(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の多角形の合成ダイヤモンド板を含むアレイであって、
前記複数のダイヤモンド板の各々の合成ダイヤモンド板が：
合成ダイヤモンド材料から形成された多角形の板を含み、
合成ダイヤモンド材料の前記多角形の板の厚さが、０．４ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内であり、
曲率半径が１ｍｍ〜６ｍｍの範囲内である丸い隅部を有し、
前記複数の多角形の合成ダイヤモンド板の各多角形の合成ダイヤモンド板は、ベースに接合され、前記ベースは、冷却チャネルを備え、
取り付けられた合成ダイヤモンド板の前記冷却チャネルが、取り付けられた合成ダイヤモンド板のアレイにわたって共通の冷却チャネルを形成するように連結される、アレイ。
【請求項２】
合成ダイヤモンド材料の各多角形の板が、三角形、正方形、長方形、台形、五角形、または六角形である、
請求項１に記載のアレイ。
【請求項３】
前記厚さが、０．４ｍｍ〜１．２ｍｍ、０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ、または０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲内である、
請求項１または２に記載のアレイ。
【請求項４】
前記丸い隅部の前記曲率半径が、１ｍｍ〜５ｍｍ、２ｍｍ〜４ｍｍ、または２ｍｍ〜３ｍｍの範囲内である、
請求項１から３までのいずれか１項に記載のアレイ。
【請求項５】
合成ダイヤモンド材料の各多角形の板の最大線形寸法が、２０ｍｍ〜１２０ｍｍ、２０ｍｍ〜１００ｍｍ、２０ｍｍ〜８０ｍｍ、２０ｍｍ〜６０ｍｍ、または２０ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内である、
請求項１から４までのいずれか１項に記載のアレイ。
【請求項６】
前記多角形の板が、多結晶ＣＶＤダイヤモンド材料から形成される、
請求項１から５までのいずれか１項に記載のアレイ。
【請求項７】
前記多角形の合成ダイヤモンド板が、光学等級の合成ダイヤモンド材料から形成され、前記アレイが、光学窓を形成し、各多角形の合成ダイヤモンド板が、光の伝送のために透明な開口を画定する、請求項１から６までのいずれか１項に記載のアレイ。
【請求項８】
前記多角形の合成ダイヤモンド板が、熱的等級の合成ダイヤモンド材料から形成され、前記アレイが、複数の半導体構成要素の熱管理のためにヒートシンク上に取り付けられる熱拡散基板を形成する、請求項１から６までのいずれか１項に記載のアレイ。
【請求項９】
前記多角形の合成ダイヤモンド板が、導電性のホウ素でドープされたダイヤモンド材料から形成され、前記アレイが、電気化学的用途用の電極のアレイを形成する、請求項１から６までのいずれか１項に記載のアレイ。
【請求項１０】
各冷却チャネルが、多角形の合成ダイヤモンド板の多角形の外形をたどる、請求項１から９までのいずれか１項に記載のアレイ。
【請求項１１】
前記ベースが、前記冷却チャネルが形成される取付け部と、前記冷却チャネルを封止する背板とを含む、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のアレイ。
【請求項１２】
前記ベースが、モリブデン、モリブデン合金、及び炭化ケイ素のいずれかにより形成される、請求項１から１１までのいずれか１項に記載のアレイ。
【請求項１３】
前記複数の取り付けられた合成ダイヤモンド板が、支持板上にさらに取り付けられ、前記支持板が、前記取り付けられた合成ダイヤモンド板の前記冷却チャネルを連結するための１つまたは複数のチャネルを含む、
請求項１から１２までのいずれか１項に記載のアレイ。
【請求項１４】
隣接する取り付けられた合成ダイヤモンド板の前記冷却チャネルが、連結チャネルが設けられた冷却ブロックを介して連結される、
請求項１３に記載のアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
米国政府の権利の陳述
本発明は、米国空軍によって認められた契約番号ＦＡ８６５１−１４−Ｃ−０１７５において、米国政府の支援によってなされたものである。米国政府は、本発明に特定の権利を有している。
本発明は、合成ダイヤモンド板、そのような板のアレイ、およびそのような板のための取付け構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、合成ダイヤモンド材料の板は、様々な異なる等級で広い範囲の応用例に利用可能である。例としては、光学的応用例に対する合成ダイヤモンド材料の光学等級、半導体応用例における熱管理のための合成ダイヤモンド材料の熱的等級、および電気化学応用例における電極のための導電性のホウ素でドープされたダイヤモンド等級が含まれる。合成ダイヤモンド材料には、極めて高い硬度、広い周波数範囲における高い光透過性、高い熱伝導性、化学的不活性、および広い電位窓を含めて、そのような応用例にとって有利な複数の特徴がある。
特定の応用例に合成ダイヤモンド板を利用するには、依然としていくつかの問題がある。大面積の板を必要とする応用例に対する主な制限の１つは、合成ダイヤモンド材料の板が特定のサイズまでしか入手可能でないことである。このサイズ制限の結果、大面積にわたってダイヤモンド材料を成長させるために必要とされる極めて高い条件を生成および維持するのは困難になる。現在入手可能な最高品質の合成ダイヤモンド板は、多結晶化学気相成長（ＣＶＤ）させたダイヤモンド板であり、最大で直径約１２０ｍｍの円形のウェーハとして製作することができる。そのような大面積のウェーハの円対称性は、合成プロセスで使用されるマイクロ波プラズマ励起による化学気相成長装置の円対称性に由来する。
【０００３】
合成ダイヤモンド板は、極めて高い硬度および耐引っ掻き性を有する一方で、ダイヤモンド材料は破砕しやすく、正確に取り付けて取り扱わなかった場合、破損しやすい可能性がある。さらに、高い硬度および低い靱性の組合せにより、ダイヤモンド材料は、材料を破砕したり大きな表面および表面下の損傷をもたらしたりすることなく精密な幾何形状に処理するのが困難な可能性がある。
さらに、ダイヤモンドの化学的不活性は、多くの応用例にとって利点となりうるが、これは、標準的な接着および取付け構造を使用してダイヤモンド構成要素を取付け構成に接合するのが困難な可能性があることを意味する。さらに、たとえば熱レンズ効果を回避するため、ダイヤモンド材料の低い熱膨張係数は有利となりうるが、ダイヤモンド材料の剛性と取付け材料に対する熱膨張不整合が組み合わさると、ダイヤモンド構成要素に熱的に誘起される応力が生じ、潜在的に剥離または破損を招く可能性がある。
【０００４】
上記から、ダイヤモンド材料の有利な特徴の多くは、材料から工学部品を製造し、それらの部品をデバイスに統合する際に問題にもなることが明らかである。とはいえ、現在、ダイヤモンドの処理、被覆、取付け、および接合技術の発展により、ダイヤモンドを広範囲の形状に操作およびカスタマイズし、広範囲のデバイスおよび応用例に統合および接合することが可能である。たとえば、ダイヤモンド処理技術の進歩は、複雑な３次元のダイヤモンド工具の幾何形状および光学構成要素の製作を可能にしてきた。現在の表面仕上げ技術は、高性能の光学的応用例向けに、表面損傷レベルを低く抑えながら、極めて高いレベルの平坦度および平滑度を実現することが可能である。ダイヤモンドの表面は、さらなる表面被覆を必要とすることなく、反射防止表面および回折光学系を実現するために、蛾の眼の構造を模倣して精密にパターン形成することができ、したがって高出力の応用例においてダイヤモンド光学系の損傷閾値を増大させることができる。さらに、高度の機械安定性および高い熱的性能でダイヤモンド構成要素を電子および光学デバイスに統合する金属化および接合方式が開発されている。高性能で高出力の半導体デバイス向けに、半導体構成要素上にダイヤモンド材料を直接成長させる技法も開発されており、これは熱的性能の段階的変化を実現する直接統合である。
【０００５】
合成ダイヤモンド構成要素のサイズおよび形状ならびにそのような構成要素をデバイスに統合する方法論に関してなされている著しい進歩にもかかわらず、それでもなお制限が存在しており、材料の極端な特性に起因する欠点を最小にしながら、ダイヤモンド材料の有利な特徴を最大にするように、合成ダイヤモンド構成要素の設計、製作、およびデバイスへの統合を行うことは決して些細なことではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、大面積のダイヤモンド構成要素を必要とする特定の応用例にとって、単一の大面積の合成ダイヤモンド板ではなく、複数の合成ダイヤモンド板を利用してそのような構成要素を製作することが有利であり、またはさらには必要とされる可能性があることに気付いた。これは、最終応用例に対する面積要件が現在利用可能な合成ダイヤモンド板のサイズを超過する場合にも当てはまる可能性がある。応用例のサイズ要件が現在のサイズ制限の範囲に入るときでも、その応用例で合成ダイヤモンド板に著しい応力がかかり、単一の大面積ダイヤモンド構成要素の破損を招きうる場合、破損障害の影響を低減させるために、複数のより小さい合成ダイヤモンド板を利用することが有利になりうる。したがって、いくつかの応用例では、合成ダイヤモンド板のアレイを使用して構成要素のサイズおよび頑丈さを増大させることで、有利に対処できるはずである。また、合成ダイヤモンド板のアレイを使用することで、平面および非平面の構成を含む広範囲の幾何構成を形成するための柔軟度が増大する。
上記に照らして、本発明者らは、合成ダイヤモンド板のアレイを提供するための要件について考慮した。これに関して、第１の問題は、前述したように、現在利用可能な大きい高品質の合成ダイヤモンド板は、多結晶ＣＶＤダイヤモンド板であり、典型的には円形の形状をしていることである。この円対称性は、合成プロセスで使用されるマイクロ波プラズマ励起による化学気相成長装置の円対称性に由来する。そのような円形の合成ダイヤモンド板のアレイは、円形板同士の間に大きな間隙を含む。
【０００７】
隣接する板同士の間にわずかな間隙しかない合成ダイヤモンド板のアレイの場合、たとえば三角形、正方形、長方形、台形、五角形、または六角形など、多角形の合成ダイヤモンド板形状が好ましいはずである。好ましい多角形の形状は、アレイを平面にするかそれとも非平面にするかを含めて、所望のアレイの幾何形状に依存する。
ほとんどの材料にとって、所望の多角形板の幾何形状を選択することは特に問題ではないはずである。しかし、合成ダイヤモンド材料場合、その極めて高い硬度、低い靱性、低い熱膨張係数、また強く確実な接合を提供するのが難しいことから、これは問題となる可能性がある。取り付けられた多角形の合成ダイヤモンド板は、隅部領域で強い応力を受けやすいため、円形以外の幾何形状を有する安定して取り付けられた合成ダイヤモンド板を提供することは特に問題である。この問題は、合成ダイヤモンド板が使用中に板の剥離または破損につながる大きな機械的および熱的応力にさらされた場合、さらに悪化する。
上記に照らして、本発明者らは、（ｉ）特定の応用例は、合成ダイヤモンド板のアレイを使用することで最も役立つはずであり、（ｉｉ）典型的な円形の合成ダイヤモンド板は、隣接する板同士の間に大きい間隙をあけなければぎっしり納まらず、したがってより小さい間隙だけを残して密に詰めることができる多角形の合成ダイヤモンド板のアレイが、特定の応用例には好ましく、（ｉｉｉ）多角形の合成ダイヤモンド板の幾何形状は、特に隅部領域で使用中の応力を低減させるように慎重に設計する必要があり、（ｉｖ）取付け構成もまた、特に隅部領域で使用中の応力を低減させるように慎重に設計する必要があると判断した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、
合成ダイヤモンド材料から形成された多角形の板を含み、
合成ダイヤモンド材料の多角形の板の厚さが、０．４ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内であり、
丸い隅部の曲率半径が、１ｍｍ〜６ｍｍの範囲内である、合成ダイヤモンド板が提供される。
本発明のこの態様に関して、十分な強度を有しながら、使用中に取り付けられたときの隅部における応力集中が低減される多角形の合成ダイヤモンド板を提供するために、厚さと隅部曲率半径との組合せが重要であることが分かっている。
本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様による複数の多角形の合成ダイヤモンド板を含むアレイが提供される。多角形状の合成ダイヤモンド板は、円形の板と比べて低減された間隙面積で、密に詰めてアレイを形成することができる。
【０００９】
本発明の第３の態様によれば、
本発明の第１の態様による多角形の合成ダイヤモンド板と、
多角形の合成ダイヤモンド板が接合されるベースとを含み、
ベースが冷却チャネルを備えている、取り付けられた合成ダイヤモンド板が提供される。
本発明のこの態様に関して、取り付けられた多角形の合成ダイヤモンド板のベース内に冷却チャネルを提供することで、多角形の合成ダイヤモンド板の隅部における応力集中をさらに低減させることができることが分かっている。
本発明の第４の態様によれば、
本発明の第３の態様による複数の取り付けられた合成ダイヤモンド板を含む取り付けられた合成ダイヤモンド板のアレイであって、
取り付けられた合成ダイヤモンド板の冷却チャネルが、取り付けられた合成ダイヤモンド板のアレイにわたって共通の冷却チャネルを形成するように連結される、取り付けられた合成ダイヤモンド板のアレイが提供される。
本発明のこの態様に関して、比較的簡単な冷却システム構造を維持しながら、多角形の合成ダイヤモンド板の隅部における応力集中を低減させるために、共通の冷却チャネルを有するように、取り付けられた合成ダイヤモンド板のアレイを連結することができることが分かっている。
【００１０】
さらに任意選択の好ましい特徴を含む本発明の実施形態について、詳細な説明で説明する。
本発明をより良く理解し、本発明をどのように実施することができるかを示すために、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して例示のみを目的として次に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１（ａ）−１（ｄ）】多角形、すなわち（ａ）三角形、（ｂ）正方形、（ｃ）長方形、（ｄ）台形の合成ダイヤモンド板の概略図である。
【図１（ｅ）−１（ｆ）】多角形、すなわち（ｅ）五角形、（ｆ）六角形の合成ダイヤモンド板の概略図である。
【図２（ａ）】取り付けられた多角形の合成ダイヤモンド板の異なる図である。
【図２（ｂ）】取り付けられた多角形の合成ダイヤモンド板の異なる図である。
【図３】共通の冷却チャネルを形成するように冷却ブロックを介して冷却チャネルが連結されている、取り付けられた合成ダイヤモンド板のアレイを示す図である。
【図４】取り付けられた合成ダイヤモンド板のアレイが取り付けられる支持板を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
発明の概要に記載したように、本発明の一態様は、アレイ状に構成することができる多角形の合成ダイヤモンド板の製作に関する。たとえば、合成ダイヤモンド材料の多角形の板は、図１（ａ）〜１（ｆ）に示すように、三角形、正方形、長方形、台形、五角形、または六角形とすることができる。好ましい多角形の形状は、アレイを平面にするかそれとも非平面にするかを含めて、所望のアレイの幾何形状に依存する。たとえば、三角形、正方形、長方形、および六角形の板は、平面のアレイを形成するために使用することができ、台形および五角形の板は、円錐形または湾曲した取付け構成などの非平面のアレイを製作するのにより適している。
十分な強度を有しながら、使用中に取り付けられたときの隅部における応力集中が低減され、また十分な熱拡散能力を提供する多角形の合成ダイヤモンド板を提供するために、多角形の合成ダイヤモンド板の厚さｔと隅部曲率半径ｒとの組合せが重要であることが分かっている。合成ダイヤモンド材料の多角形の板の厚さは、０．４ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内であり、任意選択で４ｍｍ〜１．２ｍｍ、０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ、または０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲内である。合成ダイヤモンド材料の多角形の板はまた、丸い隅部を有し、丸い隅部の曲率半径は、１ｍｍ〜６ｍｍの範囲内であり、任意選択で１ｍｍ〜５ｍｍ、２ｍｍ〜４ｍｍ、または２ｍｍ〜３ｍｍの範囲内である。合成ダイヤモンド材料の多角形の板の最大線形寸法は、２０ｍｍ〜１２０ｍｍ、２０ｍｍ〜１００ｍｍ、２０ｍｍ〜８０ｍｍ、２０ｍｍ〜６０ｍｍ、または２０ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内とすることができる。そのような板は、多結晶ＣＶＤダイヤモンド材料から形成することができる。合成ダイヤモンド材料のタイプおよび等級は、最終応用例の要件に依存する。たとえば、多角形の合成ダイヤモンド板は、光学等級の合成ダイヤモンド材料から形成することができ、そのような板のアレイは、光学窓を形成することができ、各多角形の合成ダイヤモンド板は、光の伝送のために透明な開口を画定する。別法として、多角形の合成ダイヤモンド板は、熱的等級の合成ダイヤモンド材料から形成することができ、そのような板のアレイは、複数の半導体構成要素の熱管理のためにヒートシンク上に取り付けられる熱拡散基板を形成することができる。さらに別法として、多角形の合成ダイヤモンド板は、導電性のホウ素でドープされたダイヤモンド材料から形成することができ、そのような板のアレイは、電気化学的応用例に対する電極のアレイを形成することができる。
【００１３】
多角形の合成ダイヤモンド板の場合、合成ダイヤモンド板または板が接合される取付け部の観点で、応力集中の観点から、鋭い隅部は好ましくないことが分かっている。たとえば、正方形の板の幾何形状では、円形の板の幾何形状より著しく高い最大主要応力が合成ダイヤモンド板の隅部にかかることに注目されたい。この問題は、これらの応力が合成ダイヤモンド板の完全性にリスクを呈し、安全係数を観察しなければならない（たとえば、最大応力が合成ダイヤモンドの破損に対する理論値の少なくとも４分の１より小さくなるように）ことである。応力は、異なる構成に対して−２００〜＋２００ＭＰａに位置付けられており、作業仮説では、値が８０ＭＰａを下回ると４倍の安全係数が得られる。たとえば、２５ｍｍの正方形の合成ダイヤモンド板の場合、隅部における内部曲率半径を２ｍｍにすると、合成ダイヤモンド板および板が接合された取付け部にかかる応力が著しく低減されるが、曲率半径をさらに大きい値に増大しても、応力低減に実質的なさらなる改善は得られないことが分かる。さらに、曲率半径をより小さく抑えることで、透明な開口の過度の低減が回避される。したがって、合成ダイヤモンド材料の多角形の板の隅部における曲率半径にとって最適の範囲が存在する。
【００１４】
合成ダイヤモンド板の変動する厚さの影響について、たとえば０．４５ｍｍ〜１．０ｍｍで厚さが変動する取り付けられたダイヤモンド板をモデル化することによって研究した。厚さ０．４５ｍｍおよび０．５ｍｍの合成ダイヤモンド窓はどちらも圧縮状態にあり、厚さ０．６ｍｍ以上の場合、合成ダイヤモンド板は、板の上面で引張り状態にある。厚さを増大させると引張り応力が増大し、最終的に合成ダイヤモンド板の障害を招く可能性がある。
【００１５】
したがって、多角形の合成ダイヤモンド板の厚さを低減させ、好適に丸めた隅部を提供することで、取付け部に接合されたときの板の応力が本質的に圧縮性になり、したがって破損のリスクをなくすことを確実にすることができる。しかし、基本的な強度および熱拡散能力に関しては、薄い窓の有効性に問題がある。これに関して、合成ダイヤモンド板の表面上の熱束が均一の０．８３Ｗ／ｍｍ2であり、冷却液温度が２５℃であり、境界膜条件が５，０００Ｗ／ｍ2Ｋの熱伝達係数を与えるように簡略化されるという簡略化された境界条件を仮定して、定常状態の熱モデルとして、機械的モデルを実行した。このモデルは、予期されるとおり、これらの条件下では合成ダイヤモンド板が薄ければ薄いほどやや熱くなることを示している。したがって、特定の応用例の場合、板の厚さが０．４または０．４５ｍｍを上回ることが好ましい可能性がある。
【００１６】
図２（ａ）は、取り付けられた合成ダイヤモンド板の一例を示す。取り付けられた合成ダイヤモンド板は、前述した多角形の合成ダイヤモンド板２０と、多角形の合成ダイヤモンド板２０が接合されるベース２２とを含む。ベース２２は、入口２６および出口２８を有する冷却チャネル２４を含む。取り付けられた多角形の合成ダイヤモンド板のベース内に冷却チャネル２４を提供することで、多角形の合成ダイヤモンド板２０の隅部における応力集中をさらに低減させることができることが分かっている。好ましくは、冷却チャネル２４は、ベース２２を通る冷却チャネル２４の経路を示す図２（ａ）に破線によって示すように、多角形の合成ダイヤモンド板２０の多角形の外形をたどり、また湾曲した隅部を有する。ベース２２は開口３０を画定し、多角形の合成ダイヤモンド板２０は開口３０にわたって接合されて、光学窓を形成する。また、そのように取り付けられた合成ダイヤモンド板のアレイを形成するために、さらなる支持板に取り付けるための締結孔３２が、ベース内に設けられる。
【００１７】
図２（ｂ）は、取り付けられた合成ダイヤモンド板の一部分を通る断面を示す。ベースは、冷却チャネル２４が形成される取付け部３４と、冷却チャネルを封止する背板３６とを含む。取付け部および背板は、モリブデン、モリブデン合金、または炭化ケイ素から形成することができる。多角形の合成ダイヤモンド板２０および背板３６は、たとえば蝋接、拡散接合、または他の好適な接合３８、４０を介して、取付け部３４に接合される。チャネルの下の背板の厚さを増大させることで、多角形の合成ダイヤモンド板および取付け部における応力が低減することが分かっている。また、冷却チャネルを丸くすることで、取付け部を堅くし、多角形の合成ダイヤモンド板における応力を低減させるのに役立つことも分かっている。さらに、接合３８、４０の一方または両方の厚さを（たとえば、０．１４ｍｍに）低減させることも、多角形の合成ダイヤモンド板における応力を低減させることが分かっている。加えて、接合３８、４０の幅を（たとえば、５ｍｍから３ｍｍへ）低減させることで、この場合も応力の低減が実現される。したがって、冷却チャネルに丸い隅部を提供し、背板の厚さを増大させ、接合の厚さおよび幅を低減させることはすべて、取り付けられた多角形の合成ダイヤモンド板構成においてより好ましい応力分布を提供することが分かっている。
【００１８】
特定の応用例では、多角形の合成ダイヤモンド板は、８００℃、７００℃、６００℃、５００℃、または４００℃未満の接合温度を有する接合を介して、ベースに接合される。例としては、低温蝋接および低温金属拡散接合（たとえば金またはアルミニウムを使用する）が含まれる。低温接合は、応力を生成し、場合により所望の幾何形状（たとえば、精密な光学的平坦度）からのダイヤモンド板の反りを招くダイヤモンド板とベースとの間の熱膨張係数不整合の問題を軽減するため、有利である。
特定の応用例では、多角形の合成ダイヤモンド板と取付け部との間の接合３８、および背板と取付け部との間の接合４０の両方が、漏れないように１×１０-9ｍｂａｒｌ／ｓ未満になるように構成されるべきである。これが重要な応用例要件であるとき、取付け部３４および背板３６に利用される材料はまた、この要件を満たすのに十分に低い多孔率を有していなければならない。
【００１９】
図３は、複数の取り付けられた合成ダイヤモンド板５０、５０’、５０”を含む取り付けられた合成ダイヤモンド板のアレイを示す。前述したように、それぞれの取り付けられた合成ダイヤモンド板は、多角形の合成ダイヤモンド板２０、２０’、２０”と、多角形の合成ダイヤモンド板が接合されるベース２２、２２’、２２”とを含む。各ベースは、入口および出口を有する冷却チャネルを含む。取り付けられた合成ダイヤモンド板の冷却チャネルは、取り付けられた合成ダイヤモンド板のアレイにわたって、単一の入口５２および単一の出口５４を有する共通の冷却チャネルを形成するように連結される。図示の実施形態では、隣接する取り付けられた合成ダイヤモンド板の冷却チャネルは、冷却ブロック５６を介して連結され、冷却ブロック５６内に連結されたチャネルが配置される。
図４は支持板６０を示し、それぞれの取り付けられた合成ダイヤモンド板を支持板６０に取り付けて、アレイを形成することができる。支持板６０は、それぞれの取り付けられた合成ダイヤモンド板内のものに対応する開口６２および締結孔６４を含む。図３に示すように、隣接する取り付けられた合成ダイヤモンド板の冷却チャネルを連結する手段として冷却ブロックを提供する代わりに、支持板内に１つまたは複数のチャネルを設けて、取り付けられた合成ダイヤモンド板の冷却チャネルを連結することもできる。
【００２０】
本発明の実施形態は、広範囲の幾何形状において、広範囲の応用例に対して、多角形の合成ダイヤモンド板のアレイを提供することが可能である。合成ダイヤモンド板および取付け構成の特徴について、応力管理、強度、および熱的性能を考慮に入れて精査してきた。またこれらのパラメータの管理により、取り付けられた多角形の合成ダイヤモンド板は、特定の応用例にとって重要となりうる高度の平坦度および幾何学的安定性を実現および維持することが可能になる。
本発明について、実施形態を参照して特に図示および説明したが、添付の特許請求の範囲によって定義する本発明の範囲を逸脱することなく、形状および詳細に様々な変更を加えることができることが、当業者には理解されよう。
本発明は、以下の事項を含んでいると捉えることが可能である。
（付記１）
合成ダイヤモンド材料から形成された多角形の板を含み、
合成ダイヤモンド材料の前記多角形の板の厚さが、０．４ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内であり、
丸い隅部の曲率半径が、１ｍｍ〜６ｍｍの範囲内である、
合成ダイヤモンド板。
（付記２）
合成ダイヤモンド材料の前記多角形の板が、三角形、正方形、長方形、台形、五角形、または六角形である、
付記１に記載の合成ダイヤモンド板。
（付記３）
前記厚さが、０．４ｍｍ〜１．２ｍｍ、０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ、または０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲内である、
付記１または２に記載の合成ダイヤモンド板。
（付記４）
前記丸い隅部の前記曲率半径が、１ｍｍ〜５ｍｍ、２ｍｍ〜４ｍｍ、または２ｍｍ〜３ｍｍの範囲内である、
付記１から３までのいずれか１項に記載の合成ダイヤモンド板。
（付記５）
合成ダイヤモンド材料の前記多角形の板の最大線形寸法が、２０ｍｍ〜１２０ｍｍ、２０ｍｍ〜１００ｍｍ、２０ｍｍ〜８０ｍｍ、２０ｍｍ〜６０ｍｍ、または２０ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内である、
付記１から４までのいずれか１項に記載の合成ダイヤモンド板。
（付記６）
前記多角形の板が、多結晶ＣＶＤダイヤモンド材料から形成される、
付記１から５までのいずれか１項に記載の合成ダイヤモンド板。
（付記７）
付記１から６までのいずれか１項に記載の複数の多角形の合成ダイヤモンド板を含むアレイ。
（付記８）
前記多角形の合成ダイヤモンド板が、光学等級の合成ダイヤモンド材料から形成され、前記アレイが、光学窓を形成し、各多角形の合成ダイヤモンド板が、光の伝送のために透明な開口を画定する、付記７に記載のアレイ。
（付記９）
前記多角形の合成ダイヤモンド板が、熱的等級の合成ダイヤモンド材料から形成され、前記アレイが、複数の半導体構成要素の熱管理のためにヒートシンク上に取り付けられる熱拡散基板を形成する、付記７に記載のアレイ。
（付記１０）
前記多角形の合成ダイヤモンド板が、導電性のホウ素でドープされたダイヤモンド材料から形成され、前記アレイが、電気化学的応用例に対する電極のアレイを形成する、付記７に記載のアレイ。
（付記１１）
付記１から６までのいずれか１項に記載の多角形の合成ダイヤモンド板と、
前記多角形の合成ダイヤモンド板が接合されるベースとを含み、
前記ベースが冷却チャネルを備えている、
取り付けられた合成ダイヤモンド板。
（付記１２）
前記冷却チャネルが、前記多角形の合成ダイヤモンド板の多角形の外形をたどる、
付記１１に記載の取り付けられた合成ダイヤモンド板。
（付記１３）
前記ベースが、前記冷却チャネルが形成される取付け部と、前記冷却チャネルを封止する背板とを含む、
付記１２に記載の取り付けられた合成ダイヤモンド板。
（付記１４）
前記ベースが、モリブデン、モリブデン合金、または炭化ケイ素から形成される、
付記１１から１３までのいずれか１項に記載の取り付けられた合成ダイヤモンド板。
（付記１５）
前記多角形の合成ダイヤモンド板が、８００℃、７００℃、６００℃、５００℃、または４００℃未満の接合温度を有する接合を介して、前記ベースに接合される、
付記１１から１４までのいずれか１項に記載の取り付けられた合成ダイヤモンド板。
（付記１６）
前記多角形の合成ダイヤモンド板が、蝋接または拡散接合を介して前記ベースに接合される、
付記１１から１５までのいずれか１項に記載の取り付けられた合成ダイヤモンド板。
（付記１７）
前記ベースが開口を画定し、前記多角形の合成ダイヤモンド板が前記開口にわたって接合されて、光学窓を形成する、
付記１１から１６までのいずれか１項に記載の取り付けられた合成ダイヤモンド板。
（付記１８）
付記１１から１７までのいずれか１項に記載の複数の取り付けられた合成ダイヤモンド板を含む、
取り付けられた合成ダイヤモンド板のアレイであって、
前記取り付けられた合成ダイヤモンド板の前記冷却チャネルが、前記取り付けられた合成ダイヤモンド板のアレイにわたって共通の冷却チャネルを形成するように連結される、取り付けられた合成ダイヤモンド板のアレイ。
（付記１９）
前記複数の取り付けられた合成ダイヤモンド板が、支持板上にさらに取り付けられ、前記支持板が、前記取り付けられた合成ダイヤモンド板の前記冷却チャネルを連結するための１つまたは複数のチャネルを含む、
付記１８に記載の取り付けられた合成ダイヤモンド板のアレイ。
（付記２０）
隣接する取り付けられた合成ダイヤモンド板の前記冷却チャネルが、冷却ブロックを介して連結され、前記冷却ブロック内に連結されたチャネルが配置される、
付記１８に記載の取り付けられた合成ダイヤモンド板のアレイ。
【図１−１】
0006902609.tif 000002
【図１−２】
0006902609.tif 000003
【図２（ａ）】
0006902609.tif 000004
【図２（ｂ）】
0006902609.tif 000005
【図３】
0006902609.tif 000006
【図４】
0006902609.tif 000007