(57)【要約】【課題】接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することのできる構造体およびその製造方法、並びに多層構造の構造体およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】立体構造基板は、第１の熱伝導体１０と、第２の熱伝導体２０と、第１の熱伝導体１０と第２の熱伝導体２０との間に介在され、空隙３１，３２を有する第３の熱伝導体３０と、を有し、第３の熱伝導体３０と第１の熱伝導体１０および第２の熱伝導体２０とは化学結合されている。この化学結合は、金属結合またはファンデルワールス結合である。【選択図】        図１
2007030419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の熱伝導体と、
第２の熱伝導体と、
前記第１の熱伝導体と前記第２の熱伝導体との間に介在され、空隙を有する第３の熱伝導体と、
を有し、
前記第３の熱伝導体と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とは化学結合されている
ことを特徴とする構造体。
【請求項２】
前記化学結合は、金属結合またはファンデルワールス結合である
ことを特徴とする請求項１記載の構造体。
【請求項３】
前記第３の熱伝導体と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とは絶縁体薄膜を介して結合されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の構造体。
【請求項４】
前記第３の熱伝導体は、電気回路の要素、または、電磁波を屈折および反射させる手段として利用される
ことを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の構造体。
【請求項５】
第１の熱伝導体と、
第２の熱伝導体と、
前記第１の熱伝導体と前記第２の熱伝導体との間に介在され、空隙を有する絶縁体層と、
を有し、
前記絶縁体層と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とは化学結合されている
ことを特徴とする構造体。
【請求項６】
前記化学結合は、水素結合、イオン結合またはファンデルワールス結合である
ことを特徴とする請求項５記載の構造体。
【請求項７】
前記絶縁体層と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とは絶縁体薄膜を介して結合されている
ことを特徴とする請求項５または６記載の構造体。
【請求項８】
前記空隙は、所定の流体が充填可能であって、当該流体の流路として機能する
ことを特徴とする請求項１〜７のうち何れか一項に記載の構造体。
【請求項９】
前記所定の流体は、高温および／または高圧力および／または超低温の流体、金属流体、電磁流体またはイオン性流体である
ことを特徴とする請求項８記載の構造体。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の構造体が複数積層されて形成されている
ことを特徴とする多層構造の構造体。
【請求項１１】
第１の熱伝導体と第２の熱伝導体との間に介在される第３の熱伝導体に空隙を形成する空隙形成ステップと、
前記第３の熱伝導体と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とを化学結合により結合する結合ステップと、
を含むことを特徴とする構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記化学結合は、金属結合またはファンデルワールス結合である
ことを特徴とする請求項１１記載の構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記第３の熱伝導体と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とは絶縁体薄膜を介して結合されている
ことを特徴とする請求項１１または１２記載の構造体の製造方法。
【請求項１４】
第１の熱伝導体と第２の熱伝導体との間に介在される絶縁体層に空隙を形成する空隙形成ステップと、
前記絶縁体層と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とを化学結合により結合する結合ステップと、
を含むことを特徴とする構造体の製造方法。
【請求項１５】
前記化学結合は、水素結合、イオン結合またはファンデルワールス結合である
ことを特徴とする請求項１４記載の構造体の製造方法。
【請求項１６】
前記絶縁体層と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とは絶縁体薄膜を介して結合されている
ことを特徴とする請求項１４または１５記載の構造体の製造方法。
【請求項１７】
請求項１１〜１６のうち何れか一項に記載の構造体の製造方法により製造された構造体を複数積層して形成する
ことを特徴とする多層構造の構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品等の実装部品または該実装部品が実装される実装基板などの温度、湿度あるいは流体濃度など環境管理を適切に設定するための構造体およびその製造方法、並びに多層構造の構造体およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品を実装した基板あるいは電子部品の温度を適切に保持するための熱コントロール手段としては、多数の放熱フィンを有する金属製品あるいはヒートパイプなどがある。これらの熱コントロール手段は、主に冷却のみを目的として、前記電子部品あるいは前記基板に設けられる。
【０００３】
これらの熱コントロール手段以外の手段としては、発熱体に接するコールドプレート内に冷媒を流すことにより、当該発熱体を冷却するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
そのコールドプレート内に冷媒を流す構造としては、金属熱伝導体箔が張られた２つの基板の対向する面の所定の部位に、ハーフエッチングして溝を形成し、その後、これら溝が対向するようにして当該２つの基板を接着剤を用いて、当該溝を冷媒の流路として用いる熱回路基板が知られている（特許文献２、特許文献３参照）。
【０００５】
また、このような熱回路基板の他の構造としては、絶縁体としてポリイミド（ポリイミド接着剤）を使用し、キュア温度のわずかな相違により熱圧着する構造とすることも考えられる。
【特許文献１】実開昭６１−１２２８８号公報
【特許文献２】特開２００１−２３７５０３号公報
【特許文献３】特開平２−１１０９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のコールドプレート方式（上記特許文献１）では、機械加工による制限から５００μｍ程度以下の薄いプレートを製作することが困難である。また、熱伝導箔のハーフエッチングによる溝の製造においては、エッチングの進行管理が困難であるため、溝の加工精度を得ることができず、そのため上記従来のコールドプレート方式では、冷媒が流路（つまり溝）の狭窄な部位により流れを阻害され、均一な冷却を得ることが困難であった。
【０００７】
また、上記特許文献２，３のもの、および上記ポリイミド接着剤による接合のものでは、２つの基板を接着剤を使用して固着（接着）するようにしているので、これら２つの基板間において十分な剥離強度を得ることができず、流路としての溝に充填される冷媒の漏れや接着剤の液中（冷媒が液体の場合）への溶出、長期不安定性など多くの問題を有している。
【０００８】
上記特許文献２，３のものでは、接着剤の耐温度特性が例えば０℃〜１２０℃程度の狭い温度範囲のみしか使用することができなかった。そのため、０℃より低い超低温あるいは１２０℃を超える高温の流体を流路（溝）に流通させることは不可能であった。
【０００９】
上記従来の技術において、ポリイミドのキュア温度のわずかな相違によるポリイミド（ポリイミド接着剤）の熱圧着（ポリイミド接着法）では、発生するボイド（空孔）を除去することができず、しかも使用するポリイミドも特定の構造のもの（たとえば富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製Ｄ１０Ａ）のみが接着することができ、他の構造のものは接着することが極めて困難であるという性質を有する。そのため、このポリイミド接着法による熱回路基板の製造法は実用レベルとは言えない。
【００１０】
ポリイミドの熱圧着（ポリイミド接着法）においては、現実には３００℃以上の加温が密着強度を満足させるために必要であり、この加温に伴って発生する電気伝導体自体あるいは熱伝導体自体の酸化などの劣化、熱伝導体の熱膨張による寸法精度の劣化などの諸問題をクリアするのが困難である。
【００１１】
さらには、上記従来の技術においては、熱回路基板の長期使用に伴って接着剤やポリイミド（ポリイミド接着剤）が冷媒中に溶出することがあり、この接着剤やポリイミドの冷媒中への溶出によるセンサ（例えばバイオセンサ、ケミカルセンサなど）精度への悪影響のため、高精度のセンサ類には使用できないという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することのできる構造体およびその製造方法、並びに多層構造の構造体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の構造体は、第１の熱伝導体と、第２の熱伝導体と、前記第１の熱伝導体と前記第２の熱伝導体との間に介在され、空隙を有する第３の熱伝導体と、を有し、前記第３の熱伝導体と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とは化学結合されていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができるという作用効果を有する。
【００１５】
請求項２に記載の本発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記化学結合は、金属結合またはファンデルワールス結合であることを特徴とする。
【００１６】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【００１７】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記第３の熱伝導体と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とは絶縁体薄膜を介して結合されていることを特徴とする。
【００１８】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【００１９】
請求項４に記載の本発明は、請求項１〜３のうち何れか一項に記載の発明の構成に加えて、前記第３の熱伝導体は、電気回路の要素、または、電磁波を屈折および反射させる手段として利用されることを特徴とする。
【００２０】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【００２１】
上記課題を解決するため、請求項５に記載の本発明の構造体は、第１の熱伝導体と、第２の熱伝導体と、前記第１の熱伝導体と前記第２の熱伝導体との間に介在され、空隙を有する絶縁体層と、を有し、前記絶縁体層と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とは化学結合されていることを特徴とする。
【００２２】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【００２３】
請求項６に記載の本発明は、請求項５記載の発明の構成に加えて、前記化学結合は、水素結合、イオン結合またはファンデルワールス結合であることを特徴とする。
【００２４】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【００２５】
請求項７に記載の本発明は、請求項５または６記載の発明の構成に加えて、前記絶縁体層と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とは絶縁体薄膜を介して結合されていることを特徴とする。
【００２６】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【００２７】
請求項８に記載の本発明は、請求項１〜７のうち何れか一項に記載の発明の構成に加えて、前記空隙は、所定の流体が充填可能であって、当該流体の流路として機能することを特徴とする。
【００２８】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【００２９】
請求項９に記載の本発明は、請求項８記載の発明の構成に加えて、前記所定の流体は、高温および／または高圧力および／または超低温の流体、金属流体、電磁流体またはイオン性流体であることを特徴とする。
【００３０】
これにより、接着剤を使用することなく、高温および／または高圧力および／または超低温の流体、金属流体、電磁流体またはイオン性流体などの流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【００３１】
上記課題を解決するため、請求項１０に記載の本発明の多層構造の構造体は、請求項１〜９の何れか一項に記載の構造体が複数積層されて形成されていることを特徴とする。
【００３２】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【００３３】
上記課題を解決するため、請求項１１に記載の本発明の構造体の製造方法は、第１の熱伝導体と第２の熱伝導体との間に介在される第３の熱伝導体に空隙を形成する空隙形成ステップと、前記第３の熱伝導体と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とを化学結合により結合する結合ステップと、を含むことを特徴とする。
【００３４】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【００３５】
請求項１２に記載の本発明は、請求項１１記載の発明の構成に加えて、前記化学結合は、金属結合またはファンデルワールス結合であることを特徴とする。
【００３６】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【００３７】
請求項１３に記載の本発明は、請求項１１または１２記載の発明の構成に加えて、前記第３の熱伝導体と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とは絶縁体薄膜を介して結合されていることを特徴とする。
【００３８】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【００３９】
上記課題を解決するため、請求項１４に記載の本発明の構造体は、第１の熱伝導体と第２の熱伝導体との間に介在される絶縁体層に空隙を形成する空隙形成ステップと、前記絶縁体層と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とを化学結合により結合する結合ステップと、を含むことを特徴とする。
【００４０】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【００４１】
請求項１５に記載の本発明は、請求項１４記載の発明の構成に加えて、前記化学結合は、水素結合、イオン結合またはファンデルワールス結合であることを特徴とする。
【００４２】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【００４３】
請求項１６に記載の本発明は、請求項１４または１５記載の発明の構成に加えて、前記絶縁体層と前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とは絶縁体薄膜を介して結合されていることを特徴とする。
【００４４】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【００４５】
上記課題を解決するため、請求項１７に記載の本発明の多層構造の構造体の製造方法は、請求項１１〜１６のうち何れか一項に記載の構造体の製造方法により製造された構造体を複数積層して形成することを特徴とする。
【００４６】
これにより、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができる作用効果を有する。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００４８】
すなわち、本発明によれば、接着剤を使用することなく、流体の流路としての空隙を容易にかつ高精度に形成することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００５０】
（実施の形態１）
【００５１】
図１は本発明の実施の形態１である構造体を適用した立体構造基板を示す断面図、図２は実施の形態１に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図、図３は実施の形態１に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図、図４は実施の形態１に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図である。
【００５２】
本発明の構造体を適用した立体構造基板について、図１を参照して説明する。
【００５３】
図１に示す立体構造基板は、第１の熱伝導体１０と、第２の熱伝導体２０と、第１の熱伝導体１０と第２の熱伝導体２０との間に介在され、空隙３１，３２を有する第３の熱伝導体３０と、を有し、第３の熱伝導体３０と第１の熱伝導体１０および第２の熱伝導体２０とは化学結合されている。この化学結合は、金属結合またはファンデルワールス結合である。
【００５４】
ここでは、第１の熱伝導体１０が存在する層を第１の層とし、第３の熱伝導体３０が存在する層を第２の層とし、第２の熱伝導体２０が存在する層を第３の層とする。
【００５５】
図１において、第１の熱伝導体１０、第２の熱伝導体２０、および第３の熱伝導体３０は、それぞれ異種または同種の熱伝導体、あるいは一部のみ異種の熱伝導体である。これらの熱伝導体は例えば金属である。
【００５６】
第３の熱伝導体３０には、化学エッチング、プラズマエッチング、機械加工、プレス打ち抜き、レーザトリミング、マイクロサンドブラスト法などにより、複数の空隙３１，３２が形成されている。
【００５７】
次に、実施の形態１に係る構造体の製造方法、すなわち図１に示した立体構造基板の張り合わせ（直接張り合わせ）工程について、図２〜図４を参照して説明する。
【００５８】
この構造体の製造方法は、次の（１）〜（５）の工程を含んでいる。
【００５９】
（１）最初に、第２の層に対応する第３の熱伝導体３０に、化学エッチング、プラズマエッチング、機械加工、プレス打ち抜き、レーザトリミング、マイクロサンドブラスト法などにより、複数の空隙を形成する。
【００６０】
（２）次に、第１の熱伝導体１０、第２の熱伝導体２０および第３の熱伝導体３０における互いに他の熱伝導体と接触する表面（対向する表面）、すなわち、図２に示すように、第１の熱伝導体１０における第２の熱伝導体２０と接触する表面１０Ａ、第３の熱伝導体３０における第１の熱伝導体１０と接触する表面３０Ａおよび第２の熱伝導体２０と接触する表面３０Ｂ、および第２の熱伝導体２０における第３の熱伝導体２０と接触する表面２０Ａを、アルカリ性溶液（たとえば５％〜３５％苛性ソーダ溶液、５％〜３５％炭酸ソーダ溶液など）または酸性溶液（たとえば１０％〜３５％希塩酸、希硫酸溶液、ＳＳＰ溶液など）により、当該各表面の酸化皮膜の除去、脱脂洗浄、ソフトエッチングを行い、十分に清浄な状態にする。
【００６１】
（３）続いて、上記各表面１０Ａ，２０Ａ，３０Ａ，３０Ｂに関し、アンカ効果を持たせるために面粗度を１μｍ〜５μｍに調整する。
【００６２】
（４）さらに続いて、図３に示すように、第１の熱伝導体１０の表面１０Ａと第３の熱伝導体３０の表面３０Ａとを接触させ、２５０℃〜３５０℃の温度、１０ＭＰａ〜５０ＭＰａの圧力の下で１０分〜１２０分間、熱圧着して、第１の熱伝導体１０と第３の熱伝導体３０とを接合させる。この熱圧着のときに、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、出力１００Ｗ〜１ｋＷの適切な超音波つまり超音波振動を縦向きあるいは横向きに加えてもよい。その結果、この超音波振動による摩擦により、さらに接合を容易にすることができる。
【００６３】
（５）そして、図４に示すように、上記（４）の工程の場合と同様に、第３の熱伝導体３０の表面３０Ｂと第２の熱伝導体２０の表面２０Ａとを接触させ、２５０℃〜３５０℃の温度、１０ＭＰａ〜５０ＭＰａの圧力の下で１０分〜１２０分間、熱圧着して、第３の熱伝導体３０と第２の熱伝導体２０とを接合させる。この熱圧着のときに、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、出力１００Ｗ〜１ｋＷの適切な超音波つまり超音波振動を縦向きあるいは横向きに加えてもよい。その結果、この超音波振動による摩擦により、さらに接合を容易に行うことができる。
【００６４】
上述した（１）〜（５）の工程を実施することにより、図１に示した立体構造基板が作製されたことになる。
【００６５】
本実施の形態１においては、上記（１）〜（５）の各工程による製造方法により、ハーフエッチングなど加工進行途中で加工を止めなければならない加工法で溝を作製する方法などの場合と比較して、高精度に、安定した空隙や溝を作製することができた。
【００６６】
ところで、上述した空隙は、所定の流体が充填可能であって、当該流体の流路として機能する。この所定の流体は、例えば、高温および／または高圧力および／または超低温の流体、金属流体、電磁流体またはイオン性流体である。
【００６７】
ここで、厚み１７０μｍの熱伝導体として銅を採用したときの、本実施の形態１に係る製造方法の場合と、従来の技術の製造方法の場合との、空隙精度を比較した結果について説明する。
【００６８】
本実施の形態１に係る製造方法の場合では、空隙深さ±２μｍの誤差範囲内に抑制することができた。また、空隙に関しては、円形、方形、楕円形、およびこれらの組み合わせなど任意の形状のものが高精度に作製することができ、しかも複雑な階段状の空隙も高精度に作製することができた。
【００６９】
これに対し、従来の技術の製造方法の場合において、ハーフエッチング方式では空隙深さ±２４μｍの誤差があった。さらに接着剤を使用した場合は圧着時のプレス圧によりさらに±１５μｍ、つまり｛（±２４μｍ）＋（±１５μｍ）｝のばらつきが生じた。
【００７０】
なお、本実施の形態１に係る製造方法により作製された２つの金属（熱伝導体）に関する引き剥がし強度試験においては、張り合わせた金属同士が張り合わせ面以外の箇所で破壊されてしまい測定不能という極めて強いピール強度が得られた。
【００７１】
なお、実施の形態１において、第１の熱伝導体と第３の熱伝導体との接合、および第３の熱伝導体と第２の熱伝導体との接合は、それぞれ直接接合するようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、絶縁体薄膜を介して接合するようにしてもよい。
【００７２】
（実施の形態２）
【００７３】
次に、本発明の実施の形態２に係る構造体について説明する。
【００７４】
図５は本発明の実施の形態２である構造体を適用した立体構造基板を示す断面図、図６は実施の形態２に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図、図７は実施の形態２に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図、図８は実施の形態２に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図、図９は実施の形態２に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図である。
【００７５】
本発明の構造体を適用した立体構造基板について、図５を参照して説明する。
【００７６】
実施の形態２は、実施の形態１とは、同一の層においても異種の熱伝導体が用いられている点と、各種の形状の空隙が形成されている点とが相違する。そこで、これらの相違点について説明する。
【００７７】
本実施の形態２においても、上記実施の形態１の場合と同様に、第１の層に第１の熱伝導体が、第２の層に第３の熱伝導体が、第３の層に第２の熱伝導体が、ぞれぞれ使用されるものとする。
【００７８】
図５に示すように、第１の層には第１の熱伝導体１０，５０が使用され、第１の熱伝導体１０と第１の熱伝導体５０とは異種の熱伝導体である。また、第２の層には第３の熱伝導体３０，６０が使用され、第３の熱伝導体３０と第３の熱伝導体６０とは異種の熱伝導体である。さらに、第３の層には第２の熱伝導体２０，４０が使用され、第２の熱伝導体２０と第２の熱伝導体４０とは異種の熱伝導体である。
【００７９】
また、第１の層、第２の層および第３の層の各層に使用される熱伝導体は、それぞれ異種の熱伝導体であり、一部の層においては他の層に使用される熱伝導体と同種の熱伝導体である。これらの熱伝導体は例えば金属である。
【００８０】
なお、本実施の形態２においては、第１の層、第２の層および第３の層に使用される熱伝導体は、それぞれが異種または同種の熱伝導体でもよい。また、任意の２つの層に使用される熱伝導体が同種の熱伝導体で、他の１つの層に使用される熱伝導体が前記任意の２つの層に使用される熱伝導体とは異なるの熱伝導体でもよい。さらに、同一の層に使用される熱伝導体おいても、異種または同種の熱伝導体であってもよい。
【００８１】
図５に示す立体構造基板においては、化学エッチング、プラズマエッチング、機械加工、プレス打ち抜き、レーザトリミング、マイクロサンドブラスト法などにより、複数の空隙１０１，１０２，１０３，１０４が形成されている。
【００８２】
空隙１０１は、第１の層の第１の熱伝導体１０に形成された空隙１０１Ａと、第２の層の第３の熱伝導体３０に形成された空隙１０１Ｂと、第３の層の第２の熱伝導体４０に形成された空隙１０１Ｃとを有している。
【００８３】
空隙１０２は、第２の層の第３の熱伝導体３０に形成された空隙である。
【００８４】
空隙１０３は、第２の層の第３の熱伝導体３０に形成された空隙１０３Ｂと、第３の層の第２の熱伝導体２０に形成された空隙１０３Ｃとを有している。
【００８５】
空隙１０４は、第２の層の第３の熱伝導体３０に形成された空隙１０４Ｂと、第３の層の第２の熱伝導体２０に形成された空隙１０４Ｃとを有している。
【００８６】
なお、第２の層に形成されている空隙１０４Ｂにおいては、第３の熱伝導体３０とは異種の熱伝導体６０が配置されている。
【００８７】
本実施の形態２において、第２の層における第３の熱伝導体と、第１の層における第１の熱伝導体および第３の層における第２の熱伝導体とは、上記実施の形態１の場合と同様に、化学結合されている。この化学結合は、金属結合またはファンデルワールス結合である。
【００８８】
次に、実施の形態２に係る構造体の製造方法、すなわち図５に示した立体構造基板の張り合わせ（直接張り合わせ）工程について、図６〜図９を参照して説明する。
【００８９】
この構造体の製造方法は、次の（１）〜（５）の工程を含んでいる。
【００９０】
ここで、図５において、空隙１０１を有する第１の熱伝導体１０、第３の熱伝導体３０、第２の熱伝導体４０に着目して、これらの熱伝導体の接合について説明する。
【００９１】
（１）最初に、第１の層に対応する第１の熱伝導体１０、第２の層に対応する第３の熱伝導体３０、第３の層に対応する第２の熱伝導体４０に、化学エッチング、プラズマエッチング、機械加工、プレス打ち抜き、レーザトリミング、マイクロサンドブラスト法などにより、複数の空隙を形成する。
【００９２】
（２）次に、第１の熱伝導体１０、第２の熱伝導体４０および第３の熱伝導体３０における互いに他の熱伝導体と接触する表面（対向する表面）、すなわち、図６に示すように、第１の熱伝導体１０における第２の熱伝導体４０と接触する表面１０Ａ、第３の熱伝導体３０における第１の熱伝導体１０と接触する表面３０Ａおよび第２の熱伝導体２０と接触する表面３０Ｂ、および第２の熱伝導体４０における第３の熱伝導体２０と接触する表面４０Ａを、アルカリ性溶液（たとえば５％〜３５％苛性ソーダ溶液、５％〜３５％炭酸ソーダ溶液など）または酸性溶液（たとえば１０％〜３５％希塩酸、希硫酸溶液、ＳＳＰ溶液など）により、当該各表面の酸化皮膜の除去、脱脂洗浄、ソフトエッチングを行い、十分に清浄な状態にする。
【００９３】
（３）続いて、上記各表面１０Ａ，３０Ａ，３０Ｂ，４０Ａに関し、アンカ効果を持たせるために面粗度を１μｍ〜５μｍに調整する。
【００９４】
（４）さらに続いて、第１の熱伝導体１０の表面１０Ａと第３の熱伝導体３０の表面３０Ａとを接触させ、２５０℃〜３５０℃の温度、１０ＭＰａ〜５０ＭＰａの圧力の下で１０分〜１２０分間、熱圧着して、第１の熱伝導体１０と第３の熱伝導体３０とを接合させる。この熱圧着のときに、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、出力１００Ｗ〜１ｋＷの適切な超音波つまり超音波振動を縦向きあるいは横向きに加えてもよい。その結果、この超音波振動による摩擦により、さらに接合を容易に行うことができる。
【００９５】
（５）そして、上記（４）の工程の場合と同様に、第３の熱伝導体３０の表面３０Ｂと第２の熱伝導体４０の表面４０Ａとを接触させ、２５０℃〜３５０℃の温度、１０ＭＰａ〜５０ＭＰａの圧力の下で１０分〜１２０分間、熱圧着して、第３の熱伝導体３０と第２の熱伝導体４０とを接合させる。この熱圧着のときに、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、出力１００Ｗ〜１ｋＷの適切な超音波つまり超音波振動を縦向きあるいは横向きに加えてもよい。その結果、この超音波振動による摩擦により、さらに接合を容易に行うことができる。
【００９６】
上述した（１）〜（５）の工程を実施することにより、立体構造基板が作製されたことになる。
【００９７】
ところで、空隙が大きい場合、例えば図７に示すように第１の熱伝導体１０に形成された空隙１０１Ａが、高さＨ（第１の熱伝導体１０の高さＨでもある）、幅Ｗ、長さＤ（第１の熱伝導体１０の長さＤでもある）のサイズで、その幅Ｗが所定値（例えば３ｍｍ）を超える空隙であった場合は、当該空隙に、当該熱伝導体の厚さＨ（高さＨ））と同等の厚さを有する補助的スペーサを挿入して熱圧着をするようにする。なお、空隙の幅Ｗが所定値（３ｍｍ）以下の小さい空隙の場合には補助的スペーサは不要である。
【００９８】
すなわち、第１の熱伝導体１０と第３の熱伝導体３０との接合のときには、図８に示すように、第１の熱伝導体１０に形成された空隙１０１Ａに補助的スペーサ６１を挿入し、また、第３の熱伝導体３０に形成された空隙１０１Ｂに補助的スペーサ６３を挿入して、上記（４）の工程（熱圧着）を実施する。
【００９９】
また、第３の熱伝導体３０と第２の熱伝導体４０との接合のときも、図９に示すように、第２の熱伝導体４０に形成された空隙１０１Ｃに補助的スペーサ６２を挿入して、上記（５）の工程（熱圧着）を実施する。
【０１００】
このように、空隙が大きい場合、第１の熱伝導体１０、第２の熱伝導体４０、および第３の熱伝導体３０のそれぞれの熱伝導体と同じ厚さを有する補助的スペーサ６１，６２，６３を該当する空隙に挿入して、熱圧着することにより、圧着の均一性を維持することができる。
【０１０１】
上述した（１）〜（５）の張り合わせ工程を繰り返すことにより、図５に示したように、空隙１０２の如く閉じられた空隙、あるいは空隙１０１，１０３，１０４の如く外に開いた多層構造を有する任意の形状の空隙を作製することができる。
【０１０２】
また、補助的スペーサを組み合わせることにより、高さＨ、幅Ｗ、長さＤについて７μｍ〜１００ｍｍ以上の自由な大きさの空隙を形成することが可能であり、従来の技術においては不可能であった多層のマルチチャンネルを作製することができる。
【０１０３】
本実施の形態２においては、上記（１）〜（５）の各工程による製造方法により、ハーフエッチングなど加工進行途中で加工を止めなければならない加工法で溝を作製する方法などの場合と比較して、高精度に、安定した空隙や溝を作製することができた。
【０１０４】
ところで、上述した空隙は、所定の流体が充填可能であって、当該流体の流路として機能する。この所定の流体は、例えば、高温および／または高圧力および／または超低温の流体、金属流体、電磁流体またはイオン性流体である。
【０１０５】
ここで、厚み１７０μｍの熱伝導体として銅を採用したときの、本実施の形態１に係る製造方法の場合と、従来の技術の製造方法の場合との、空隙精度を比較した結果を説明する。
【０１０６】
本実施の形態２に係る製造方法の場合では、空隙深さ±２μｍの誤差範囲内に抑制することができた。また、空隙に関しては、円形、方形、楕円形、およびこれらの組み合わせなど任意の形状のものが高精度に作製することができ、しかも複雑な階段状の空隙も高精度に作製することができた。
【０１０７】
これに対し、従来の技術の製造方法の場合において、ハーフエッチング方式では空隙深さ±２４μｍの誤差があった。さらに接着剤を使用した場合は圧着時のプレス圧によりさらに±１５μｍ、つまり｛（±２４μｍ）＋（±１５μｍ）｝のばらつきが生じた。しかも、従来の技術においては、空隙は、円形または単なる溝形状のものに限定される。
【０１０８】
なお、本実施の形態２に係る製造方法により作製された２つの金属（熱伝導体）に関する引き剥がし強度試験においては、張り合わせた金属同士が張り合わせ面以外の箇所で破壊されてしまい測定不能という極めて強いピール強度が得られた。
【０１０９】
第２の実施の形態では、第１の熱伝導体１０と第３の熱伝導体３０とが、第１の熱伝導体５０と第３の熱伝導体３０とが、第３の熱伝導体３０と第２の熱伝導体４０とが、第３の熱伝導体３０と第２の熱伝導体２０とが、前もって任意の形状に加工された金属片であって、これらの金属片を、接着剤を使用することなく、原子間接着、水素イオン結合、または水素イオン結合により、直接張り合わせる（結合させる）ようにしてもよい。
【０１１０】
また、第２の実施の形態では、上述した第１の熱伝導体１０，５０、第２の熱伝導体２０、４０、第３の熱伝導体３０，６０として、市販の硬質基板、セラミック基板、またはフレキシブルプリント基板、などの基板の金属箔部分をそのまま使用するようにしてもよい。
【０１１１】
さらに、第２の実施の形態では、上述した第１の熱伝導体１０，５０、第２の熱伝導体２０、４０、第３の熱伝導体３０，６０としてのカーボン、カーボン構造体などの難切削材に対しマイクロサンドブラストにより空隙を高精度に作製し、これらの高精度の空隙を有する難切削材を上記（４）および（５）の工程による接合方法（製造方法）により接合するようにしてもよい。その空隙としては、円形、方形、楕円形、およびこれらの組み合わせなど任意の形状のものが高精度に作製することが可能である。これにより、半田などの補助剤を用いずに基板パターン部の良好な電気的接続を同時に行うことができる。
【０１１２】
さらに、第２の実施の形態においては、上記（１）〜（５）の工程を繰り返すことにより、多層構造の立体構造基板を構成することができる。
【０１１３】
なお、実施の形態２において、第１の熱伝導体と第３の熱伝導体との接合、および第３の熱伝導体と第２の熱伝導体との接合は、それぞれ直接接合するようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、絶縁体薄膜を介して接合するようにしてもよい。
【０１１４】
（実施の形態３）
【０１１５】
次に、本発明の実施の形態３に係る構造体について説明する。
【０１１６】
図１０は本発明の実施の形態３である構造体を適用した立体構造基板を示す断面図、図１１は実施の形態３に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図、図１２は実施の形態３に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図、図１３は実施の形態３に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図、本発明の構造体を適用した立体構造基板について、図１０を参照して説明する。
【０１１７】
図１０に示す立体構造基板は、第１の熱伝導体２１０と、第２の熱伝導体２２０と、第１の熱伝導体２１０と第２の熱伝導体２２０との間に介在され、空隙１１１，１１２を有する絶縁体（絶縁体層）２３０と、を有し、絶縁体２３０と第１の熱伝導体２１０および第２の熱伝導体２２０とは化学結合されている。この化学結合は、水素結合、イオン結合またはファンデルワールス結合である。
【０１１８】
ここでは、第１の熱伝導体２１０が存在する層を第１の層とし、絶縁体（絶縁体層）２３０が存在する層を第２の層とし、第２の熱伝導体２２０が存在する層を第３の層とする。
【０１１９】
図１０において、第１の熱伝導体２１０および第２の熱伝導体２２０は、異種または同種の熱伝導体例えば金属である。絶縁体２３０は、可溶性の絶縁体（例えばポリイミド、液晶ポリマなど）である。
【０１２０】
絶縁体２３０には、化学エッチング、プラズマエッチング、機械加工、プレス打ち抜き、レーザトリミング、マイクロサンドブラスト法などにより、複数の空隙１１１，１１２が形成されている。
【０１２１】
次に、実施の形態３に係る構造体の製造方法、すなわち図１０に示した立体構造基板の張り合わせ（直接張り合わせ）工程について、図１１〜図１３を参照して説明する。
【０１２２】
この構造体の製造方法は、次の（１）〜（６）の工程を含んでいる。
【０１２３】
（１）最初に、第１の熱伝導体２１０および第２の熱伝導体２２０における絶縁体２３０と接触する表面（対向する表面）、すなわち、図１１に示すように、第１の熱伝導体２１０における絶縁体２３０と接触する表面２１０Ａ、第２の熱伝導体２２０における絶縁体２３０と接触する表面２２０Ａを、アルカリ性溶液（たとえば５％〜３５％苛性ソーダ溶液、５％〜３５％炭酸ソーダ溶液など）または酸性溶液（たとえば１０％〜３５％希塩酸、希硫酸溶液、ＳＳＰ溶液など）により、当該各表面の酸化皮膜の除去、脱脂洗浄、ソフトエッチングを行い、十分に清浄な状態にする。
【０１２４】
（２）また、上記第１および第２の熱伝導体における絶縁体と接触する各表面に関し、アンカ効果を持たせるために面粗度を１μｍ〜５μｍに調整する。
【０１２５】
（３）次に、第２の層に対応する絶縁体２３０に、化学エッチング、あるいはプラズマエッチング、機械加工、プレス打ち抜き、レーザ加工、マイクロサンドブラスト等により任意のパターンに空隙を形成する。
【０１２６】
（４）続いて、絶縁体２３０における第１の熱伝導体２１０と接触する表面２３０Ａおよび第２の熱伝導体２２０と接触する表面２３０Ｂに対し、その可溶性絶縁体の種類（例えばポリイミド、液晶ポリマなど）に応じて適切な溶剤を０．２μｍ〜２μｍの厚さに塗布する。
【０１２７】
（５）さらに続いて、図１２に示すように、第１の熱伝導体２１０の表面２１０Ａと絶縁体２３０の表面２３０Ａとを接触させ、２５０℃〜３５０℃の温度、１０ＭＰａ〜５０ＭＰａの圧力の下で１０分〜１２０分間、熱圧着して、第１の熱伝導体２１０と絶縁体２３０とを接合させる。この熱圧着のときに、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、出力１００Ｗ〜１ｋＷの適切な超音波つまり超音波振動を縦向きあるいは横向きに加えてもよい。その結果、この超音波振動による摩擦により、さらに接合を容易に行うことができる。
【０１２８】
（６）そして、図１３に示すように、上記（５）の工程の場合と同様に、絶縁体２３０の表面２３０Ｂと第２の熱伝導体２２０の表面２２０Ａとを接触させ、２５０℃〜３５０℃の温度、１０ＭＰａ〜５０ＭＰａの圧力の下で１０分〜１２０分間、熱圧着して、第３の熱伝導体３０と第２の熱伝導体２０とを接合させる。この熱圧着のときに、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、出力１００Ｗ〜１ｋＷの適切な超音波つまり超音波振動を縦向きあるいは横向きに加えてもよい。その結果、この超音波振動による摩擦により、さらに接合を容易に行うことができる。
【０１２９】
上述した（１）〜（６）の工程を実施することにより、図１０に示した立体構造基板が作製されたことになる。
【０１３０】
本実施の形態１においては、上記（１）〜（６）の各工程による製造方法により、ハーフエッチングなど加工進行途中で加工を止めなければならない加工法で溝を作製する方法などの場合と比較して、高精度に、安定した空隙や溝を作製することができた。
【０１３１】
ところで、上述した空隙は、所定の流体が充填可能であって、当該流体の流路として機能する。この所定の流体は、例えば、高温および／または高圧力および／または超低温の流体、金属流体、電磁流体またはイオン性流体である。
【０１３２】
なお、実施の形態３において、第１の層に対応する第１の熱伝導体と第２の層に対応する絶縁体との接合、および第２の層に対応する絶縁体と第３の層に対応する第２の熱伝導体との接合は、それぞれ直接接合するようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、絶縁体薄膜を介して接合するようにしてもよい。
【０１３３】
（実施の形態４）
【０１３４】
次に、本発明の実施の形態に係る構造体について説明する。
【０１３５】
図１４は本発明の実施の形態４である構造体を適用した立体構造基板を示す断面図、図１５は実施の形態４に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図である。
【０１３６】
本発明の構造体を適用した立体構造基板について、図１４を参照して説明する。
【０１３７】
本実施の形態４においては、立体構造基板は第１の層〜第４の層で構成され、第１の層には第１の熱伝導体が、第２の層および第３の層には絶縁体（絶縁体層）が、第４の層には第２の熱伝導体が、ぞれぞれ使用されるものとする。
【０１３８】
図１４に示すように、第１の層には第１の熱伝導体２１０が使用されている。また、第２の層には絶縁体２３１が使用されている。第３の層には絶縁体２３２，２５０が使用され、絶縁体２３２と絶縁体２５０とは異種の絶縁体である。さらに、第４の層には第２の熱伝導体２２０，２４０，２６０が使用され、第２の熱伝導体２２０と第２の熱伝導体２４０と第２の熱伝導体２６０とは異種の熱伝導体である。
【０１３９】
第１の層および第４の層に使用される熱伝導体は、それぞれ異種または同種の熱伝導体でもよい。また同一の層に使用される熱伝導体おいても、異種または同種の熱伝導体であってもよい。これらの熱伝導体は例えば金属である。
【０１４０】
図１４示す立体構造基板においては、化学エッチング、プラズマエッチング、機械加工、プレス打ち抜き、レーザトリミング、マイクロサンドブラスト法などにより、複数の空隙２０１，２０２，２０３が形成されている。
【０１４１】
空隙２０１は、第２の層の絶縁体２３１に形成された空隙２０１Ｂと、第３の層の絶縁体２３２に形成された空隙２０１Ｃとを有している。
【０１４２】
空隙２０２は、第１の層の第１の熱伝導体２１０に形成された空隙２０２Ａと、第２の層の絶縁体２３１に形成された空隙２０２Ｂとを有している。
【０１４３】
空隙２０３は、第１の層の第１の熱伝導体２１０に形成された空隙２０３Ａと、第２の層の絶縁体２３１に形成された空隙２０３Ｂと、第３の層の絶縁体２５０に形成された空隙２０３Ｃと、第４の層の第２の熱伝導体２４０に形成された空隙２０３Ｄとを有している。
【０１４４】
本実施の形態４において、第１の層における第１の熱伝導体と第２の層における絶縁体とが、第２の層における絶縁体と第３の層における絶縁体とが、第３の層における絶縁体と第４の層における第２の熱伝導体とが、上記実施の形態３の場合と同様に、化学結合されている。この化学結合は、水素結合、イオン結合またはファンデルワールス結合である。
【０１４５】
次に、実施の形態４に係る構造体の製造方法、すなわち図１４に示した立体構造基板の張り合わせ（直接張り合わせ）工程について、説明する。
【０１４６】
この構造体の製造方法は、次の（１）〜（８）の工程を含んでいる。
【０１４７】
（１）最初に、第１の層に対応する第１の熱伝導体２１０、および第４の層に対応する第２の熱伝導体２２０，２４０，２６０に、化学エッチング、プラズマエッチング、機械加工、プレス打ち抜き、レーザトリミング、マイクロサンドブラスト法などにより、複数の空隙を形成する。
【０１４８】
（２）次に、第１の熱伝導体２１０における第２の層に対応する絶縁体２３１と接触する表面（対向する表面）、第２の熱伝導体２２０における第３の層に対応する絶縁体と接触する表面と、第２の熱伝導体２４０における第３の層に対応する絶縁体２５０と接触する表面と、第２の熱伝導体２６０における第３の層に対応する絶縁体２３２と接触する表面とを、アルカリ性溶液（たとえば５％〜３５％苛性ソーダ溶液、５％〜３５％炭酸ソーダ溶液など）または酸性溶液（たとえば１０％〜３５％希塩酸、希硫酸溶液、ＳＳＰ溶液など）により、当該各表面の酸化皮膜の除去、脱脂洗浄、ソフトエッチングを行い、十分に清浄な状態にする。
【０１４９】
（３）また、上記第１および第２の熱伝導体における絶縁体と接触する各表面に関し、アンカ効果を持たせるために面粗度を１μｍ〜５μｍに調整する。
【０１５０】
（４）続いて、第２の層に対応する絶縁体２３１および第３の層に対応する絶縁体２３２，２４０に、化学エッチング、あるいはプラズマエッチング、機械加工、プレス打ち抜き、レーザ加工、マイクロサンドブラスト等により任意のパターンに空隙を形成する。
【０１５１】
（５）さらに、第２の層に対応する絶縁体２３１における第１の熱伝導体２１０および第３の層に対応する絶縁体２３２あるいは絶縁体２５０と接触する表面と、第３の層に対応する絶縁体２３２における絶縁体２３１と接触する表面と、第３の層に対応する絶縁体２５０における絶縁体２３１と接触する表面とに対し、その可溶性絶縁体の種類（例えばポリイミド、液晶ポリマなど）に応じて適切な溶剤を０．２μｍ〜２μｍの厚さに塗布する。
【０１５２】
ここで、溶剤としては、たとえばＮＮＰ、苛性ソーダなどの強アルカリ、あるいは塩酸などの強酸が挙げられる。
【０１５３】
（６）続いて、第１層に対応する第１の熱伝導体２１０と第２の層に対応する絶縁体２３１とを接触させ、２５０℃〜３５０℃の温度、１０ＭＰａ〜５０ＭＰａの圧力の下で１０分〜１２０分間、熱圧着して、第１の熱伝導体２１０と絶縁体２３１とを接合させる。この熱圧着のときに、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、出力１００Ｗ〜１ｋＷの適切な超音波つまり超音波振動を縦向きあるいは横向きに加えてもよい。その結果、この超音波振動による摩擦により、さらに接合を容易に行うことができる。
【０１５４】
（７）さらに続いて、上記（６）の工程の場合と同様に、第３の層に対応する絶縁体と第４の層に対応する絶縁体とを接触させ、２５０℃〜３５０℃の温度、１０ＭＰａ〜５０ＭＰａの圧力の下で１０分〜１２０分間、熱圧着して、第３の層に対応する絶縁体と第４の層に対応する絶縁体とを接合させる。この熱圧着のときに、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、出力１００Ｗ〜１ｋＷの適切な超音波つまり超音波振動を縦向きあるいは横向きに加えてもよい。その結果、この超音波振動による摩擦により、さらに接合を容易に行うことができる。
【０１５５】
上述した（１）〜（７）の工程が終了した時点での構造体（立体構造基板）は、図１５に示す状態になっている。
【０１５６】
（８）そして、図１５に示す状態から、第２の層の絶縁体と第３の層の絶縁体とを接触させ、２５０℃〜３５０℃の温度、１０ＭＰａ〜５０ＭＰａの圧力の下で１５分〜１２０分間、熱圧着して、第２の層の絶縁体２３１と第３の層の絶縁体２３２，２５０，２６０とを接合させる。
【０１５７】
この熱圧着のときに、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、出力１００Ｗ〜１ｋＷ（あるいは出力５０〜８００Ｗ）の適切な超音波つまり超音波振動を縦向きあるいは横向きに加えて化学活性化させ、かつ摩擦による接合を利用するようにしてもよい。これにより、可溶性の絶縁体の接合が達成でき、接着剤の使用による弊害をなくし、極めて良質の設計値通りの複数の空隙を有する立体構造基板を作製することができる。
【０１５８】
上述した（１）〜（８）の工程を実施することにより、図１４に示した立体構造基板が作製されたことになる。
【０１５９】
ところで、空隙が大きい場合、例えば図７に示した実施の形態２の場合と同様に、熱伝導体あるいは絶縁体に形成された空隙が、高さＨ、幅Ｗ、長さＤのサイズで、その幅Ｗが所定値（例えば３ｍｍ）を超える空隙であった場合は、当該空隙に、当該熱伝導体あるいは絶縁体の厚さＨ（高さＨ））と同等の厚さを有する補助的スペーサを挿入して熱圧着をするようにする。なお、空隙の幅Ｗが所定値（３ｍｍ）以下の小さい空隙の場合には補助的スペーサは不要である。
【０１６０】
このように、空隙が大きい場合、第１の熱伝導体、第２の熱伝導体および絶縁体の厚さと同じ厚さを有する補助的スペーサを該当する空隙に挿入して、熱圧着することにより、圧着の均一性を維持することができる。
【０１６１】
また、補助的スペーサを組み合わせることにより、高さＨ、幅Ｗ、長さＤについて７μｍ〜１００ｍｍ以上の自由な大きさの空隙を形成することが可能であり、従来の技術においては不可能であった多層のマルチチャンネルを作製することができる。
【０１６２】
本実施の形態４では、従来の技術においては、ポリイミドのキュア温度のわずかな相違によるポリイミド（ポリイミド接着剤）の熱圧着（ポリイミド接着法）のときに発生する微小なボイドを、完全に抑制することができ、極めて良質な接合構造を得ることができる。
【０１６３】
また、本実施の形態４においては、上記（１）〜（８）の各工程による製造方法により、ハーフエッチングなど加工進行途中で加工を止めなければならない加工法で溝を作製する方法などの場合と比較して、高精度に、安定した空隙や溝を作製することができた。
【０１６４】
ところで、上述した空隙は、所定の流体が充填可能であって、当該流体の流路として機能する。この所定の流体は、例えば、高温および／または高圧力および／または超低温の流体、金属流体、電磁流体またはイオン性流体である。
【０１６５】
ここで、厚み１７０μｍの熱伝導体として銅を採用したときの、本実施の形態１に係る製造方法の場合と、従来の技術の製造方法の場合との、空隙精度を比較した結果を説明する。
【０１６６】
本実施の形態４に係る製造方法の場合では、空隙深さ±２μｍの誤差範囲内に抑制することができた。また、空隙に関しては、円形、方形、楕円形、およびこれらの組み合わせなど任意の形状のものが高精度に作製することができ、しかも複雑な階段状の空隙も高精度に作製することができた。
【０１６７】
これに対し、従来の技術の製造方法の場合において、ハーフエッチング方式では空隙深さ±２４μｍの誤差があった。さらに接着剤を使用した場合は圧着時のプレス圧によりさらに±１５μｍ、つまり｛（±２４μｍ）＋（±１５μｍ）｝のばらつきが生じた。しかも、従来の技術においては、空隙は、円形または単なる溝形状のものに限定される。
【０１６８】
なお、実施の形態４において、第１の層に対応する第１の熱伝導体と第２の層に対応する絶縁体との接合、および第３の層に対応する絶縁体と第４の層に対応する第２の熱伝導体との接合は、それぞれ直接接合するようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、絶縁体薄膜を介して接合するようにしてもよい。
【０１６９】
（実施の形態５）
【０１７０】
次に、本発明の実施の形態５に係る構造体について説明する。
【０１７１】
図１６は本発明の実施の形態５である構造体を適用した立体構造基板を示す断面図、図１７は実施の形態５に係る立体構造基板の利用形態を説明する図である。
【０１７２】
図１６（ａ）に示す立体構造基板は、図５に示した実施の形態２の立体構造基板の構成において、熱伝導体３１０，３２０を追加した構成になっている。図１６（ａ）において図５に示した構成要素と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付している。
【０１７３】
この立体構造基板において、熱伝導体３１０，３２０は例えば金属であり、熱伝導体３１０と第１の層の第１の熱伝導体とは化学結合されているとともに、熱伝導体３２０と第３の層の第２の熱伝導体とは化学結合されている。この化学結合は、例えば金属結合またはファンデルワールス結合である。
【０１７４】
図１６（ｂ）に示す立体構造基板は、図１４に示した実施の形態４の立体構造基板の構成において、熱伝導体３３０，３４０を追加した構成になっている。図１６（ｂ）において図１４に示した構成要素と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付している。
【０１７５】
この立体構造基板において、熱伝導体３３０，３４０は例えば金属であり、熱伝導体３３０と第１の層の第１の熱伝導体とは化学結合されているとともに、熱伝導体３４０と第４の層の第２の熱伝導体とは化学結合されている。この化学結合は、例えば金属結合またはファンデルワールス結合である。
【０１７６】
上述した熱伝導体３１０〜３４０と第１の熱伝導体あるいは第４の熱伝導体とは、上述した実施の形態２における（２）〜（５）の工程を実施することにより化学結合されることになる。ここでは、その詳細な説明は省略する。
【０１７７】
次に、図１６（ａ）、（ｂ）に示した立体構造基板の利用形態について、図１７を参照して説明する。
【０１７８】
図１７において、実装基板４００には、電子デバイス４１０が実装されており、この電子デバイス４１０のモールドの上面には、本発明の構造体を適用した立体構造基板、例えば図１６（ａ）、（ｂ）に示した立体構造基板が密着して設けられている。
【０１７９】
（実施の形態６）
【０１８０】
次に、本発明の実施の形態６に係る構造体について説明する。
【０１８１】
図１８は本発明の実施の形態６に係る構造体を適用した立体構造基板の利用形態を説明する図である。なお、図１８において、（ａ）は立体構造基板の側面図を示し、（ｂ）は立体構造基板の上面図を示している。
【０１８２】
立体構造基板は、図１８（ａ）に示すように、第１の層に第１の熱伝導体５１０が、第２の層に第３の熱伝導体５３０が、第３の層に第２の熱伝導体５２０が、ぞれぞれ使用されている。また、第１の熱伝導体５１０に空隙５１１および空隙５１２が形成されているとともに、第３の熱伝導体５３０に空隙５３１が形成されている。第２の熱伝導体５２０には空隙は形成されていない。
【０１８３】
第１の熱伝導体５１０、第２熱伝導体５２０および第３の熱伝導体５３０は、それぞれ同種または異種の熱伝導体例えば金属である。
【０１８４】
本実施の形態６において、第３の熱伝導体５３０と、第１の熱伝導体５１０および第２の熱伝導体５２０とは、上記実施の形態１の場合と同様に、化学結合されている。この化学結合は、金属結合またはファンデルワールス結合である。
【０１８５】
図１８に示す立体構造基板は、例えば上記実施の形態１で説明した（１）〜（５）の工程を含む製造方法により作製することができる。
【０１８６】
なお、上記実施の形態１の（１）の工程に相当する工程においては、第１の層に対応する第１の熱伝導体５１０および第２の層に対応する第３の熱伝導体５３０に対して、化学エッチング、プラズマエッチング、機械加工、プレス打ち抜き、レーザトリミング、マイクロサンドブラスト法などにより、空隙を形成する。
【０１８７】
この場合、第１の熱伝導体５１０については、所定距離離間した２つの空隙５１１，５１２を形成するようにする。一方、第３の熱伝導体５３０については、図１８（ａ）に示すように、前記２つの空隙５１１，５１２に対応して設けられ、断面が４５度をもって傾斜される面（傾斜面）５３１Ａ，５３１Ｂを有し、これら面５３１Ａと面５３１Ｂとの間に空隙を形成するようにする。
【０１８８】
そして、作製された立体構造基板においては、空隙（空間）５１１、空隙（空間）５３１および空隙（空間）５１２で、光などの電磁波の導波路６００が形成されたことになる。この導波路６００の途中は屈曲した構成になっていてもよい。
【０１８９】
これにより、空隙５１１の入射口５１１ａに対し垂直に入射する光などの電磁波６１０は、導波路６００を伝播する、すなわち、面５３１Ａおよび面５３１Ｂによって反射されて空隙５１２の出射口５１２ａから上方向（垂直）へ出射されることになる。このようなことから、第３の熱伝導体５３０は反射率の高い例えば金属を使用するのが好ましい。
【０１９０】
このようにして光など電磁波を４５度の傾斜を有する第３の熱伝導体（金属）で反射させ、効率よく伝播させることができる。
【０１９１】
このように、空隙５３１を有する第３の熱伝導体５３０における空隙５３１は、電磁波の屈折および反射する手段（導波路）として利用される。換言すれば、空隙つまり導波路６００を有する立体構造基板を、電磁波の屈折および反射する手段として利用することができる。
【０１９２】
（実施の形態７）
【０１９３】
次に、本発明の実施の形態７に係る構造体について説明する。
【０１９４】
図１９は本発明の実施の形態７に係る構造体を適用した立体構造基板の利用形態を説明する図である。なお、図１８において、（ａ）は立体構造基板の側面図を示し、（ｂ）は立体構造基板の上面図を示している。
【０１９５】
図１９に示す立体構造基板は、図１８に示した実施の形態６の立体構造基板の構成において、導波路６００に代替して光ファイバ７００を採用した構成になっている。図１９において、図１８に示した構成要素と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付している。
【０１９６】
光ファイバ７００は、空隙５１１、空隙５３１および空隙５１２で形成される空隙（空間）に、ファイバなどの樹脂を充填して形成されている。
【０１９７】
これにより、空隙５１１の入射口５１１ａに対し垂直に入射する光などの電磁波６１０は、光ファイバ７００を伝播するして空隙５１２の出射口５１２ａから上方向（垂直）へ出射されることになる。
【０１９８】
このように、空隙５３１を有する第３の熱伝導体５３０における空隙５３１は、電気回路の要素（光ファイバ）として利用される。換言すれば、空隙つまり光ファイバ７００を有する立体構造基板を、光ファイバを含む電気回路として利用することができる。
【０１９９】
以上説明したように、本実施の形態１〜７によれば、次の（１）〜（８）の作用効果を得ることができる。
【０２００】
（１）ポリイミド接着剤を含む接着剤を使用することなく、第１の熱伝導体と第２の熱伝導体との間に介在され、空隙を有する第３の熱伝導体または絶縁体と、前記第１の熱伝導体および前記第２の熱伝導体とが化学結合されるようになっているので、空隙や溝を容易にかつ高精度（例えば空隙深さ±２μｍの誤差範囲内に抑制）に、しかもその空隙に関しては、円形、方形、楕円形、およびこれらの組み合わせなど任意の形状のものが高精度に作製することができ、しかも複雑な階段状の空隙も高精度に作製することができる。
【０２０１】
（２）上述したように、ポリイミド接着剤を含む接着剤を使用することなく、空隙を有する第３の熱伝導体または絶縁体と、第１の熱伝導体および第２の熱伝導体とが化学結合されるようになっているので、ポリイミド接着剤を使用したことに起因するボイドを防止することができる。しかも、ポリイミド接着剤を使用する必要がないので、ポリイミド接着法のときに必要な密着強度を満足させるための３００℃以上の加温が必要ないととなり、これより、従来の技術において発生していた電気伝導体自体あるいは熱伝導体自体の酸化などの劣化、熱伝導体の熱膨張による寸法精度の劣化などを抑制することができる。
【０２０２】
（３）上述したように、ポリイミド接着剤を含む接着剤を使用することなく、空隙を有する第３の熱伝導体または絶縁体と、第１の熱伝導体および第２の熱伝導体とが化学結合されるようになっているので、接着剤を用いた場合に発生していた、十分な剥離強度が得られないことに起因する流路としての溝に充填される冷媒の漏れや接着剤の液中（冷媒が液体の場合）への溶出を、防止することができる。
【０２０３】
これにより、空隙は密閉性が確保されるので、当該空隙に高圧力の状態の流体を充填することができる。
【０２０４】
（４）上述したように、ポリイミド接着剤を含む接着剤を使用することなく、空隙を有する第３の熱伝導体または絶縁体と、第１の熱伝導体および第２の熱伝導体とが化学結合されるようになっているので、接着剤の耐温度特性（例えば０℃〜１２０℃程度の狭い温度範囲）に依存することなく、０℃より低い超低温あるいは１２０℃を超える高温の流体を空隙に流通させることができる。
【０２０５】
（５）上述したように、ポリイミド接着剤を含む接着剤を使用することなく、空隙を有する第３の熱伝導体または絶縁体と、第１の熱伝導体および第２の熱伝導体とが化学結合されるようになっているので、従来の技術の如く熱回路基板の長期使用に伴って接着剤やポリイミド（ポリイミド接着剤）が冷媒中に溶出する、という問題は発生することは無く、これにより、本発明の構造体を適用した立体構造基板を、例えばバイオセンサ、ケミカルセンサなど高精度のセンサ（高感度の化学センサ）類に使用することができる。
【０２０６】
（６）上述したように、ポリイミド接着剤を含む接着剤を使用することなく、空隙を有する第３の熱伝導体または絶縁体と、第１の熱伝導体および第２の熱伝導体とが化学結合されるようになっているので、第１の熱伝導体あるいは第２の熱伝導体としてセラミックやカーボンなどの難切削材料を用いた場合であっても、第３の熱伝導体または絶縁体と、第１の熱伝導体および第２の熱伝導体とを接合することができる。
【０２０７】
（７）上述したように、ポリイミド接着剤を含む接着剤を使用することなく、空隙を有する第３の熱伝導体または絶縁体と、第１の熱伝導体および第２の熱伝導体とが化学結合されるようになっているので、スルーホールを用いない多層化による回路の集積密度を向上させることができる。
【０２０８】
（８）上述したように、ポリイミド接着剤を含む接着剤を使用することなく、空隙を有する第３の熱伝導体と、第１の熱伝導体および第２の熱伝導体とが化学結合されるようになっているので、任意の形状のものが高精度に作製可能な空隙（空間）を有する第３の熱伝導体については、当該空隙（空間）を電磁波の導波路（電磁波を屈折および反射させる手段）として利用することができ、また、当該空隙を、この空隙にファイバなどの樹脂を充填して光ファイバ（電気回路の要素）として利用することができる。
【０２０９】
なお、上述した（１）および（２）のことから、安定した集熱、放熱特性が得られる流路（空隙）、およびその寸法精度に優れた流路を形成することができる。また、上述した（３）および（４）のことから、流路を流れる気体、液体など流体に対し、広範囲の環境適応特性（例えば高圧、高温、超低温など）を持たせることができる。さらに、上述した（５）のことから、溶出などのない長期安定性に優れた流路（空隙）を形成することができる。
【０２１０】
このようなことから、本発明の構造体は、再生医学領域や燃料電池電極、科学研究分野において新たな領域を切り開くツールを提供したといえ、かつ工業的にも極めて広範な応用を提供するものである。
【産業上の利用可能性】
【０２１１】
本発明は、電子デバイス、光デバイスあるいはバイオデバイス、燃料電池電極、またはこれらが実装された実装基板等の温度、湿度あるいは液体、気体濃度など環境管理を適切に設定するための立体構造をもった構造体および基板およびそれらの製造方法に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１２】
【図１】本発明の実施の形態１である構造体を適用した立体構造基板を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図である。
【図３】実施の形態１に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図である。
【図４】実施の形態１に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２である構造体を適用した立体構造基板を示す断面図である。
【図６】実施の形態２に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図である。
【図７】実施の形態２に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図である。
【図８】実施の形態２に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図である。
【図９】実施の形態２に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３である構造体を適用した立体構造基板を示す断面図である。
【図１１】実施の形態３に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図である。
【図１２】実施の形態３に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図である。
【図１３】実施の形態３に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態４である構造体を適用した立体構造基板を示す断面図である。
【図１５】実施の形態４に係る立体構造基板の張り合わせの工程を説明する断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態５である構造体を適用した立体構造基板を示す断面図である。
【図１７】実施の形態５に係る立体構造基板の利用形態を説明する図である。
【図１８】本発明の実施の形態７に係る構造体を適用した立体構造基板の利用形態を説明する図である。
【図１９】本発明の実施の形態７に係る構造体を適用した立体構造基板の利用形態を説明する図である。
【符号の説明】
【０２１３】
１０，５０，  第１の熱伝導体
２０，４０，  第２の熱伝導体
３０，６０，  第３の熱伝導体
３１，３２，１０１，１０２，１０３，１０４，１１１，１１２  空隙
６１，６２，６３  補助的スペーサ
２１０  第２の熱伝導体
２２０、２４０，２６０  第２の熱伝導体
２３０，２３１，２３２  絶縁体
２０１，２０２，２０３  空隙
３１０，３２０，３３０，３４０  熱伝導体
４００  実装基板
４１０  電子デバイス
４２０  立体構造基板
５１０  第１の熱伝導体
５２０  第２の熱伝導体
５３０  第３の熱伝導体
５１１，５１２，５３１  空隙
５１１ａ  入射口
５１２ａ  出射口
６００  導波路
６１０  電磁波
７００  光ファイバ
【図１】
2007030419.tif 000003
【図２】
2007030419.tif 000004
【図３】
2007030419.tif 000005
【図４】
2007030419.tif 000006
【図５】
2007030419.tif 000007
【図６】
2007030419.tif 000008
【図７】
2007030419.tif 000009
【図８】
2007030419.tif 000010
【図９】
2007030419.tif 000011
【図１０】
2007030419.tif 000012
【図１１】
2007030419.tif 000013
【図１２】
2007030419.tif 000014
【図１３】
2007030419.tif 000015
【図１４】
2007030419.tif 000016
【図１５】
2007030419.tif 000017
【図１６】
2007030419.tif 000018
【図１７】
2007030419.tif 000019
【図１８】
2007030419.tif 000020
【図１９】
2007030419.tif 000021