JP2004225824A

JP2004225824A - ヒータ付き金属ベローズ

Info

Publication number: JP2004225824A
Application number: JP2003015193A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Nishijo; 場健博西; Ichiro Inoue; 上一郎井
Original assignee: Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Current assignee: Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】金属ベローズへの反応生成物の付着を防止するにあたり、消費電力を小さくすることが可能で、装置のコンパクト化に寄与することができるヒータ付き金属ベローズを提供する。
【解決手段】中央に開口が形成された板状ベローズ素材４の隣接する内径端部同士および外径端部同士を互いに溶接することにより、複数の板状ベローズ素材４が蛇腹状に一体化された金属ベローズであって、
板状ベローズ素材４に面状のポリイミドヒータ１２を取付けて、直接ベローズ素材４を加熱するようにしたことを特徴としている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、ヒータ付き金属ベローズに関し、特には、真空バブルなどに用いて好適なヒータ付き金属ベローズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体製造装置で使用される真空バルブでは、アクチュエータにより開閉動作する弁体の動作連結部を金属ベローズでシールし、弁体が弁座に当接することにより、ガス流入出の制御が行われている。
半導体製造装置では、半導体製造工程等により発生した反応生成ガスが管路に流れているが、この反応生成ガスが真空バルブの金属ベローズ近傍に差し掛かるとベローズ表面の温度が反応生成ガスの昇華温度よりも低いため、その表面で昇華し、反応生成物がベローズに付着する問題が生じている。
【０００３】
このように、金属ベローズ表面に反応生成物が付着してしまうと、弁の開閉に伴うベローズの伸縮により反応生成物が剥離し舞い上がり、結果として半導体製品の表面に付着して製品不良を引き起こしてしまう。さらに、このような反応生成物は、金属ベローズの隙間にも入り込むため、ベローズが伸縮するとこの部位のベローズ材料に応力が集中し、金属ベローズの早期破損にもつながってしまう。したがって、このような理由から、半導体製造装置では、定期的に装置を停止し金属ベローズを取り出して洗浄する必要があった。そのため、反応生成物の金属ベローズへの付着は、装置の稼働率の低下を招来することになる。
【０００４】
そこで、従来は、金属ベローズの内周側にヒータを配設し、このヒータにより弁体やベローズに生成物が付着し難くした金属ベローズが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１９８０６３号公報（第１頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の金属ベローズは、金属ベローズの内周側から離れた位置に筒状のホルダーを設け、このホルダーの外周面にシリコンラバーヒータを設けた構造となっている。したがって、このような構造では、金属ベローズに直接熱が伝わらないため、容量の大きなシリコンラバーヒータが必要であって、消費電力が大きくなってしまうという問題があった。
【０００７】
また、ヒータを設置するためのスペースを確保しなければならず、装置をコンパクトに抑えることが困難であるという問題もあった。
本発明は、上記実状に鑑み、金属ベローズへの反応生成物の付着を防止するにあたり、消費電力を小さくすることが可能で、さらには装置のコンパクトに寄与することができるヒータ付き金属ベローズを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るヒータ付き金属ベローズは、中央に開口が形成された板状ベローズ素材の隣接する内径端部同士および外径端部同士を互いに溶接することにより、複数の板状ベローズ素材が蛇腹状に一体化された金属ベローズであって、
前記板状ベローズ素材にヒータが取付けられていることを特徴としている。
【０００９】
係る構成による本発明によれば、金属ベローズが直接ヒータに熱せられるので、熱効率が良好であり、ヒータの消費電力を低く抑えることができる。
また、ヒータを設置するためのスペースが特に必要ではないので小型化に寄与する。
さらに、ヒータが金属ベローズの伸縮に追従するため、伸縮によるベローズの温度変化を小さい範囲に収めることができる。
【００１０】
ここで、前記ヒータは、ポリイミドフィルムからなる第１基材と、ポリイミドフィルムからなる第２基材との間に、通電すると温度が上昇する面状発熱体が介在されたヒータであることが好ましい。
このようなヒータであれば、耐熱性が良好であり、さらには基材中の揮発成分が少ないことから、真空領域で好ましく用いることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明に係るヒータ付き金属ベローズの実施例について説明する。
図１は、本発明の一実施例によるヒータ付き金属ベローズ２を示したものである。
【００１２】
この金属ベローズ２は、複数枚のベローズ素材４と両端部のフランジ部材６，６とにより伸縮自在に形成されている。
一般に、このような金属ベローズ２を製造するには、先ず、冷間加工等により圧延された板材から、ドーナッツ状で、例えば、断面が波型形状のベローズ素材がプレスにより打ち抜かれる。そして、ドーナッツ状に打ち抜かれたベローズ素材が、次の工程で、内径端部同士および外径端部同士が交互に溶接されるとともに、最外方にフランジ部材６，６が溶接され、製品とされる。なお、図１において、符号１０は内径端部および外径端部同士の溶接部を示したものである。
【００１３】
ここで、本実施例の金属ベローズ２は、図１の一部拡大図である図２に示したように、一つ置きのベローズ素材４の表面に、いわゆるポリイミドヒータ１２が具備されている。
このポリイミドヒータ１２は、図３（Ａ），（Ｂ）に示したように、発熱体として数１０μｍ程度のＳＵＳ箔をエッチングしてヒーターパターン形状に加工し、面状発熱体１４を形成し、この面状発熱体１４を、２枚のポリイミドフィルム１６，１６で挟み込み、熱圧着して形成したものである。なお、このポリイミドヒータ１２の形状は、図３（Ａ）に示したように、ベローズ素材４の形状に合わせてドーナッツ状に仕上げることが好ましい。
【００１４】
なお、圧着強度が弱い材料の場合、ベローズ素材４とポリイミドヒータ１２との間にポリイミド系の接着剤を塗布し、その後、ホットプレスにかければ良い。
このようにして形成されたポリイミドヒータ１２が、図４に示したように、ベローズ素材４の表面に具備される。そして、このポリイミドヒータ１２が具備されたベローズ素材４を複数枚用意するとともに、ポリイミドヒータ１２が具備されていない他のベローズ素材４’も複数枚用意する。そして、これらを互い違いに重ね合わせ、通常のベローズ製作と同様に、それらの内径端部同士を溶接し、次に、この内径側が溶接により一体化されたベローズ素材４を、必要とする山の数だけ並べるとともに、今度は、隣りあうベローズ素材の外径端部同士をそれぞれ溶接し、ベローズ形状に仕上げていき、最後に、両端部にフランジ部材６，６を溶接する。
【００１５】
なお、ポリイミドヒータはベローズの外側のみならず、ベローズの使用状況によりベローズの内側に配置されてもよい。
このようにして、直接ヒータにより加熱することのできるヒータ付き金属ベローズ２を得ることができる。なお、必要とするベローズ加熱温度が高温である場合は、一つ置きのベローズ素材４にではなく、全てのベローズ素材４にポリイミドヒータ１２を具備させれば良い。また、必要とする加熱温度が低い場合は、数山置きのベローズ素材４にポリイミドヒータ１２を設ければ良い。
【００１６】
このようなヒータ付き金属ベローズでは、蛇腹の表面に面状ヒータが付設された構造であるため、蛇腹の伸縮に対するヒータの追随性が良好であるとともに、設置場所を特に確保する必要がない。したがって、コンパクトに収めることができる。また、ポリイミドフィルムは、絶縁性が高く、薄いフィルムが使用でき、薄いフィルム状ヒータが得られる。このようにフィルム状ヒータは、熱伝導（応答性）が良く、昇温スピードも速いというメリットがある。
【００１７】
また、ベローズ素材４の内径端部同士あるいは外径端部同士を溶接する工程において、約４００℃程度の溶接熱が数秒間、ベローズ素材４の一部に作用するが、この熱によるポリイミドヒータ１２へのダメージを防ぐため、溶接部位に不活性ガスなどのシールドガスを幾分強めに当てて温度を低くすることが好ましい。
なお、図５はポリイミドヒータ１２に電源を供給する結線部の一例を示したもので、図４のＢ部を拡大した図である。
【００１８】
結線部を形成するには、先ず、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、ニッケル箔１８を面状発熱体１４にスポット溶接する。次いで、同図（Ｃ），（Ｄ）に示したように、ニッケル箔１８に、絶縁フィルム２２に被覆されたニッケル線２０をスポット溶接する。その後、同図（Ｅ），（Ｆ）に示したように、全体を熱収縮性のチューブ２４で被覆すればよい。
【００１９】
このようにして結線部を構成することができるが、結線部は、これに限定されるものではない。
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されない。
例えば、上記実施例では、ポリイミドヒータ１２の作製と、このポリイミドヒータ１２のベローズ素材４への取付は、別々に行なっているが、これらを同時に行なうこともできる。その場合には、例えば、先ずＳＵＳ箔からなる面状発熱体１４をエッチングし、面状発熱体１４のパターンを形成する。次いで、この発熱体１４を２枚のポリイミドフィルム１６，１６で挟み込み、ベローズ素材４と重ねてホットプレスの金型にセットし、プレスと同時に高温を加えることにより熱圧着させれば良い。ホットプレスの金型は、ベローズ素材４の形状に合わせた形状に仕上げることが好ましい。その後は、前記実施例と同様であり、ベローズ素材４の内径端部同士を溶接し、次に外径端部同士を順次溶接していけば良い。
【００２０】
このようにして形成すれば、製作工程を少なくすることができる。
また、上記実施例では、ベローズ素材４は断面波形に形成されているが、平坦な円盤状に形成されていても良い。
また、このようなヒータ付き金属ベローズは、真空バブルに限らず、他の用途にも適用可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るヒータ付き金属ベローズによれば、金属ベローズの表面に直接面状ヒータを取付けているので、熱効率が良好で省電力化を図ることができる。また、短時間での略均一な昇温も可能である。したがって、半導体製造装置などの真空バルブに採用すれば、効率的に反応生成物の付着を防止し、ベローズ伸縮に伴う反応生成物の巻き上がりによる製品の歩留まり低下を回避することが可能となる。さらに、反応生成物を取り除くための定期的なベローズ洗浄が不要となり、装置の稼働率の向上にも寄与する。また、ヒータの設置場所を特に確保する必要もないので、コンパクト化に寄与することができる。
【００２２】
また、面状発熱体の両側に配置される基材としてポリイミドフィルムを採用すれば、耐薬品性に優れているため、半導体装置内などの真空領域でも使用できるので、コンパクト化とも伴って設計の自由度を広げることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例によるヒータ付き金属ベローズの断面図である。
【図２】図２は図１の一部を拡大して示した断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、本実施例で製造されたポリイミドヒータの平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図４】図４はポリイミドヒータが具備されたベローズ素材の概略平面図である。
【図５】図５はヒータの結線部を作製するまでの工程を示したもので、図５（Ａ）は、面状発熱体であるＳＵＳ泊にニッケル箔をスポット溶接したときの概略平面図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の概略断面図、図５（Ｃ）はニッケル箔にニッケル線をスポット溶接したときの概略平面図、図５（Ｄ）は、図５（Ｃ）の概略断面図、図５（Ｅ）は全体を熱収縮チューブで覆ったときの概略平面図、図５（Ｆ）は図５（Ｅ）の概略断面図である。
【符号の説明】
２ヒータ付き金属ベローズ
４ベローズ素材
６フランジ部材
１２ポリイミドヒータ
１４面状発熱体
１６ポリイミドフィルム
１８ニッケル箔
２０ニッケル線
２２絶縁チューブ
２４チューブ

Claims

中央に開口が形成された板状ベローズ素材の隣接する内径端部同士および外径端部同士を互いに溶接することにより、複数の板状ベローズ素材が蛇腹状に一体化された金属ベローズであって、
前記板状ベローズ素材にヒータが取付けられていることを特徴とするヒータ付き金属ベローズ。
前記ヒータは、ポリイミドフィルムからなる第１基材と、ポリイミドフィルムからなる第２基材との間に、通電すると温度が上昇する面状発熱体が介在されたヒータであることを特徴とする請求項１に記載のヒータ付き金属ベローズ。