JP2002126851A - 金属部材を接合したヒートプレートの製造方法 - Google Patents
金属部材を接合したヒートプレートの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 優れたシール性を有する金属部材を接合した
ヒートプレートの製造方法を提供する。 【解決手段】 接合するアルミニウム部材（１）の接合
面（３）には蛇行した熱媒体流路となる溝（４）が形成
され、溝（４）を囲むように周囲には環状に凹部（２）
が設けられている。またアルミニウム部材（６）の接合
面（８）には環状凸部（７）が対向位置に設けられてい
る。アルミニウム部材（１）とアルミニウム部材（６）
は環状凹部（２）と環状凸部（７）を組み合わて外周部
を拘束する型（１１）で圧手段（９）により外周部を拘
束して鍛圧を行うもので、環状凹部（２）と環状凸部
（７）は締結部を形成するとともに、アルミニウム部材
（１）の接合面（３）とアルミニウム部材（６）の接合
面（８）は平面接触部が金属接合され、また外周の接合
面（３ａ）と（８ａ）も金属接合されるので最外周も接
合が完全なものとなる。
ヒートプレートの製造方法を提供する。 【解決手段】 接合するアルミニウム部材（１）の接合
面（３）には蛇行した熱媒体流路となる溝（４）が形成
され、溝（４）を囲むように周囲には環状に凹部（２）
が設けられている。またアルミニウム部材（６）の接合
面（８）には環状凸部（７）が対向位置に設けられてい
る。アルミニウム部材（１）とアルミニウム部材（６）
は環状凹部（２）と環状凸部（７）を組み合わて外周部
を拘束する型（１１）で圧手段（９）により外周部を拘
束して鍛圧を行うもので、環状凹部（２）と環状凸部
（７）は締結部を形成するとともに、アルミニウム部材
（１）の接合面（３）とアルミニウム部材（６）の接合
面（８）は平面接触部が金属接合され、また外周の接合
面（３ａ）と（８ａ）も金属接合されるので最外周も接
合が完全なものとなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属部材を接合し
たヒートプレートの製造方法に係り、特に、流路に熱媒
体を流してヒートプレートとして用いられるもので、例
えば、半導体製造装置の真空容器（真空チャンバー）内
で基板ホルダーとして用いられる内部に流路を有する複
合金属部材を接合したヒートプレートの製造方法の製造
方法に関するものである。
たヒートプレートの製造方法に係り、特に、流路に熱媒
体を流してヒートプレートとして用いられるもので、例
えば、半導体製造装置の真空容器（真空チャンバー）内
で基板ホルダーとして用いられる内部に流路を有する複
合金属部材を接合したヒートプレートの製造方法の製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、金属部材を積層し内部に熱媒
体流路を有する複合金属部材を接合したヒートプレート
は知られており、図７に示すように、接合面に熱媒体流
路（３２）を成形したアルミニウム合金部材（３３）と
アルミニウム合金部材（３４）とを組み合わせ、外周部
（３５）をＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接あるいはＥＢＷ溶接
（電子ビーム溶接）、あるいはロウ付けを行って接合し
てヒートプレート（３１）を製造するもの、あるいは図
８に示すように接合面に熱媒体流路（３２）を成形した
アルミニウム合金部材（３３）とアルミニウム合金部材
（３４）とを組み合わせ、外周の溝にはシール用Ｏリン
グ（３９）を入れて、ボルト（３８）で締めつけてヒー
トプレート（３１）を製造するものである。
体流路を有する複合金属部材を接合したヒートプレート
は知られており、図７に示すように、接合面に熱媒体流
路（３２）を成形したアルミニウム合金部材（３３）と
アルミニウム合金部材（３４）とを組み合わせ、外周部
（３５）をＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接あるいはＥＢＷ溶接
（電子ビーム溶接）、あるいはロウ付けを行って接合し
てヒートプレート（３１）を製造するもの、あるいは図
８に示すように接合面に熱媒体流路（３２）を成形した
アルミニウム合金部材（３３）とアルミニウム合金部材
（３４）とを組み合わせ、外周の溝にはシール用Ｏリン
グ（３９）を入れて、ボルト（３８）で締めつけてヒー
トプレート（３１）を製造するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のＴＩＧ溶
接、ＭＩＧ溶接により金属部材を接合したヒートプレー
トは、溶接時にピンホールが生じたり、ガスを巻き込む
ことがあり、また溶接接合部は外周部の接合端面からの
深いものではなく、その溶接接合部の信頼性に問題があ
った。特に半導体製造装置等の真空容器（真空チャンバ
ー）内等の高真空下で使用されるときには、溶接部のピ
ンホールからの漏れや溶接時に巻き込まれたガスによる
影響で容器内の真空度が低下し、製造された半導体等の
製品の信頼性が低下したり、製品の歩留まりが悪くなる
という問題があった。また接合部は全周を溶接しなけれ
ばならないのでコストがかかるものであった。またＥＢ
Ｗ溶接（電子ビーム溶接）は、溶接を真空中で行なわな
ければならず、また熱媒体流路を有する複合金属部材の
溶接には精度の高い溶接位置決め治具を必要とするもの
で、作業性が悪く、溶接歪の除去等で製造コストが高く
なるという問題があった。
接、ＭＩＧ溶接により金属部材を接合したヒートプレー
トは、溶接時にピンホールが生じたり、ガスを巻き込む
ことがあり、また溶接接合部は外周部の接合端面からの
深いものではなく、その溶接接合部の信頼性に問題があ
った。特に半導体製造装置等の真空容器（真空チャンバ
ー）内等の高真空下で使用されるときには、溶接部のピ
ンホールからの漏れや溶接時に巻き込まれたガスによる
影響で容器内の真空度が低下し、製造された半導体等の
製品の信頼性が低下したり、製品の歩留まりが悪くなる
という問題があった。また接合部は全周を溶接しなけれ
ばならないのでコストがかかるものであった。またＥＢ
Ｗ溶接（電子ビーム溶接）は、溶接を真空中で行なわな
ければならず、また熱媒体流路を有する複合金属部材の
溶接には精度の高い溶接位置決め治具を必要とするもの
で、作業性が悪く、溶接歪の除去等で製造コストが高く
なるという問題があった。
【０００４】ロウ付けによる接合では、接合面にそのロ
ウ付け時に生じるピンホールやガスの巻き込みによりそ
の接合部の信頼性に問題があった。またシールパッキン
とボルト締めによる場合は、シールパッキン用溝及びボ
ルトホールを設けるスペースが必要であり、コンパクト
にできないという問題があり、また高真空での使用には
その気密性に限界があった。またシールパッキンの耐熱
性能に影響され、ヒートプレートでは、使用温度が３０
０℃を越える温度域では使用できないという問題があっ
た。このような問題を解決するために、本発明者は金属
部材の接合面に凹部と凸部を設け、鍛圧圧縮して高密度
のシール性を有する締結部を形成した複数の金属部材を
接合したヒートプレートについて提案したところである
が、本発明はこのようなヒートプレートについて、より
優れたシール性を有する金属部材を接合したヒートプレ
ートの製造方法を提供するものである。
ウ付け時に生じるピンホールやガスの巻き込みによりそ
の接合部の信頼性に問題があった。またシールパッキン
とボルト締めによる場合は、シールパッキン用溝及びボ
ルトホールを設けるスペースが必要であり、コンパクト
にできないという問題があり、また高真空での使用には
その気密性に限界があった。またシールパッキンの耐熱
性能に影響され、ヒートプレートでは、使用温度が３０
０℃を越える温度域では使用できないという問題があっ
た。このような問題を解決するために、本発明者は金属
部材の接合面に凹部と凸部を設け、鍛圧圧縮して高密度
のシール性を有する締結部を形成した複数の金属部材を
接合したヒートプレートについて提案したところである
が、本発明はこのようなヒートプレートについて、より
優れたシール性を有する金属部材を接合したヒートプレ
ートの製造方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の金属部
材を積層し内部に熱媒体流路を有する金属部材を接合し
たヒートプレートの製造方法において、積層する金属部
材の接合面の一方又は両方に熱媒体流路となる溝を形成
し、かつ前記流路を囲むように接合面の対向位置に環状
凹部と環状凸部を設け、前記金属部材の接合面の環状凹
部と環状凸部を組み合わせ、積層する金属部材の外周部
を拘束して鍛圧を行い、接合面の環状凹部と環状凸部で
は締結部を形成するとともに、接合面の平面接触部では
金属接合され、溝により熱媒体流路が形成されているこ
とを特徴とする金属部材を接合したヒートプレートの製
造方法である。
材を積層し内部に熱媒体流路を有する金属部材を接合し
たヒートプレートの製造方法において、積層する金属部
材の接合面の一方又は両方に熱媒体流路となる溝を形成
し、かつ前記流路を囲むように接合面の対向位置に環状
凹部と環状凸部を設け、前記金属部材の接合面の環状凹
部と環状凸部を組み合わせ、積層する金属部材の外周部
を拘束して鍛圧を行い、接合面の環状凹部と環状凸部で
は締結部を形成するとともに、接合面の平面接触部では
金属接合され、溝により熱媒体流路が形成されているこ
とを特徴とする金属部材を接合したヒートプレートの製
造方法である。
【０００６】また、本発明の上記の金属部材を接合した
ヒートプレートの製造方法は、積層する金属部材の接合
面の対向位置に設けられている環状凹部と環状凸部が多
重に設けられていることを特徴とするものである。ま
た、本発明の上記の金属部材を接合したヒートプレート
の製造方法は、積層する金属部材の接合面に設けられて
いる環状凹部の対向位置に設けらる環状凸部が、凹部に
中間金属部材を挿入して凸にしたものであることを特徴
とするものである。また、本発明の上記の金属部材を接
合したヒートプレートの製造方法は、積層する金属部材
が、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金のい
ずれかであることを特徴とするものである。また、本発
明の上記の金属部材を接合したヒートプレートの製造方
法は、金属部材を接合したヒートプレートが半導体製造
装置の基板ホルダーとして用いられることを特徴とする
ものである。
ヒートプレートの製造方法は、積層する金属部材の接合
面の対向位置に設けられている環状凹部と環状凸部が多
重に設けられていることを特徴とするものである。ま
た、本発明の上記の金属部材を接合したヒートプレート
の製造方法は、積層する金属部材の接合面に設けられて
いる環状凹部の対向位置に設けらる環状凸部が、凹部に
中間金属部材を挿入して凸にしたものであることを特徴
とするものである。また、本発明の上記の金属部材を接
合したヒートプレートの製造方法は、積層する金属部材
が、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金のい
ずれかであることを特徴とするものである。また、本発
明の上記の金属部材を接合したヒートプレートの製造方
法は、金属部材を接合したヒートプレートが半導体製造
装置の基板ホルダーとして用いられることを特徴とする
ものである。
【０００７】
【作用】本発明の複数の金属部材を積層し内部に熱媒体
流路を有する金属部材を接合したヒートプレートの製造
方法において、積層する金属部材の接合面の対向位置に
環状凹部と環状凸部を設け、この環状凹部と環状凸部を
組み合わせて外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、
鍛圧時の加圧軸圧縮方向に垂直で中心部から径方向（外
周方向）に金属が流れ出ようとするが、鍛圧時に外周部
が拘束されているため、一種の座屈のような変形が径方
向（外周方向）に生ずる。このような径方向（外周方
向）に座屈変形が生じている状態のものに、さらに加圧
圧縮を加え、最終的に成形されたものは座屈変形が伸
び、結果的に接触部である積層する金属部材の接合面に
ミクロ的なメタルフローが生じて金属接合を生じさせ
る。これにより積層する金属部材の接合面の平面接触部
で金属接合され、最外周鍛接接合面の接合が完全にな
る。
流路を有する金属部材を接合したヒートプレートの製造
方法において、積層する金属部材の接合面の対向位置に
環状凹部と環状凸部を設け、この環状凹部と環状凸部を
組み合わせて外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、
鍛圧時の加圧軸圧縮方向に垂直で中心部から径方向（外
周方向）に金属が流れ出ようとするが、鍛圧時に外周部
が拘束されているため、一種の座屈のような変形が径方
向（外周方向）に生ずる。このような径方向（外周方
向）に座屈変形が生じている状態のものに、さらに加圧
圧縮を加え、最終的に成形されたものは座屈変形が伸
び、結果的に接触部である積層する金属部材の接合面に
ミクロ的なメタルフローが生じて金属接合を生じさせ
る。これにより積層する金属部材の接合面の平面接触部
で金属接合され、最外周鍛接接合面の接合が完全にな
る。
【０００８】このように、積層する金属部材の外周部を
拘束して鍛圧を行い、接合面の環状凹部と環状凸部では
締結部を形成するとともに、接合面の平面接触部では金
属接合されていることにより、接合面は環状凹部と環状
凸部の締結部と金属接合された平面接触部で高度にシー
ルされる。特に接合面の環状凹部と環状凸部の締結部の
外側の平面接触部が金属接合されているので、ヒートプ
レートの内部の熱媒体流路との高度にシールされること
に加え、最外周の鍛接接合面に液体やガスが浸入するこ
とがないものである。
拘束して鍛圧を行い、接合面の環状凹部と環状凸部では
締結部を形成するとともに、接合面の平面接触部では金
属接合されていることにより、接合面は環状凹部と環状
凸部の締結部と金属接合された平面接触部で高度にシー
ルされる。特に接合面の環状凹部と環状凸部の締結部の
外側の平面接触部が金属接合されているので、ヒートプ
レートの内部の熱媒体流路との高度にシールされること
に加え、最外周の鍛接接合面に液体やガスが浸入するこ
とがないものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明により製造された金属部材
を接合したヒートプレートは、内部に形成されている熱
媒体流路は液体、気体（ガス）等の流路であり、熱媒体
として冷却媒体を流路に流すことにより冷却板として、
また熱媒体として加熱媒体を流路に流すことにより加熱
板として用いられるものである。例えば、半導体製造装
置の真空容器（真空チャンバー）内で基板ホルダーとし
て用いられるものである。
を接合したヒートプレートは、内部に形成されている熱
媒体流路は液体、気体（ガス）等の流路であり、熱媒体
として冷却媒体を流路に流すことにより冷却板として、
また熱媒体として加熱媒体を流路に流すことにより加熱
板として用いられるものである。例えば、半導体製造装
置の真空容器（真空チャンバー）内で基板ホルダーとし
て用いられるものである。
【００１０】本発明の金属部材を接合したヒートプレー
トの製造において、複数の金属部材、例えば２枚の金属
部材の接合面を組み合わせ、外周部を拘束して鍛圧して
内部に熱媒体流路を形成するものである。熱媒体流路は
金属部材の内部に蛇行させて形成することが好ましい。
また熱媒体流路は金属部材の一方の部材の接合面に流路
となる溝、例えば凹溝、Ｕ字型溝、丸型溝を形成し、も
う一方の部材の平らな接合面と組み合わせて鍛圧して形
成する。また、一方の部材の接合面に流路となる溝、例
えば凹溝、Ｕ字型溝、半円溝を形成し、もう一方の部材
の接合面の対向位置にも流路となる溝、例えば凹溝、Ｕ
字型溝、半円溝を形成して組み合わせて鍛圧して形成す
る。また凹溝、Ｕ字型溝、半円溝に媒体の流通管を密着
して設けて熱媒体流路を形成するものである。このよう
に流通管を埋め込むことにより、シール性をより一層高
めることができる。また熱媒体として腐食性の媒体を流
通させる場合には腐食性の熱媒体に対して防食効果のあ
る流通管を埋め込むことにより、ヒートプレートを構成
する金属部材を防食することができるものである。
トの製造において、複数の金属部材、例えば２枚の金属
部材の接合面を組み合わせ、外周部を拘束して鍛圧して
内部に熱媒体流路を形成するものである。熱媒体流路は
金属部材の内部に蛇行させて形成することが好ましい。
また熱媒体流路は金属部材の一方の部材の接合面に流路
となる溝、例えば凹溝、Ｕ字型溝、丸型溝を形成し、も
う一方の部材の平らな接合面と組み合わせて鍛圧して形
成する。また、一方の部材の接合面に流路となる溝、例
えば凹溝、Ｕ字型溝、半円溝を形成し、もう一方の部材
の接合面の対向位置にも流路となる溝、例えば凹溝、Ｕ
字型溝、半円溝を形成して組み合わせて鍛圧して形成す
る。また凹溝、Ｕ字型溝、半円溝に媒体の流通管を密着
して設けて熱媒体流路を形成するものである。このよう
に流通管を埋め込むことにより、シール性をより一層高
めることができる。また熱媒体として腐食性の媒体を流
通させる場合には腐食性の熱媒体に対して防食効果のあ
る流通管を埋め込むことにより、ヒートプレートを構成
する金属部材を防食することができるものである。
【００１１】また、本発明の金属部材を接合したヒート
プレートの製造において、金属部材の接合面の環状凹部
と環状凸部は、熱媒体流路を囲むように全周に、そして
対向する接合面の対向位置に設ける。すなわち一方の金
属部材の接合面には環状凹部を設け、もう一方の金属部
材の接合面には環状凸部を設けるものである。金属部材
の接合面に設けられる環状凹部、環状凸部は、例えば機
械加工により成形する。また、環状凹部と環状凸部の断
面形状は、矩形に限るものではなく、鍛圧圧縮により凹
部に凸部が充満して締結部を形成するものであればよ
い。
プレートの製造において、金属部材の接合面の環状凹部
と環状凸部は、熱媒体流路を囲むように全周に、そして
対向する接合面の対向位置に設ける。すなわち一方の金
属部材の接合面には環状凹部を設け、もう一方の金属部
材の接合面には環状凸部を設けるものである。金属部材
の接合面に設けられる環状凹部、環状凸部は、例えば機
械加工により成形する。また、環状凹部と環状凸部の断
面形状は、矩形に限るものではなく、鍛圧圧縮により凹
部に凸部が充満して締結部を形成するものであればよ
い。
【００１２】本発明のヒートプレートの製造において、
接合する金属部材の外周部を拘束して鍛圧を行う際、そ
の前処理として表面を洗浄することが望ましい。例えば
アルミニウム又はアルミニウム合金部材の場合は、硝
酸で表面の油とり、水洗、化性処理（アルカリ溶液
によるエッチング）、水洗、硝酸での洗浄、水
洗、湯洗等の適宜の工程を組み合わせて表面を洗浄す
るものである。本発明の接合する金属部材の接合面の対
向位置に設けられている環状凹部と環状凸部を２重また
は３重のように多重に設け、凹部と凸部による締結部の
より高度な密閉度のものとすることができる。
接合する金属部材の外周部を拘束して鍛圧を行う際、そ
の前処理として表面を洗浄することが望ましい。例えば
アルミニウム又はアルミニウム合金部材の場合は、硝
酸で表面の油とり、水洗、化性処理（アルカリ溶液
によるエッチング）、水洗、硝酸での洗浄、水
洗、湯洗等の適宜の工程を組み合わせて表面を洗浄す
るものである。本発明の接合する金属部材の接合面の対
向位置に設けられている環状凹部と環状凸部を２重また
は３重のように多重に設け、凹部と凸部による締結部の
より高度な密閉度のものとすることができる。
【００１３】本発明のヒートプレートの製造において、
接合する金属部材は、アルミニウム、アルミニウム合
金、銅、銅合金であることが好ましい。例えば、ヒート
プレートとなる接合する金属部材は、アルミニウム部材
とアルミニウム部材というように同一材料であると、外
周部を拘束しての鍛圧圧縮時の変形により複数部材同志
が圧着し物理的に金属接合し易い。またアルミニウム部
材とアルミニウム合金部材というように異種の材料であ
っても、外周部を拘束しての鍛圧圧縮時の変形により２
種の金属部材同志が圧着し物理的に金属接合するもので
ある。例えば、ＪＩＳ１０００系のアルミニウム材とＪ
ＩＳ３０００系のアルミニウム材は鍛圧圧縮時の変形に
より部材同志が圧着し物理的に金属接合する。アルミニ
ウム、アルミニウム合金部材の外周部を拘束しての鍛圧
は、３５０〜５００℃の範囲が好ましい。また金属部材
が銅、銅合金部材の場合には、７００〜９００℃の温度
で鍛圧圧縮することが好ましい。
接合する金属部材は、アルミニウム、アルミニウム合
金、銅、銅合金であることが好ましい。例えば、ヒート
プレートとなる接合する金属部材は、アルミニウム部材
とアルミニウム部材というように同一材料であると、外
周部を拘束しての鍛圧圧縮時の変形により複数部材同志
が圧着し物理的に金属接合し易い。またアルミニウム部
材とアルミニウム合金部材というように異種の材料であ
っても、外周部を拘束しての鍛圧圧縮時の変形により２
種の金属部材同志が圧着し物理的に金属接合するもので
ある。例えば、ＪＩＳ１０００系のアルミニウム材とＪ
ＩＳ３０００系のアルミニウム材は鍛圧圧縮時の変形に
より部材同志が圧着し物理的に金属接合する。アルミニ
ウム、アルミニウム合金部材の外周部を拘束しての鍛圧
は、３５０〜５００℃の範囲が好ましい。また金属部材
が銅、銅合金部材の場合には、７００〜９００℃の温度
で鍛圧圧縮することが好ましい。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例について、図１〜図６を参照
して説明する。実施例は、２枚のアルミニウム部材を積
層して基板ホルダー等に用いられるヒートプレートを製
造するものである。図１は本発明実施例１の積層するア
ルミニウム部材とその鍛圧を示す斜視図、図２（ａ）
（ｂ）（ｃ）及び図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は鍛圧を説明
する図、図４及び図５は製造されたヒートプレートを示
す図である。図１には、積層し接合するアルミニウム部
材（１）とアルミニウム部材（６）、外周部を拘束して
鍛圧を行う台（１０）、外周部を拘束する型（１１）、
加圧手段（９）が示されている。また図１、図２（ａ）
に示すように、アルミニウム部材（１）の接合面（３）
には蛇行した熱媒体流路となるＵ字型の溝（４）が形成
され、溝（４）を囲むように周囲には環状に凹部（２）
が設けられている。アルミニウム部材（６）の接合面
（８）には環状に凸部（７）が設けられている。アルミ
ニウム部材（１）の接合面（３）の環状凹部（２）とア
ルミニウム部材（６）の接合面（８）の環状凸部（７）
は対向位置に設けられている。また熱媒体流路はアルミ
ニウム部材（１）の溝（４）とアルミニウム部材（６）
の平坦面で形成される。
して説明する。実施例は、２枚のアルミニウム部材を積
層して基板ホルダー等に用いられるヒートプレートを製
造するものである。図１は本発明実施例１の積層するア
ルミニウム部材とその鍛圧を示す斜視図、図２（ａ）
（ｂ）（ｃ）及び図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は鍛圧を説明
する図、図４及び図５は製造されたヒートプレートを示
す図である。図１には、積層し接合するアルミニウム部
材（１）とアルミニウム部材（６）、外周部を拘束して
鍛圧を行う台（１０）、外周部を拘束する型（１１）、
加圧手段（９）が示されている。また図１、図２（ａ）
に示すように、アルミニウム部材（１）の接合面（３）
には蛇行した熱媒体流路となるＵ字型の溝（４）が形成
され、溝（４）を囲むように周囲には環状に凹部（２）
が設けられている。アルミニウム部材（６）の接合面
（８）には環状に凸部（７）が設けられている。アルミ
ニウム部材（１）の接合面（３）の環状凹部（２）とア
ルミニウム部材（６）の接合面（８）の環状凸部（７）
は対向位置に設けられている。また熱媒体流路はアルミ
ニウム部材（１）の溝（４）とアルミニウム部材（６）
の平坦面で形成される。
【００１５】図２（ａ）（ｂ）に示すように、アルミニ
ウム部材（１）とアルミニウム部材（６）は、環状凹部
（２）と環状凸部（７）を組み合わて外周部を拘束する
型（１１）に入れられる。これらを加圧手段（９）によ
り外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、図２（ｃ）
に示すように、アルミニウム部材（１）の環状凹部
（２）とアルミニウム部材（６）の環状凸部（７）は締
結部を形成するとともに、アルミニウム部材（１）の接
合面（３）とアルミニウム部材（６）の接合面（８）
は、その平面接触部が金属接合される。またアルミニウ
ム部材（１）の環状凹部（２）の外周の接合面（３ａ）
とアルミニウム部材（６）の環状凸部（７）の外周の接
合面（８ａ）も、その平面接触部が金属接合されるの
で、最外周も鍛接接合面の接合が完全なものとなる。
ウム部材（１）とアルミニウム部材（６）は、環状凹部
（２）と環状凸部（７）を組み合わて外周部を拘束する
型（１１）に入れられる。これらを加圧手段（９）によ
り外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、図２（ｃ）
に示すように、アルミニウム部材（１）の環状凹部
（２）とアルミニウム部材（６）の環状凸部（７）は締
結部を形成するとともに、アルミニウム部材（１）の接
合面（３）とアルミニウム部材（６）の接合面（８）
は、その平面接触部が金属接合される。またアルミニウ
ム部材（１）の環状凹部（２）の外周の接合面（３ａ）
とアルミニウム部材（６）の環状凸部（７）の外周の接
合面（８ａ）も、その平面接触部が金属接合されるの
で、最外周も鍛接接合面の接合が完全なものとなる。
【００１６】図２（ｂ）（ｃ）で、環状凹部（２）と環
状凸部（７）の締結部について説明する。図２（ｂ）に
示すように、環状凹部（２）の巾をａ、深さをｂとし、
環状凸部（７）の巾をｃ、高さをｄとしたとき、つぎの
ような関係が好ましい。 ａ×ｂ≦ｃ×ｄ ｂ／ｄ≦１．０ ｄ／ｃ≦６（より好ましくは、ｄ／ｃ≦４）
状凸部（７）の締結部について説明する。図２（ｂ）に
示すように、環状凹部（２）の巾をａ、深さをｂとし、
環状凸部（７）の巾をｃ、高さをｄとしたとき、つぎの
ような関係が好ましい。 ａ×ｂ≦ｃ×ｄ ｂ／ｄ≦１．０ ｄ／ｃ≦６（より好ましくは、ｄ／ｃ≦４）
【００１７】ａ×ｂ≦ｃ×ｄ、ｂ／ｄ≦１．０の関係
は、外周部を拘束して鍛圧により環状凹部（２）内に環
状凸部（７）を圧入して締結部を形成するものである。
環状凹部（２）と環状凸部（７）の周長は同じであるか
ら、環状凹部（２）のａ×ｂの面積が、環状凸部（７）
のｃ×ｄの面積より広いことは環状凹部（２）内の体積
に対し、環状凸部（７）の体積が少なく結果として、環
状凹部（２）に環状凸部（７）が充満されないことにな
る。そこで締結部でのシールを十分なものにするには、
ａ×ｂ≦ｃ×ｄの関係にすることが好ましい。なお、環
状凸部（７）の巾ｃが環状凹部（２）の巾ａに比べて小
さすぎると、鍛圧したときに、環状凹部（２）に環状凸
部（７）を密閉させることができず、シールが不十分と
なることがある。
は、外周部を拘束して鍛圧により環状凹部（２）内に環
状凸部（７）を圧入して締結部を形成するものである。
環状凹部（２）と環状凸部（７）の周長は同じであるか
ら、環状凹部（２）のａ×ｂの面積が、環状凸部（７）
のｃ×ｄの面積より広いことは環状凹部（２）内の体積
に対し、環状凸部（７）の体積が少なく結果として、環
状凹部（２）に環状凸部（７）が充満されないことにな
る。そこで締結部でのシールを十分なものにするには、
ａ×ｂ≦ｃ×ｄの関係にすることが好ましい。なお、環
状凸部（７）の巾ｃが環状凹部（２）の巾ａに比べて小
さすぎると、鍛圧したときに、環状凹部（２）に環状凸
部（７）を密閉させることができず、シールが不十分と
なることがある。
【００１８】図２（ｂ）に示す関係の環状凹部（２）と
環状凸部（７）を、外周部を拘束して鍛圧を行うことに
より、図２（ｃ）に示すように、環状凸部は巾ｃ´、高
さｄ´、また環状凹部は巾ａ´、高さｂ´になり、締結
部で巾ａ´＝ｃ´、高さｂ´＝ｄ´となってシールす
る。環状凹部と環状凸部は、図６に示すように、アルミ
ニウム部材（１）の接合面（３）に環状凹部（２）を形
成し、アルミニウム部材（６）の接合面（８）の対向位
置に環状凹部（２´）を形成し、これらの凹部（２）
（２´）に中間部材（７´）を挿入して、凹部と凸部が
組み合わされた状態にしてもよい。
環状凸部（７）を、外周部を拘束して鍛圧を行うことに
より、図２（ｃ）に示すように、環状凸部は巾ｃ´、高
さｄ´、また環状凹部は巾ａ´、高さｂ´になり、締結
部で巾ａ´＝ｃ´、高さｂ´＝ｄ´となってシールす
る。環状凹部と環状凸部は、図６に示すように、アルミ
ニウム部材（１）の接合面（３）に環状凹部（２）を形
成し、アルミニウム部材（６）の接合面（８）の対向位
置に環状凹部（２´）を形成し、これらの凹部（２）
（２´）に中間部材（７´）を挿入して、凹部と凸部が
組み合わされた状態にしてもよい。
【００１９】図３（ａ）（ｂ）（ｃ）で外周部を拘束し
て行う鍛圧を説明する。図３（ａ）に示すように、アル
ミニウム部材（１）とアルミニウム部材（６）は、外周
部を拘束する型（１１）で鍛圧を行うことにより、鍛圧
時の加圧手段（９）の加圧軸圧縮方向ａに垂直で中心部
から径方向（外周方向）ｂ、ｃに金属が流れ出ようとす
るが、鍛圧時にアルミニウム部材（１）とアルミニウム
部材（６）の外周部が型（１１）で拘束されているた
め、図３（ｂ）に示すように、一種の座屈のような変形
が径方向（外周方向）に生ずる。このような径方向（外
周方向）に座屈変形が生じている状態のものに、さらに
加圧圧縮を加え、最終的に成形されたものは、図３
（ｃ）に示すように、座屈変形が伸び、結果的に接触部
である積層するアルミニウム部材（１）とアルミニウム
部材（６）の接合面にミクロ的なメタルフローｄが生じ
て金属接合を生じさせる。これにより積層するアルミニ
ウム部材（１）とアルミニウム部材（６）の接合面の平
面接触部でも金属接合され、最外周の鍛接接合面（図２
（ｃ）の接合面（３ａ）と接合面（８ａ））の接合が完
全になるものである。
て行う鍛圧を説明する。図３（ａ）に示すように、アル
ミニウム部材（１）とアルミニウム部材（６）は、外周
部を拘束する型（１１）で鍛圧を行うことにより、鍛圧
時の加圧手段（９）の加圧軸圧縮方向ａに垂直で中心部
から径方向（外周方向）ｂ、ｃに金属が流れ出ようとす
るが、鍛圧時にアルミニウム部材（１）とアルミニウム
部材（６）の外周部が型（１１）で拘束されているた
め、図３（ｂ）に示すように、一種の座屈のような変形
が径方向（外周方向）に生ずる。このような径方向（外
周方向）に座屈変形が生じている状態のものに、さらに
加圧圧縮を加え、最終的に成形されたものは、図３
（ｃ）に示すように、座屈変形が伸び、結果的に接触部
である積層するアルミニウム部材（１）とアルミニウム
部材（６）の接合面にミクロ的なメタルフローｄが生じ
て金属接合を生じさせる。これにより積層するアルミニ
ウム部材（１）とアルミニウム部材（６）の接合面の平
面接触部でも金属接合され、最外周の鍛接接合面（図２
（ｃ）の接合面（３ａ）と接合面（８ａ））の接合が完
全になるものである。
【００２０】このように、外周部を拘束して鍛圧して製
造されたヒートプレートを、図４の斜視図、図５（ａ）
（ｂ）の接合面の断面図に示す。アルミニウム部材
（１）とアルミニウム部材（６）が接合されてアルミニ
ウム部材（１）の溝（４）とアルミニウム部材（６）の
平坦面で熱媒体流路が形成されている。環状凹部（２）
と環状凸部（７）により締結部が形成され、また接合面
（３）と接合面（８）の平面な接触部では金属接合され
ているものである。具体的に、アルミニウム部材
（１）、（６）として純度９９．５％以上の純アルミニ
ウムを用いた場合、１０−８〜１０−１０Ｔｏｒｒの高
真空でも内部の熱媒体流路（４）から漏れが生じなかっ
た。また環状凹部（２）と環状凸部（７）の外周の接合
面の接合が完全なものである。
造されたヒートプレートを、図４の斜視図、図５（ａ）
（ｂ）の接合面の断面図に示す。アルミニウム部材
（１）とアルミニウム部材（６）が接合されてアルミニ
ウム部材（１）の溝（４）とアルミニウム部材（６）の
平坦面で熱媒体流路が形成されている。環状凹部（２）
と環状凸部（７）により締結部が形成され、また接合面
（３）と接合面（８）の平面な接触部では金属接合され
ているものである。具体的に、アルミニウム部材
（１）、（６）として純度９９．５％以上の純アルミニ
ウムを用いた場合、１０−８〜１０−１０Ｔｏｒｒの高
真空でも内部の熱媒体流路（４）から漏れが生じなかっ
た。また環状凹部（２）と環状凸部（７）の外周の接合
面の接合が完全なものである。
【００２１】ヒートプレートは、例えば、表面処理用の
処理液に浸漬ような表面処理を行うことがあっても、最
外周の鍛接接合面（３ａ）と（８ａ）の接合が完全にな
っているので処理液が浸入することがない。外周の接合
部に処理液が浸入するようなことがあれば、半導体製造
装置のように真空中で基板ホルダーとしての使用時に、
製造時の表面処理工程で最外周の接合部に浸入した処理
液が吸い出されたり、ガス化したりして、真空中で半導
体製造の機能を阻害することになるが、本発明により製
造されたヒートプレートによれば、その外周が完全に接
合されているのでかかる問題を生ずることがないもので
ある。
処理液に浸漬ような表面処理を行うことがあっても、最
外周の鍛接接合面（３ａ）と（８ａ）の接合が完全にな
っているので処理液が浸入することがない。外周の接合
部に処理液が浸入するようなことがあれば、半導体製造
装置のように真空中で基板ホルダーとしての使用時に、
製造時の表面処理工程で最外周の接合部に浸入した処理
液が吸い出されたり、ガス化したりして、真空中で半導
体製造の機能を阻害することになるが、本発明により製
造されたヒートプレートによれば、その外周が完全に接
合されているのでかかる問題を生ずることがないもので
ある。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属部材
を接合したヒートプレートの製造方法によれば、金属部
材の接合面の対向位置に環状凹部と環状凸部を設けて組
み合わせて外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、接
合面の環状凹部と環状凸部では締結部を形成するととも
に接合面の平面接触部では金属接合されるので、最外周
の接合面も完全に接合され、内部の熱媒体流路との高度
にシールされることに加え、最外周の接合面に液体やガ
スが浸入することがなく、また環状凹部と環状凸部での
締結部及び平面接触部での完全な接合により製造歩留ま
りが向上するという効果を有し、また本発明により製造
されたヒートプレートは耐熱牲を有し、使用時のヒート
サイクルに強く製品寿命が長いという効果を奏するもの
である。
を接合したヒートプレートの製造方法によれば、金属部
材の接合面の対向位置に環状凹部と環状凸部を設けて組
み合わせて外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、接
合面の環状凹部と環状凸部では締結部を形成するととも
に接合面の平面接触部では金属接合されるので、最外周
の接合面も完全に接合され、内部の熱媒体流路との高度
にシールされることに加え、最外周の接合面に液体やガ
スが浸入することがなく、また環状凹部と環状凸部での
締結部及び平面接触部での完全な接合により製造歩留ま
りが向上するという効果を有し、また本発明により製造
されたヒートプレートは耐熱牲を有し、使用時のヒート
サイクルに強く製品寿命が長いという効果を奏するもの
である。
【図１】 本発明の実施例１のヒートプレートの製造を
説明する図
説明する図
【図２】 本発明の実施例１のヒートプレートの製造を
説明する図
説明する図
【図３】 本発明の実施例１のヒートプレートの製造を
説明する図
説明する図
【図４】 本発明の実施例１のヒートプレートを示す図
【図５】 本発明の実施例１のヒートプレートを示す図
【図６】 本発明の実施例１のヒートプレートの製造を
説明する図
説明する図
【図７】 従来技術を説明する図
【図８】 従来技術を説明する図
１，６ アルミニウム部材 ２ 環状凹部 ３，８ 接合面 ４ 熱媒体流路 ７ 環状凸部 ９ 加圧手段 １１ 外周部を拘束する型
Claims (5)
- 【請求項１】 複数の金属部材を積層し内部に熱媒体流
路を有する金属部材を接合したヒートプレートの製造方
法において、積層する金属部材の接合面の一方又は両方
に熱媒体流路となる溝を形成し、かつ前記流路を囲むよ
うに接合面の対向位置に環状凹部と環状凸部を設け、前
記金属部材の接合面の環状凹部と環状凸部を組み合わ
せ、積層する金属部材の外周部を拘束して鍛圧を行い、
接合面の環状凹部と環状凸部では締結部を形成するとと
もに、接合面の平面接触部では金属接合され、溝により
熱媒体流路が形成されていることを特徴とする金属部材
を接合したヒートプレートの製造方法。 - 【請求項２】 積層する金属部材の接合面の対向位置に
設けられている環状凹部と環状凸部が、多重に設けられ
ていることを特徴とする請求項１に記載の金属部材を接
合したヒートプレートの製造方法。 - 【請求項３】 積層する金属部材の接合面に設けられて
いる環状凹部の対向位置に設けらる環状凸部が、凹部に
中間金属部材を挿入して凸にしたものであることを特徴
とする請求項１または２に記載の金属部材を接合したヒ
ートプレートの製造方法。 - 【請求項４】 積層する金属部材が、アルミニウム、ア
ルミニウム合金、銅、銅合金のいずれかであることを特
徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属部材を接
合したヒートプレートの製造方法。 - 【請求項５】 金属部材を接合したヒートプレートが、
半導体製造装置の基板ホルダーとして用いられるもので
あることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
金属部材を接合したヒートプレートの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000324433A JP4750257B2 (ja) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | 金属部材を接合したヒートプレートの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000324433A JP4750257B2 (ja) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | 金属部材を接合したヒートプレートの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002126851A true JP2002126851A (ja) | 2002-05-08 |
| JP4750257B2 JP4750257B2 (ja) | 2011-08-17 |
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| JP2000324433A Expired - Fee Related JP4750257B2 (ja) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | 金属部材を接合したヒートプレートの製造方法 |
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002270347A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-20 | Furukawa Electric Co Ltd:The | シースヒーターを配設したヒータープレートの製造方法 |
| JP2013103275A (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Ichia Technologies Inc | 複合金属材料の接合方法及び複合金属材料の局部的な接合方法 |
| CN103137361A (zh) * | 2011-11-29 | 2013-06-05 | 毅嘉科技股份有限公司 | 金属按键的成型方法 |
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| JPH03138046A (ja) * | 1989-10-20 | 1991-06-12 | Brother Ind Ltd | 複数材料の回転鍛造接合方法 |
| JPH09234529A (ja) * | 1996-12-25 | 1997-09-09 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | アンカーボンド接合用板体及びその製造方法 |
| JPH10339591A (ja) * | 1997-06-10 | 1998-12-22 | Komatsu Ltd | ヒートパイプを利用した温度制御装置 |
| JPH11285775A (ja) * | 1998-01-12 | 1999-10-19 | Furukawa Electric Co Ltd:The | アルミニウム又はアルミニウム合金部材からなる密封体、並びに半導体製造装置又は薄型ディスプレ―製造装置の基板ホルダ―及びそれを製造する方法 |
| JP2000005884A (ja) * | 1998-06-18 | 2000-01-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体製造装置の基盤ホルダー及びその製造方法 |
| JP2000311932A (ja) * | 1999-04-28 | 2000-11-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 金属部材を接合したヒートプレート及びその製造方法 |
| JP2002008993A (ja) * | 2000-06-22 | 2002-01-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 流体回路部材及びその製造方法 |
| JP2002044914A (ja) * | 2000-07-21 | 2002-02-08 | Miyamoto Kogyo Kk | ディスク駆動モータ，モータロータおよびモータロータの製造方法 |
-
2000
- 2000-10-24 JP JP2000324433A patent/JP4750257B2/ja not_active Expired - Fee Related
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