JP2002270347A - 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 - Google Patents
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Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 真空チャンバー内で加熱して使用されるヒー
タープレートの製造方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウム部材（２）の接合面（２
１）には環状に凸部（２２）とシースヒーター（４）を
組み付ける溝（２３）が形成され、アルミニウム部材
（３）の接合面（３１）には環状に凹部（３２）とシー
スヒーター（４）を組み付ける溝が形成されており、溝
（２３）（３３）にシースヒーター（４）を取り付け、
また環状凸部（２２）と環状凹部（３２）を組み合わ
せ、ヒータープレートとして使用される加熱領域の温度
近傍で鍛圧を行う。
タープレートの製造方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウム部材（２）の接合面（２
１）には環状に凸部（２２）とシースヒーター（４）を
組み付ける溝（２３）が形成され、アルミニウム部材
（３）の接合面（３１）には環状に凹部（３２）とシー
スヒーター（４）を組み付ける溝が形成されており、溝
（２３）（３３）にシースヒーター（４）を取り付け、
また環状凸部（２２）と環状凹部（３２）を組み合わ
せ、ヒータープレートとして使用される加熱領域の温度
近傍で鍛圧を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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に係り、特に真空
容器（真空チャンバー）内で加熱して使用されるシース
ヒーターを配設した半導体もしくは液晶ディスプレー製
造装置用ヒータープレートまたは基板ホルダーの製造方
法に関する。
配設したヒータープレートの製造方法に係り、特に真空
容器（真空チャンバー）内で加熱して使用されるシース
ヒーターを配設した半導体もしくは液晶ディスプレー製
造装置用ヒータープレートまたは基板ホルダーの製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム部材を積層し、その内部に
シースヒーターを設けたヒータープレートは知られてお
り、図８に示すように、アルミニウム部材（５２）とア
ルミニウム部材（５３）の間にシースヒーター（４）を
組み付け、外周部（５４）をＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接あ
るいはＥＢＷ溶接（電子ビーム溶接）を行って接合して
いるものである。
シースヒーターを設けたヒータープレートは知られてお
り、図８に示すように、アルミニウム部材（５２）とア
ルミニウム部材（５３）の間にシースヒーター（４）を
組み付け、外周部（５４）をＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接あ
るいはＥＢＷ溶接（電子ビーム溶接）を行って接合して
いるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の図８に示したよ
うに、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接によりアルミニウム部材
を接合したヒータープレートは、溶接時にピンホールの
発生、ガスの巻き込み等で気密性の問題があり、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。また、アルミ
ニウム部材を接合したヒータープレートは、内部にシー
スヒーターをタイトに組み付けて、アルミニウム部材の
外周部を溶接したものであり、アルミニウム部材と内部
のシース材（ステンレス鋼）はタイトに組み付けられて
いるので、ヒータープレートを成膜時に使用温度域（３
５０〜４５０℃）に加熱すると、アルミニウム部材と内
部にタイトに組み付けたヒーターのシース材（ステンレ
ス鋼）との線膨脹の差により、アルミニウム部材とステ
ンレス鋼のシース材にの間に引張応力や圧縮応力が作用
して、ヒータープレートの変形、内部に配設されている
シース材の変形又は破損するという問題、さらに熱サイ
クルを受けて変形や破損が加速される問題があった。
うに、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接によりアルミニウム部材
を接合したヒータープレートは、溶接時にピンホールの
発生、ガスの巻き込み等で気密性の問題があり、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。また、アルミ
ニウム部材を接合したヒータープレートは、内部にシー
スヒーターをタイトに組み付けて、アルミニウム部材の
外周部を溶接したものであり、アルミニウム部材と内部
のシース材（ステンレス鋼）はタイトに組み付けられて
いるので、ヒータープレートを成膜時に使用温度域（３
５０〜４５０℃）に加熱すると、アルミニウム部材と内
部にタイトに組み付けたヒーターのシース材（ステンレ
ス鋼）との線膨脹の差により、アルミニウム部材とステ
ンレス鋼のシース材にの間に引張応力や圧縮応力が作用
して、ヒータープレートの変形、内部に配設されている
シース材の変形又は破損するという問題、さらに熱サイ
クルを受けて変形や破損が加速される問題があった。
【０００４】
【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、その内部に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において、シースヒーターの配
設部を囲むように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、前記金属部材の接合面に
シースヒーターを組み付け、かつ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、ヒータープレート
が使用される加熱領域の温度近傍で鍛圧を行い、接合面
の環状凹部と環状凸部で締結部を形成しすることを特徴
とする加熱領域で使用される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である。
材を積層し、その内部に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において、シースヒーターの配
設部を囲むように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、前記金属部材の接合面に
シースヒーターを組み付け、かつ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、ヒータープレート
が使用される加熱領域の温度近傍で鍛圧を行い、接合面
の環状凹部と環状凸部で締結部を形成しすることを特徴
とする加熱領域で使用される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である。
【０００５】また、本発明は、複数の金属部材を積層
し、その内部にシースヒーターを配設したヒータープレ
ートの製造方法において、シースヒーターの配設部を囲
むように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、前記金属部材の接合面にシースヒ
ーターを組み付け、かつ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
または外周部と所定の位置を拘束して、ヒータープレー
トが使用される加熱領域の温度近傍で鍛圧を行い、接合
面の環状凹部と環状凸部で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ことを特徴とする
加熱領域で使用される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である。また、本発明の上記加熱
領域で使用されるシースヒーターを配設したヒータープ
レートの製造方法は、積層する金属部材がアルミニウム
またはアルミニウム合金であり、シースヒーターのパイ
プ材が、ステンレス鋼、ニッケル合金、チタンのいずれ
かであることを特徴とするものである。さらに、本発明
の上記加熱領域で使用される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は、ヒータープレートが使
用される加熱領域が２５０℃〜５００℃であり、鍛圧温
度が２５０℃〜５００℃であることを特徴とするもので
ある。
し、その内部にシースヒーターを配設したヒータープレ
ートの製造方法において、シースヒーターの配設部を囲
むように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、前記金属部材の接合面にシースヒ
ーターを組み付け、かつ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
または外周部と所定の位置を拘束して、ヒータープレー
トが使用される加熱領域の温度近傍で鍛圧を行い、接合
面の環状凹部と環状凸部で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ことを特徴とする
加熱領域で使用される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である。また、本発明の上記加熱
領域で使用されるシースヒーターを配設したヒータープ
レートの製造方法は、積層する金属部材がアルミニウム
またはアルミニウム合金であり、シースヒーターのパイ
プ材が、ステンレス鋼、ニッケル合金、チタンのいずれ
かであることを特徴とするものである。さらに、本発明
の上記加熱領域で使用される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は、ヒータープレートが使
用される加熱領域が２５０℃〜５００℃であり、鍛圧温
度が２５０℃〜５００℃であることを特徴とするもので
ある。
【０００６】
【作用】本発明においては、金属部材の接合面にシース
ヒーターを組み付け、かつ金属部材の接合面の環状凹部
と環状凸部を組み合わせて鍛圧を行い締結部を形成しす
ることにより、シースヒーターが配設されている内部と
高度な密閉度が確保されるものである。また、本発明に
おいては、金属部材の接合面にシースヒーターを組み付
け、かつ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または外周部と所定
の位置を拘束して鍛圧を行い、締結部を形成しするとと
もに接合面の平面接触部では金属接合されることことに
より、シースヒーターが配設されている内部と高度な密
閉度が確保されるとともに、接合面の平面接触部では金
属接合され、またヒータープレート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。
ヒーターを組み付け、かつ金属部材の接合面の環状凹部
と環状凸部を組み合わせて鍛圧を行い締結部を形成しす
ることにより、シースヒーターが配設されている内部と
高度な密閉度が確保されるものである。また、本発明に
おいては、金属部材の接合面にシースヒーターを組み付
け、かつ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または外周部と所定
の位置を拘束して鍛圧を行い、締結部を形成しするとと
もに接合面の平面接触部では金属接合されることことに
より、シースヒーターが配設されている内部と高度な密
閉度が確保されるとともに、接合面の平面接触部では金
属接合され、またヒータープレート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。
【０００７】また、本発明においては、金属部材の接合
面にシースヒーターを組み付け、金属部材の接合面の環
状凹部と環状凸部を組み合わせて行う鍛圧を、ヒーター
プレートが使用される加熱領域の温度近傍で鍛圧を行う
ことにより、ヒータープレートの使用温度域で、金属部
材例えばアルミニウム部材と、内部ヒーターのシース材
例えばステンレス鋼やニッケル合金との線膨脹の差によ
る応力を軽減することができ、シース材の変形や破損、
ヒータープレートの変形が少ないものである。
面にシースヒーターを組み付け、金属部材の接合面の環
状凹部と環状凸部を組み合わせて行う鍛圧を、ヒーター
プレートが使用される加熱領域の温度近傍で鍛圧を行う
ことにより、ヒータープレートの使用温度域で、金属部
材例えばアルミニウム部材と、内部ヒーターのシース材
例えばステンレス鋼やニッケル合金との線膨脹の差によ
る応力を軽減することができ、シース材の変形や破損、
ヒータープレートの変形が少ないものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の内部にシースヒーターを
配設したヒータープレートは、積層する金属部材の接合
面にシースヒーターを密着させたもので、シースヒータ
ーの発熱がヒータープレートの金属部材に伝えられる。
またシースヒーターはヒータープレートを均一な温度に
加熱するようにヒータープレートの内部に配設されてい
るものである。例えばシースヒーターを蛇行、渦巻き状
等に配設してヒータープレートが均一な温度に加熱され
るようにしている。またシースヒーターは、ステンレス
鋼例えばＳＵＳ３０４、ニッケル合金例えばインコロ
イ、チタンのシース材（パイプ）の中に電熱線が絶縁材
が封入されているものである。
配設したヒータープレートは、積層する金属部材の接合
面にシースヒーターを密着させたもので、シースヒータ
ーの発熱がヒータープレートの金属部材に伝えられる。
またシースヒーターはヒータープレートを均一な温度に
加熱するようにヒータープレートの内部に配設されてい
るものである。例えばシースヒーターを蛇行、渦巻き状
等に配設してヒータープレートが均一な温度に加熱され
るようにしている。またシースヒーターは、ステンレス
鋼例えばＳＵＳ３０４、ニッケル合金例えばインコロ
イ、チタンのシース材（パイプ）の中に電熱線が絶縁材
が封入されているものである。
【０００９】本発明により製造された内部にシースヒー
ターを配設したヒータープレートは、半導体、液晶の製
造装置の真空容器（真空チャンバー）内でヒータープレ
ートとして用いられるものである。図７で内部にシース
ヒーターを配設したヒータープレートの使用例を示す。
図７は化学的気相成長（ＣＶＤ）処理装置であり、真空
チャンバー（３０）内にシースヒーター（４）を配設し
たヒータープレート（１）が支持部材（２６）により設
けられている。ヒータープレート（１）には基板（６）
が載置される。また真空チャンバー（３０）内には、Ｃ
ＶＤ処理のためのガス供給部（２７）が設けられてお
り、供給口（２８）よりガスＡとガスＢを供給して化学
的気相成長により基板（６）に成膜するものである。
ターを配設したヒータープレートは、半導体、液晶の製
造装置の真空容器（真空チャンバー）内でヒータープレ
ートとして用いられるものである。図７で内部にシース
ヒーターを配設したヒータープレートの使用例を示す。
図７は化学的気相成長（ＣＶＤ）処理装置であり、真空
チャンバー（３０）内にシースヒーター（４）を配設し
たヒータープレート（１）が支持部材（２６）により設
けられている。ヒータープレート（１）には基板（６）
が載置される。また真空チャンバー（３０）内には、Ｃ
ＶＤ処理のためのガス供給部（２７）が設けられてお
り、供給口（２８）よりガスＡとガスＢを供給して化学
的気相成長により基板（６）に成膜するものである。
【００１０】ヒータープレート（１）は、ヒーター端子
（４´）から通電されシースヒーター（４）により成膜
時の温度領域（２５０〜５００℃）に加熱されるもので
あるが、この加熱により、従来例の図８に示した内部に
シースヒーターを室温でタイトに組み付けて外周部を溶
接したものでは、成膜時の温度領域に昇温すると、アル
ミニウム部材とステンレス鋼のシース材の線膨脹の差に
より引張応力や圧縮応力が働き、鎖線（１ａ）や鎖線
（１ｂ）のようにヒータープレートが変形する。これに
対して、本発明の金属部材の接合面にシースヒーターを
組み付け、金属部材の接合面の環状凹部と環状凸部を組
み合わせてヒータープレートが成膜時に使用される加熱
領域の温度近傍で鍛圧したものでは、成膜時の温度領域
（２５０〜５００℃）に加熱されても、アルミニウム部
材とシース材の線膨脹の差による引張応力や圧縮応力が
鍛圧接合した温度領域に近ずく程、両者（アルミニウム
部材とシース材）の間に発生する応力は減少することに
なり、ヒータープレート（１）が変形することがなく、
またシース材（４）が変形したり破損することもない。
（４´）から通電されシースヒーター（４）により成膜
時の温度領域（２５０〜５００℃）に加熱されるもので
あるが、この加熱により、従来例の図８に示した内部に
シースヒーターを室温でタイトに組み付けて外周部を溶
接したものでは、成膜時の温度領域に昇温すると、アル
ミニウム部材とステンレス鋼のシース材の線膨脹の差に
より引張応力や圧縮応力が働き、鎖線（１ａ）や鎖線
（１ｂ）のようにヒータープレートが変形する。これに
対して、本発明の金属部材の接合面にシースヒーターを
組み付け、金属部材の接合面の環状凹部と環状凸部を組
み合わせてヒータープレートが成膜時に使用される加熱
領域の温度近傍で鍛圧したものでは、成膜時の温度領域
（２５０〜５００℃）に加熱されても、アルミニウム部
材とシース材の線膨脹の差による引張応力や圧縮応力が
鍛圧接合した温度領域に近ずく程、両者（アルミニウム
部材とシース材）の間に発生する応力は減少することに
なり、ヒータープレート（１）が変形することがなく、
またシース材（４）が変形したり破損することもない。
【００１１】また、ヒータープレートは使用される加熱
領域の温度近傍で鍛圧することにより、鍛圧後自然冷却
されて常温になるとアルミニウム部材とシース材の線膨
脹の差による引張応力や圧縮応力は生じるが、常温での
アルミニウム部材及びシース材の強度は高温の状態より
高く、それらの変形抵抗が高いのでヒータープレートの
変形、シース材の変形や破損は生じない。
領域の温度近傍で鍛圧することにより、鍛圧後自然冷却
されて常温になるとアルミニウム部材とシース材の線膨
脹の差による引張応力や圧縮応力は生じるが、常温での
アルミニウム部材及びシース材の強度は高温の状態より
高く、それらの変形抵抗が高いのでヒータープレートの
変形、シース材の変形や破損は生じない。
【００１２】また、本発明の内部にシースヒーターを配
設したヒーター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、内部に配設されるシース
ヒーター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、環状凹部と環状凸部は、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。また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、環状凹部と環状凸部による締結部のよりよ
り高度な密閉度にすることができる。また、積層する金
属部材の外周部を拘束して鍛圧を行うことにより最外周
の鍛接接合面はで金属接合されてヒータープレート最外
周の鍛接接合面に液体やガスが浸入することがなく、必
要に応じて積層する金属部材の外周部と所定の位置を拘
束して鍛圧を行うものである。
設したヒーター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、内部に配設されるシース
ヒーター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、環状凹部と環状凸部は、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。また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、環状凹部と環状凸部による締結部のよりよ
り高度な密閉度にすることができる。また、積層する金
属部材の外周部を拘束して鍛圧を行うことにより最外周
の鍛接接合面はで金属接合されてヒータープレート最外
周の鍛接接合面に液体やガスが浸入することがなく、必
要に応じて積層する金属部材の外周部と所定の位置を拘
束して鍛圧を行うものである。
【００１３】また、本発明の内部にシースヒーターを配
設したヒータープレートの製造において接合する金属部
材の鍛圧を行う際、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、苛
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。
設したヒータープレートの製造において接合する金属部
材の鍛圧を行う際、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、苛
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。
【００１４】金属部材としては、例えばアルミニウムま
たはアルミニウム合金が用いられる。積層する金属部材
は、同一材料であると、鍛圧圧縮時の変形により環状凹
部と環状凸部は締結部を形成し、また接合面の平面接触
部は金属接合し易い。異種の材料であっても鍛圧圧縮時
の変形により環状凹部と環状凸部は締結部を形成する。
また２種の部材同志が圧着し平面接触部は物理的に金属
接合するものである。
たはアルミニウム合金が用いられる。積層する金属部材
は、同一材料であると、鍛圧圧縮時の変形により環状凹
部と環状凸部は締結部を形成し、また接合面の平面接触
部は金属接合し易い。異種の材料であっても鍛圧圧縮時
の変形により環状凹部と環状凸部は締結部を形成する。
また２種の部材同志が圧着し平面接触部は物理的に金属
接合するものである。
【００１５】
【実施例１】本発明の実施例１について、図１〜図４を
参照して説明する。図１は鍛圧して積層する金属部材と
シースヒーターを示す斜視図、図２（ａ）（ｂ）は鍛圧
を説明する図、図３及び図４はアルミニウム部材とシー
スヒーターの線膨脹を示す図である。図１には、積層す
るアルミニウム部材（２）とアルミニウム部材（３）、
シースヒーター（４）が示されている。アルミニウム部
材（２）の接合面（２１）には環状に凸部（２２）とシ
ースヒーター（４）を組み付ける溝（２３）が形成され
ている。溝（２３）の端部はアルミニウム部材（２）を
貫通している。アルミニウム部材（３）の接合面（３
１）には環状に凹部（３２）とシースヒーター（４）を
組み付ける溝（図示省略）が形成されている。環状凸部
（２２）と環状凹部（３２）は対向位置に設けられてい
る。シースヒーター（４）を組み付ける溝（２３）（３
３）は、シースヒーター（４）が密着するように形成さ
れる。シースヒーター（４）は蛇行状に曲げ加工され、
その端部はアルミニウム部材（２）の下部から引き出さ
れている。
参照して説明する。図１は鍛圧して積層する金属部材と
シースヒーターを示す斜視図、図２（ａ）（ｂ）は鍛圧
を説明する図、図３及び図４はアルミニウム部材とシー
スヒーターの線膨脹を示す図である。図１には、積層す
るアルミニウム部材（２）とアルミニウム部材（３）、
シースヒーター（４）が示されている。アルミニウム部
材（２）の接合面（２１）には環状に凸部（２２）とシ
ースヒーター（４）を組み付ける溝（２３）が形成され
ている。溝（２３）の端部はアルミニウム部材（２）を
貫通している。アルミニウム部材（３）の接合面（３
１）には環状に凹部（３２）とシースヒーター（４）を
組み付ける溝（図示省略）が形成されている。環状凸部
（２２）と環状凹部（３２）は対向位置に設けられてい
る。シースヒーター（４）を組み付ける溝（２３）（３
３）は、シースヒーター（４）が密着するように形成さ
れる。シースヒーター（４）は蛇行状に曲げ加工され、
その端部はアルミニウム部材（２）の下部から引き出さ
れている。
【００１６】図２（ａ）に示すように、アルミニウム部
材（２）の溝（２３）と、アルミニウム部材（３）の溝
（３３）にシースヒーター（４）を取り付ける。またア
ルミニウム部材（２）の環状凸部（２２）とアルミニウ
ム部材（３）の環状凹部（３２）を組み合わせ、これを
ヒータープレートとして使用される加熱領域の温度近傍
で鍛圧を行うことにより、図２（ｂ）に示すように、ア
ルミニウム部材（２）の環状凸部（２２）とアルミニウ
ム部材（３）の環状凹凸部（３２）は締結部（５）を形
成する。またシースヒーター（４）は、アルミニウム部
材（２）の溝（２３）及びアルミニウム部材（３）の溝
（３３）に密着する。シースヒーター（４）は、図２
（ａ）（ｂ）に拡大して示したように、中央部の発熱線
（４１）とその周りに充填剤を有しているものであり、
ここではシースヒーターの発熱線（４１）と充填剤を封
入しているパイプがアルミニウム部材の溝の密着されて
いる。
材（２）の溝（２３）と、アルミニウム部材（３）の溝
（３３）にシースヒーター（４）を取り付ける。またア
ルミニウム部材（２）の環状凸部（２２）とアルミニウ
ム部材（３）の環状凹部（３２）を組み合わせ、これを
ヒータープレートとして使用される加熱領域の温度近傍
で鍛圧を行うことにより、図２（ｂ）に示すように、ア
ルミニウム部材（２）の環状凸部（２２）とアルミニウ
ム部材（３）の環状凹凸部（３２）は締結部（５）を形
成する。またシースヒーター（４）は、アルミニウム部
材（２）の溝（２３）及びアルミニウム部材（３）の溝
（３３）に密着する。シースヒーター（４）は、図２
（ａ）（ｂ）に拡大して示したように、中央部の発熱線
（４１）とその周りに充填剤を有しているものであり、
ここではシースヒーターの発熱線（４１）と充填剤を封
入しているパイプがアルミニウム部材の溝の密着されて
いる。
【００１７】ヒータープレートとして使用される加熱領
域の温度近傍で鍛圧を行うことについて、図３、図４を
参照して説明する。ヒータープレートの使用される加熱
領域が３５０〜４５０℃である場合、その温度近傍とし
て４００℃で、アルミニウム合金部材（２）（３）にス
テンレス鋼パイプのシースヒーター（４）を図１及び図
２で示したように取り付けて鍛圧を行う場合について示
す。図３、図４は、ヒータープレートを構成するアルミ
ニウム合金部材としてＪＩＳ６０６１、シースヒーター
のステンレス鋼としてＳＵＳ３０４について、温度と線
膨脹の関係及び温度と耐力の関係を示した図である。図
３において、線（１０）はアルミニウム合金の線膨脹を
示したもので、４００℃近辺の線膨脹率は２４×１０
−６／℃である。線（１２）はシース材のステンレス鋼
の線膨脹を示したもので、４００℃近辺の線膨脹率は１
７．５×１０− ６／℃である。また、線（１３）はアル
ミニウム合金の耐力（変形抵抗）と温度との関係の概略
を示したもので、２５℃の耐力は６ｋｇ／ｍｍ２、４０
０℃近辺の耐力は１ｋｇ／ｍｍ２である。
域の温度近傍で鍛圧を行うことについて、図３、図４を
参照して説明する。ヒータープレートの使用される加熱
領域が３５０〜４５０℃である場合、その温度近傍とし
て４００℃で、アルミニウム合金部材（２）（３）にス
テンレス鋼パイプのシースヒーター（４）を図１及び図
２で示したように取り付けて鍛圧を行う場合について示
す。図３、図４は、ヒータープレートを構成するアルミ
ニウム合金部材としてＪＩＳ６０６１、シースヒーター
のステンレス鋼としてＳＵＳ３０４について、温度と線
膨脹の関係及び温度と耐力の関係を示した図である。図
３において、線（１０）はアルミニウム合金の線膨脹を
示したもので、４００℃近辺の線膨脹率は２４×１０
−６／℃である。線（１２）はシース材のステンレス鋼
の線膨脹を示したもので、４００℃近辺の線膨脹率は１
７．５×１０− ６／℃である。また、線（１３）はアル
ミニウム合金の耐力（変形抵抗）と温度との関係の概略
を示したもので、２５℃の耐力は６ｋｇ／ｍｍ２、４０
０℃近辺の耐力は１ｋｇ／ｍｍ２である。
【００１８】従来例の図８に示したアルミニウム部材
（５２）と（５３）の間にステンレス鋼のシースヒータ
ー（４）を室温で密着させて組み付けて外周部（５４）
を溶接した基板ホルダーでは、アルミニウム部材（５
２）と（５３）は図３の線（１０）の矢印Ａのように線
膨脹し、またステンレス鋼のシースヒーター（４）は図
３の線（１２）の矢印Ｄのように線膨脹する。４００℃
近辺でアルミニウム部材（５２）（５３）とシースヒー
ター（４）との線膨脹の差はＬ１になる。アルミニウム
部材（５２）（５３）とシースヒーター（４）は密着し
ているので、膨脹係数の高いアルミニウム部材（５２）
（５３）がシースヒーター（４）を引張るような応力が
生じ、またシースヒーター（４）は膨脹係数の高いアル
ミニウム部材（５２）（５３）を伸ばさないようにする
応力が生じる。アルミニウム合金部材（５２）（５３）
の耐力は温度が高くなると低下し変形抵抗が小さくな
り、ヒータープレートに変形が生ずることになる。
（５２）と（５３）の間にステンレス鋼のシースヒータ
ー（４）を室温で密着させて組み付けて外周部（５４）
を溶接した基板ホルダーでは、アルミニウム部材（５
２）と（５３）は図３の線（１０）の矢印Ａのように線
膨脹し、またステンレス鋼のシースヒーター（４）は図
３の線（１２）の矢印Ｄのように線膨脹する。４００℃
近辺でアルミニウム部材（５２）（５３）とシースヒー
ター（４）との線膨脹の差はＬ１になる。アルミニウム
部材（５２）（５３）とシースヒーター（４）は密着し
ているので、膨脹係数の高いアルミニウム部材（５２）
（５３）がシースヒーター（４）を引張るような応力が
生じ、またシースヒーター（４）は膨脹係数の高いアル
ミニウム部材（５２）（５３）を伸ばさないようにする
応力が生じる。アルミニウム合金部材（５２）（５３）
の耐力は温度が高くなると低下し変形抵抗が小さくな
り、ヒータープレートに変形が生ずることになる。
【００１９】図４は、使用される加熱温度領域で鍛圧し
た場合のアルミニウム合金部材（ＪＩＳ６０６１）とシ
ースヒーターのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の温度と
線膨脹の関係を示したものである。図２（ａ）に示すア
ルミニウム部材（２）の溝（２３）とアルミニウム部材
（３）の溝（３３）にシースヒーター（４）を常温で密
着されて取り付け、これを加熱することにより、アルミ
ニウム部材（２）（３）は図４の線（１０）の矢印Ａの
ように線膨脹し、ステンレス鋼のシースヒーター（４）
は図４の線（１２）の矢印Ｄのように線膨脹し、４００
℃近辺でアルミニウム部材（２）（３）とシースヒータ
ー（４）との線膨脹の差はＬ１になる。
た場合のアルミニウム合金部材（ＪＩＳ６０６１）とシ
ースヒーターのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の温度と
線膨脹の関係を示したものである。図２（ａ）に示すア
ルミニウム部材（２）の溝（２３）とアルミニウム部材
（３）の溝（３３）にシースヒーター（４）を常温で密
着されて取り付け、これを加熱することにより、アルミ
ニウム部材（２）（３）は図４の線（１０）の矢印Ａの
ように線膨脹し、ステンレス鋼のシースヒーター（４）
は図４の線（１２）の矢印Ｄのように線膨脹し、４００
℃近辺でアルミニウム部材（２）（３）とシースヒータ
ー（４）との線膨脹の差はＬ１になる。
【００２０】これを４００℃近辺で鍛圧することによ
り、アルミニウム部材（２）の溝（２３）と、アルミニ
ウム部材（３）の溝（３３）にシースヒーター（４）は
４００℃近辺の線膨脹された状態で密着することにな
る。４００℃近辺での鍛圧時により、シースヒーター
（４）が矢印Ｍ方向に引っ張られた状態で、アルミニウ
ム部材（２）（３）は矢印Ｎ方向にＬ２の圧縮がなされ
て鍛圧される。アルミニウム部材（２）（３）の耐力は
温度が高くなると低下し変形抵抗が低下するので、アル
ミニウム部材（２）（３）は変形してシースヒーター
（４）に密着する。シースヒーター（４）のステンレス
鋼は引っ張られた状態になるが、４００℃近辺でも大き
い耐力を有しているので変形しない。
り、アルミニウム部材（２）の溝（２３）と、アルミニ
ウム部材（３）の溝（３３）にシースヒーター（４）は
４００℃近辺の線膨脹された状態で密着することにな
る。４００℃近辺での鍛圧時により、シースヒーター
（４）が矢印Ｍ方向に引っ張られた状態で、アルミニウ
ム部材（２）（３）は矢印Ｎ方向にＬ２の圧縮がなされ
て鍛圧される。アルミニウム部材（２）（３）の耐力は
温度が高くなると低下し変形抵抗が低下するので、アル
ミニウム部材（２）（３）は変形してシースヒーター
（４）に密着する。シースヒーター（４）のステンレス
鋼は引っ張られた状態になるが、４００℃近辺でも大き
い耐力を有しているので変形しない。
【００２１】具体的には、アルミニウム合金部材（ＪＩ
Ｓ６０６１）の２５℃における耐力６ｋｇ／ｍｍ２、４
００℃における耐力１ｋｇ／ｍｍ２であり、シースヒー
ターのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の２５℃における
耐力２８ｋｇ／ｍｍ２、４００℃における耐力２２ｋｇ
／ｍｍ２であり、シースヒーター（４）のステンレス鋼
は、膨脹したアルミニウム部材（２）（３）により引っ
張られた状態になるが、アルミニウム部材（２）（３）
が変形してシースヒーター（４）に密着する。アルミニ
ウム部材（２）（３）としてＪＩＳ１０５１、シースヒ
ーター（４）としてインコロイを用いた場合において
も、同様にアルミニウム部材（２）（３）が変形してシ
ースヒーター（４）に密着する。
Ｓ６０６１）の２５℃における耐力６ｋｇ／ｍｍ２、４
００℃における耐力１ｋｇ／ｍｍ２であり、シースヒー
ターのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の２５℃における
耐力２８ｋｇ／ｍｍ２、４００℃における耐力２２ｋｇ
／ｍｍ２であり、シースヒーター（４）のステンレス鋼
は、膨脹したアルミニウム部材（２）（３）により引っ
張られた状態になるが、アルミニウム部材（２）（３）
が変形してシースヒーター（４）に密着する。アルミニ
ウム部材（２）（３）としてＪＩＳ１０５１、シースヒ
ーター（４）としてインコロイを用いた場合において
も、同様にアルミニウム部材（２）（３）が変形してシ
ースヒーター（４）に密着する。
【００２２】鍛圧後自然冷却されて、４００℃近辺から
常温になると、アルミニウム部材（２）（３）は図４の
線（１０）の矢印Ｂのように収縮し、またステンレス鋼
のシースヒーター（４）は図４の線（１２）の矢印Ｅの
ように収縮し、常温でアルミニウム部材（２）（３）と
シースヒーター（４）との差はＬ２になる。常温で差Ｌ
２の応力が生じているが、常温ではアルミニウム部材
（２）（３）の耐力は大きいのでヒータープレートは変
形することがない。またシースヒーターのステンレス鋼
の強度も高いので、シースヒーター（４）の変形や破損
も起こらないものである。このように４００℃近辺で鍛
圧されたヒータープレートは、使用される温度領域であ
る４００℃近辺に加熱されるということは、鍛圧された
時の状態で使用されるもので、アルミニウム部材（２）
（３）とステンレス鋼のシース材（４）との間の応力は
少ないので、ヒータープレートの変形、シース材の変形
や破損は生じない。
常温になると、アルミニウム部材（２）（３）は図４の
線（１０）の矢印Ｂのように収縮し、またステンレス鋼
のシースヒーター（４）は図４の線（１２）の矢印Ｅの
ように収縮し、常温でアルミニウム部材（２）（３）と
シースヒーター（４）との差はＬ２になる。常温で差Ｌ
２の応力が生じているが、常温ではアルミニウム部材
（２）（３）の耐力は大きいのでヒータープレートは変
形することがない。またシースヒーターのステンレス鋼
の強度も高いので、シースヒーター（４）の変形や破損
も起こらないものである。このように４００℃近辺で鍛
圧されたヒータープレートは、使用される温度領域であ
る４００℃近辺に加熱されるということは、鍛圧された
時の状態で使用されるもので、アルミニウム部材（２）
（３）とステンレス鋼のシース材（４）との間の応力は
少ないので、ヒータープレートの変形、シース材の変形
や破損は生じない。
【００２３】また、アルミニウム部材（２）の環状凸部
（２２）とアルミニウム部材（３）の環状凹部（３２）
は、鍛圧されて締結部（５）を形成して高度に密閉され
ており、本発明によるヒータープレートは、真空チャン
バー内で高真空の状態におかれても、内部のシースヒー
ター（４）の部分からの漏れが生じなかった。
（２２）とアルミニウム部材（３）の環状凹部（３２）
は、鍛圧されて締結部（５）を形成して高度に密閉され
ており、本発明によるヒータープレートは、真空チャン
バー内で高真空の状態におかれても、内部のシースヒー
ター（４）の部分からの漏れが生じなかった。
【００２４】
【実施例２】本発明の実施例２について、図１、図５、
図６を参照して説明する。図５、図６は、積層する金属
部材の外周部を拘束しての鍛圧を説明する図である。上
記実施例１で述べたように、図１に示したアルミニウム
部材（２）の接合面（２１）には環状に凸部（２２）と
シースヒーター（４）を組み付ける溝（２３）が形成さ
れ、溝（２３）の端部はアルミニウム部材（２）を貫通
している。またアルミニウム部材（３）の接合面（３
１）には環状に凹部（３２）とシースヒーター（４）を
組み付ける溝（図示省略）が形成されている。環状凸部
（２２）と環状凹部（３２）は対向位置に設けられてい
る。またシースヒーター（４）を組み付ける溝（２３）
（３３）は、シースヒーター（４）が密着するように形
成される。
図６を参照して説明する。図５、図６は、積層する金属
部材の外周部を拘束しての鍛圧を説明する図である。上
記実施例１で述べたように、図１に示したアルミニウム
部材（２）の接合面（２１）には環状に凸部（２２）と
シースヒーター（４）を組み付ける溝（２３）が形成さ
れ、溝（２３）の端部はアルミニウム部材（２）を貫通
している。またアルミニウム部材（３）の接合面（３
１）には環状に凹部（３２）とシースヒーター（４）を
組み付ける溝（図示省略）が形成されている。環状凸部
（２２）と環状凹部（３２）は対向位置に設けられてい
る。またシースヒーター（４）を組み付ける溝（２３）
（３３）は、シースヒーター（４）が密着するように形
成される。
【００２５】次いで、図５に示すように、アルミニウム
部材（２）の溝（２３）と、アルミニウム部材（３）の
溝（３３）にシースヒーター（４）を取り付け、またア
ルミニウム部材（２）の環状凸部（２２）とアルミニウ
ム部材（３）の環状凹部（３２）を組み合わせ、その外
周部を型（７）で拘束し、台（８）と加圧手段（９）に
より、ヒータープレートとして使用される加熱領域の温
度近傍で鍛圧を行う。
部材（２）の溝（２３）と、アルミニウム部材（３）の
溝（３３）にシースヒーター（４）を取り付け、またア
ルミニウム部材（２）の環状凸部（２２）とアルミニウ
ム部材（３）の環状凹部（３２）を組み合わせ、その外
周部を型（７）で拘束し、台（８）と加圧手段（９）に
より、ヒータープレートとして使用される加熱領域の温
度近傍で鍛圧を行う。
【００２６】この外周部を外周部を型（７）で拘束して
行う鍛圧により、図６（ａ）に示すように、アルミニウ
ム部材（２）とアルミニウム部材（３）は、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（２）とアルミニウム部材
（３）の外周部が型（７）で拘束されているため、図６
（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６（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（２）とアルミニウム部材（３）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
（２）とアルミニウム部材（３）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１の環状凸
部（２２）と環状凹部（３２）の外側）の接合も完全な
ものになり、ヒータープレートを、例えば、表面処理液
に浸漬するような処理を行うことがあっても、最外周の
鍛接接合面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。
行う鍛圧により、図６（ａ）に示すように、アルミニウ
ム部材（２）とアルミニウム部材（３）は、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（２）とアルミニウム部材
（３）の外周部が型（７）で拘束されているため、図６
（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６（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（２）とアルミニウム部材（３）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
（２）とアルミニウム部材（３）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１の環状凸
部（２２）と環状凹部（３２）の外側）の接合も完全な
ものになり、ヒータープレートを、例えば、表面処理液
に浸漬するような処理を行うことがあっても、最外周の
鍛接接合面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。
【００２７】また、４００℃近辺で鍛圧されることよ
り、上記実施例１で図４を参照して説明したように、ア
ルミニウム部材（２）の溝（２３）とアルミニウム部材
（３）の溝（３３）にシースヒーター（４）は４００℃
近辺の線膨脹された状態で密着され、ヒータープレート
は変形することがなく、またシースヒーター（４）の変
形や破損も起こらないものであった。
り、上記実施例１で図４を参照して説明したように、ア
ルミニウム部材（２）の溝（２３）とアルミニウム部材
（３）の溝（３３）にシースヒーター（４）は４００℃
近辺の線膨脹された状態で密着され、ヒータープレート
は変形することがなく、またシースヒーター（４）の変
形や破損も起こらないものであった。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
金属部材の接合面の環状凹部と環状凸部を組み合わせて
行う鍛圧をヒータープレートが使用される加熱領域の温
度近傍で行うことにより、金属部材と内部ヒーターのシ
ース材との線膨脹の差による応力が発生しないので、シ
ース材の変形や破損、ヒータープレートの変形が生じな
いものであり、また金属部材の接合面の環状凹部と環状
凸部を組み合わせて鍛圧を行い締結部を形成しすること
によりシースヒーターが配設されている内部と高度な密
閉度が確保されるものである。さらに金属部材の接合面
の環状凹部と環状凸部を組み合わせ外周部を拘束して鍛
圧を行い締結部を形成しするとともに接合面の平面接触
部では金属接合されることことにより高度な密閉度が確
保されるとともに、接合面の平面接触部では金属接合さ
れるという効果を奏するものである。
金属部材の接合面の環状凹部と環状凸部を組み合わせて
行う鍛圧をヒータープレートが使用される加熱領域の温
度近傍で行うことにより、金属部材と内部ヒーターのシ
ース材との線膨脹の差による応力が発生しないので、シ
ース材の変形や破損、ヒータープレートの変形が生じな
いものであり、また金属部材の接合面の環状凹部と環状
凸部を組み合わせて鍛圧を行い締結部を形成しすること
によりシースヒーターが配設されている内部と高度な密
閉度が確保されるものである。さらに金属部材の接合面
の環状凹部と環状凸部を組み合わせ外周部を拘束して鍛
圧を行い締結部を形成しするとともに接合面の平面接触
部では金属接合されることことにより高度な密閉度が確
保されるとともに、接合面の平面接触部では金属接合さ
れるという効果を奏するものである。
【図１】 本発明の実施例１の製造方法を説明する図
【図２】 本発明の実施例１の製造方法を説明する図
【図３】 本発明の実施例１の製造方法を説明する図
【図４】 本発明の実施例１の製造方法を説明する図
【図５】 本発明の実施例２の製造方法を説明する図
【図６】 本発明の実施例２の製造方法を説明する図
【図７】 本発明の実施の形態を示す図
【図８】 従来技術を説明する図
２，３ アルミニウム部材 ４ シースヒーター ５ 締結部 ７ 外周部を拘束する型 ２２ 環状凸部 ３２ 環状凹部
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K034 AA12 AA16 BA12 BB02 BC02 BC16 JA01 4E067 AA05 BB02 BJ00 DA13 DA17 EB00
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の金属部材を積層し、その内部にシ
ースヒーターを配設したヒータープレートの製造方法に
おいて、シースヒーターの配設部を囲むように積層する
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、前記金属部材の接合面にシースヒーターを組み付
け、かつ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、ヒータープレートが使用される加熱領域の
温度近傍で鍛圧を行い、接合面の環状凹部と環状凸部で
締結部を形成しすることを特徴とする加熱領域で使用さ
れる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。 - 【請求項２】 複数の金属部材を積層し、その内部にシ
ースヒーターを配設したヒータープレートの製造方法に
おいて、シースヒーターの配設部を囲むように積層する
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、前記金属部材の接合面にシースヒーターを組み付
け、かつ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または外周部と
所定の位置を拘束して、ヒータープレートが使用される
加熱領域の温度近傍で鍛圧を行い、接合面の環状凹部と
環状凸部で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ことを特徴とする加熱領域で使用
される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。 - 【請求項３】 積層する金属部材がアルミニウムまたは
アルミニウム合金であり、シースヒーターのパイプ材
が、ステンレス鋼、ニッケル合金、チタンのいずれかで
あることを特徴とする請求項１または２記載の加熱領域
で使用される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。 - 【請求項４】 ヒータープレートが使用される加熱領域
が、２５０℃〜５００℃であり、鍛圧温度が２５０℃〜
５００℃であることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載の加熱領域で使用される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。
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| US8193472B2 (en) | 2007-03-23 | 2012-06-05 | Nihon Dennetsu Co., Ltd. | Susceptor |
| KR101164186B1 (ko) * | 2004-10-08 | 2012-07-10 | 후루카와 스카이 가부시키가이샤 | 히터 플레이트 및 히터 플레이트 제조방법 |
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