４）
本実施例では、請求項２、請求項３、請求項４、請求項７、請求項１０の発明を実施した例について説明する。
【００６４】
熱交換器を形成するところまでの工程は、実施例２と同様である。
図１９に示すように、形成した熱交換器の二つの熱交換領域の一方に熱電変換素子３１を取り付け、熱電変換器を形成できた。もう一方の熱交換領域には、熱を回収する素子を取り付ける。同図において、２７は光触媒部、２９は流路である。
【００６５】
【発明の効果】
以下、本発明の効果を請求項毎に述べる。
ａ）請求項１に記載するマイクロ熱交換器によれば、良熱伝導材中に、球状で同一の大きさを有する空間が集合して最密充填構造となっている多孔体を使用していることにより、液体を流すためのコンダクタンスの大きさを維持しつつ、熱交換の効率を良好にすることが可能となる。
【００６６】
請求項２に記載するマイクロ熱交換器によれば、領域１では、良熱伝導材中に、球状で同一の大きさを有する空間が集合して最密充填構造となっている多孔体を使用していることにより、液体を流すためのコンダクタンスの大きさを維持しつつ、熱交換の効率を良好にすることを可能とし、同時に、領域２では、光触媒能を有する素材中に、球状で、かつ、同一の大きさを有する空間が集合して最密充填構造となっている多孔体を使用していることにより、微生物の繁殖などによる液体の汚れを防止して、流路や領域１の多孔体の汚れを防止することが可能となる。
【００６７】
請求項３に記載するマイクロ熱交換器によれば、良熱伝導材を、金、銀、銅、アルミ、タングステン、モリブデン、シリコン、炭素のいずれか、あるいは、これらの元素を構成元素とする化合物あるいは混合物とすることにより、良好な熱伝達が可能となる。
【００６８】
請求項４に記載するマイクロ熱交換器によれば、光触媒能を有する素材が酸化チタンを含むことにより、可視から紫外の光を利用して、微生物の繁殖などによる液体の汚れを防止し、流路や領域１の多孔体の汚れを防止することが可能となる。
【００６９】
請求項５に記載するマイクロ冷却器によれば、マイクロ熱交換器の良熱伝導材により構成される部位にペルチェ素子や空冷フィンなどの冷却素子を接する、あるいは、結合させることにより、冷却素子から離れた場所のデバイスや構造体を冷却することが可能となる。
【００７０】
請求項６に記載するマイクロ加熱器によれば、マイクロ熱交換器の良熱伝導材により構成される部位にヒーターなどの加熱素子を接する、あるいは、結合させることにより、加熱素子から離れた場所のデバイスや構造体および化学反応のための微小なセルを加熱することが可能となる。
【００７１】
請求項７に記載するマイクロ熱電変換器によれば、マイクロ熱交換器の良熱伝導材により構成される部位に熱電変換素子を接する、あるいは、結合させることにより、マイクロマシンや半導体発光素子などの発熱を伴うデバイスの熱を、デバイスとは離れた位置で回収して、電気に変換することが可能となる。
【００７２】
請求項８に記載するマイクロ熱交換器の形成方法によれば、球状で同一の大きさを有する空間が集合して最密充填構造となっている多孔体（インバースオパール構造）を利用した請求項１および請求項２にマイクロ熱交換器を形成することが可能となる。
【００７３】
請求項９に記載するマイクロ熱交換器の形成方法によれば、球状で同一の大きさを有する空間が集合して最密充填構造となっている多孔体（インバースオパール構造）を利用した請求項１および請求項２にマイクロ熱交換器を形成することが可能となる。
【００７４】
請求項１０に記載するマイクロ熱交換器の形成方法によれば、球状で同一の大きさを有する空間が集合して最密充填構造となっている多孔体（インバースオパール構造）を利用した請求項１および請求項２にマイクロ熱交換器を形成することが可能となる。さらに、請求項１０に記載する形成方法によれば、請求項８および請求項９の方法よりも省エネルギープロセスを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】最密充填構造粒子構造体（オパール）を説明するための図である。
【図２】インバースオパールを説明するための図である。
【図３】薄膜状微粒子構造体の形成方法を示す図である。
【図４】微粒子構造体を残す領域を示す図である（平面図）。
【図５】銅成膜領域を示す図である（平面図）。
【図６】レジストを残す領域を示す図である（平面図）。
【図７】シリコン酸化膜形成領域を示す図である（平面図）。
【図８】銅成膜領域を示す図である（平面図）。
【図９】マイクロ熱交換器を示す図である（平面図）。
【図１０】微粒子構造体を残す領域を示す図である（平面図）。
【図１１】樹脂により被覆する領域を示す図である（平面図）。
【図１２】樹脂により被覆する領域を示す図である（平面図）。
【図１３】銅成膜領域を示す図である（平面図）。
【図１４】レジストを残す領域を示す図である（平面図）。
【図１５】シリコン酸化膜形成領域を示す図である（平面図）。
【図１６】銅成膜領域を示す図である（平面図）。
【図１７】マイクロ冷却器の構成を示す図である。
【図１８】マイクロ加熱器の構成を示す図である。
【図１９】マイクロ熱電変換器の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１，２１：基板
１２：球状単分散粒子
１３：原料液
１４，２２：微粒子構造体を残す領域
１５，１５１，２４，２４１：銅成膜領域
１６，２５：レジストを残す領域
１７：シリコン酸化膜形成領域
１８：熱交換領域
１９，２９：流路
２３１，２３２：樹脂により被覆する領域
２６：酸化シリコン形成領域
２７：光触媒部
２８：ペルチェ素子
３０：ヒーター
３１：熱電変換素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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