JP2006108011A - ヒータプレート及びヒータプレートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のヒータプレート1は、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2に内部部品としてシースヒータ3が収納され、その上から接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4を鍛圧圧接して密封した構造を持ち、2枚のプレートを接合する従来の方法に比べて、コストや生産性等の点で優れ、半導体製造装置や液晶製造装置等の各種薄型ディスプレー(FPD)製造装置のヒータプレートとして使用可能である。また、PTPシートの製造装置等のヒータプレート一般に用いることができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ヒータプレートの熱応力による変形を防止するとともに、熱伝導性が良く、耐久性の高いヒータプレート及びその製造方法を提供することを目的とする。
前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の平面方向において複数部材からなることを特徴とする請求項1に記載のヒータプレートである。
前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の垂直方向において複数部材からなることを特徴とする請求項1に記載のヒータプレートである。
図1は、本実施形態に係るヒータプレートの断面図である。図1において、ヒータプレート1は、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2に内部部品としてシースヒータ3が収納され、その上を接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4で密封された構造を持つ。ヒータプレート1の平面図を図2に、また図2のA-A’における断面図を図3に示す。アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2には、シースヒータ3と接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4を収納する溝部5が設けられている。アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2は、肉厚の部材であっても良いが、実用的には板材の方が好ましい。
図6は、本発明の接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4の断面形状の一実施例を示す。図6では、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4の対向する二辺の少なくとも一部が埋め込み方向に向けて間隔が狭くなるようなテーパを有する形状となっている。図6(a)では、対向する二辺11,12がともに垂線に対し角度αの傾きをもつテーパを形成している。また図6(b)および(c)では、断面形状の傾きが2段のテーパの例を示す。図6(b)では、辺13,15は垂直の平行な形状となっており、辺14,16はともに垂線に対し角度αの傾きを持つテーパを形成している。さらに、図6(c)では、辺17,19はともに垂線に対し角度αの傾きをもっており、辺18,20はともに垂線に対し別の角度βの傾きを持つテーパを形成している。図示しないが、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4のシースヒータと接する面の部材幅をシースヒータ幅より大きくすることができる。このように、接合用部材幅を大きくすることで、ヒータ断面の外周側部への材料流入が確保され、シースヒータと接合用部材との密着性が改善される。ここで、接合用部材幅を大きくした場合は、基部材幅も接合用部材幅の拡大量に応じて、大きくすることは言うまでもない。図6(b)、図6(c)の場合においても、シースヒータと接する面の部材幅がシースヒータ幅を大きくすることは、ヒータ断面の外周側部への材料流入が確保され、シースヒータと接合用部材との密着性が改善され有効である。本発明の上記以外の場合においても、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4のシースヒータと接する面の部材幅をシースヒータ幅より大きくすることは、ヒータ断面の外周側部への材料流入性において効果がある。
図7に断面形状が略T字型の接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4の一実施例を示す。図7(a)では、T字型の接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4の縦棒部分31と横棒部分32を用いて、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2と接合する。すなわち、シースヒータ3を押圧するT字型の縦棒部分31に加えて、T字横棒部分32もアルミニウム又はアルミニウム合金基部材2と接合させるものである。この場合、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2には、T字型の接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4と対向する位置に嵌合用凹部を設けるものとする。シースヒータの直径を10φとした場合に、図7(a)の幅wと高さhは、10mm、30mmとすれば良い。
縦棒部分が一体であるか、別体であるかを問わず、1以下でも接合は可能であるが、鍛圧圧接部のヒータプレート使用中の熱変形や接合部強度を考慮すると、1以上が好ましく、凸部の座屈強度を考慮すると4以下が好ましい。鍛接時の接合用部材が基部材側面から受ける抵抗を考慮すると、1以上3以下が特に好ましい。
シースヒータと接合用部材を密着させることができる。
つぎに、ヒータプレートの製造方法について説明する。
2…アルミニウム又はアルミニウム合金基部材
3、102、123…シースヒータ
4…接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材
5…溝部
6,7、51,52・・・中心軸
11,12,13,14,15,16,17,18,19,20・・・接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の辺
31・・・T字型の縦棒部分
32・・・T字型の横棒部分
34・・・横棒の直下にヒータが存在しない位置の縦棒部
33、35・・・分割位置
36,37・・・Y字型の横棒部分の下辺
38・・・シースヒータとの接触面
53・・・中心
104、107・・・下側ベース
104a、107a・・・溝
105、108・・・上側ベース
109・・・縁部
112,113・・・アルミニウム部材
114・・・締結部
122・・・真空チャンバー
124・・・支持部材
125・・・基板
126・・・ガス供給部
127・・・供給口
Claims (41)
- アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に設けた溝部にシースヒータを収納し、
さらに、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材を前記溝部に嵌合し、
前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材とを鍛圧圧接により金属接合したヒータプレート。 - 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材は、
一体の部材からなることを特徴とする請求項1に記載のヒータプレート。 - 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材は、
前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の平面方向において複数部材からなることを特徴とする請求項1に記載のヒータプレート。 - 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材は、
前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の垂直方向において複数部材からなることを特徴とする請求項1に記載のヒータプレート。 - 前記シースヒータの配設のレイアウトが、
前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の互いに直交する2つの中心軸の少なくとも1つに対称であるか、
又は中心に対して点対称であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のヒータプレート。 - 前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材が、
板材であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のヒータプレート。 - 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の少なくとも一部に、
埋め込み方向に対向する二辺が下方に向けてその間隔が狭くなるような所定のテーパを有することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のヒータプレート。 - 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金接合部材の断面積が、前記溝部の断面積から前記シースヒータの断面積を引いた有効断面積より大きいことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のヒータプレート。
- 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の前記断面のテーパ下部幅又は部材最下部幅に対する前記部材高さの比が、1以上5以下であることを特徴する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のヒータプレート。
- 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の前記テーパ部のテーパ角が0°を超え30°以下であることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか1項に記載のヒータプレート。
- 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の断面形状が略T字型を有し、前記略T字型の縦棒部分と横棒部分をともに前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材と接合させることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のヒータプレート。
- 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の断面形状が略T字型を有し、ヒータを押圧する前記縦棒部分の一部又は全部と前記横棒部分を含む残りの部分とを別体として分割したことを特徴とする請求項11に記載のヒータプレート。
- 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の断面形状が略T字型を有し、前記略T字型の前記縦棒部分がある位置とは別の位置であってその直下にシースヒータが存在しない位置に嵌合用凸部又は凹部を前記横棒部分に設けるとともに、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の前記嵌合用凸部又は凹部と対向する位置に、前記嵌合用凸部又は凹部と嵌合する凹部又は凸部を設けたことを特徴とする請求項11又は請求項12に記載のヒータプレート。
- 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の断面形状が略T字型を有し、前記略T字型の前記横棒部分の底面が中心向かって緩やかな勾配を有するY字型であることを特徴とする請求項11から請求項13のいずれか1項に記載のヒータプレート。
- 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の鍛圧圧接前の断面積が、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に形成した前記溝部の断面積から前記シースヒータの断面積を引いた有効断面積より大きいことを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか1項に記載のヒータプレート。
- 前記略T字型又は前記Y字型の前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材において、前記縦棒部分及び嵌合用凸部又は凹部の各断面の幅に対する高さの比が1以上4以下であることを特徴する請求項11から請求項15のいずれか1項に記載のヒータプレート。
- 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材のシースヒータと接する面の形状が、
前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の板面に平行な平面か
又は前記シースヒータの外周と同方向の曲率を有する曲面を有することを特徴とする請求項7から請求項16のいずれか1項に記載のヒータプレート。 - 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材のシースヒータと接する面の部材幅がシースヒータの幅より大きいこと特徴とする請求項7から請求項17のいずれか1項に記載のヒータプレート。
- 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の鍛圧圧接前の断面積が、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に形成した前記溝部の断面積から前記シースヒータの断面積を引いた有効断面積より大きく、
かつ前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材を前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の前記溝部に嵌合させたときに側面の少なくとも一部に隙間を有することを特徴とする請求項7から請求項18のいずれか1項に記載のヒータプレート。 - 前記シースヒータは、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に設けた溝に複数本配設されているか、又は複数の溝に各1本ずつ配設されていることを特徴とする請求項1から請求項19のいずれか1項に記載のヒータプレート。
- 前記複数本のシースヒータは、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に設けた溝中に、並列に複数本配設されているかもしくは、溝中に高さ方向に重ねて配設されていることを特徴とする請求項20に記載のヒータプレート。
- 前記シースヒータは、
断面が円形又はコーナ部が所定の曲率の曲線からなる略長方形(略正方形も含む)の形状を有するパイプ状のもの、
あるいは細幅条をパイプ形状に編んだものであることを特徴とする請求項1から請求項21のいずれか1項に記載のヒータプレート。 - 前記シースヒータを収納するヒータプレートがシースヒータのシース部との熱伝導性に優れることを特徴とする請求項1から請求項22のいずれかに記載のヒータプレート。
- 前記シースヒータを収納するヒータプレートが気密性を有することを特徴とする請求項1から請求項23のいずれかに記載のヒータプレート。
- 前記シースヒータを収納するヒータプレートのシースヒータがさらに高い電気絶縁性を有することを特徴とする請求項1から請求項24のいずれかに記載のヒータプレート。
- 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材及び前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材は、
JIS1050、1100、3003、3004、5005、5052、6063、6061、7003、7N01のいずれかの合金からなることを特徴とする請求項1から請求項25のいずれか1項に記載のヒータプレート。 - 前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に前記溝部を加工し、
前記溝部に前記シースヒータを収納し、
さらに前記シースヒータの上に前記接合用アルミニウム又はアルミニウム部材を収納し、
前記接合用アルミニウム又はアルミニウム部材と前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材とを鍛圧圧接により金属固相接合することを特徴とするヒータプレートの製造方法。 - 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材として、
一体又は複数に分割された部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とする請求項27に記載のヒータプレートの製造方法。 - 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材として、
前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の平面方向に複数に分割されているか、
あるいは前記断面方向に複数に分割されている部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とする請求項27又は請求項28に記載のヒータプレートの製造方法。 - 前記複数の接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材が平面方向に複数に分割されている場合において、順次鍛圧圧接することを特徴とする請求項29に記載のヒータプレートの製造方法。
- 前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に板材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とする請求項27から請求項30のいずれか1項に記載のヒータプレートの製造方法。
- 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材として、テーパ角が0°を超え30°以下のテーパ部を有する部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とする請求項27から請求項31のいずれか1項に記載のヒータプレートの製造方法。
- 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材として、
断面形状が略T字型又はY字型の部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とする請求項27から請求項31のいずれか1項に記載のヒータプレートの製造方法。 - 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の断面形状が略T字型を有し、前記略T字型の前記縦棒部分がある位置とは別の位置であってその直下にシースヒータが存在しない位置に嵌合用凸部又は凹部を前記横棒部分に設けるとともに、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の前記嵌合用凸部又は凹部と対向する位置に前記嵌合用凸部又は凹部と嵌合する凹部又は凸部を設け、
前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の前記縦棒部分及び前記嵌合用凸部又は凹部と前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の前記凹部又は凸部とを嵌合させて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とする請求項27から請求項33のいずれか1項に記載のヒータプレートの製造方法。 - 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材には、
前記シースヒータと接する面の形状が前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の板面に平行な平面か又はシースヒータの外周と同方向の曲率を有する曲面を有する部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とする請求項27から請求項34のいずれか1項に記載のヒータプレートの製造方法。 - 前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の鍛圧圧接前の断面積が、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に形成した前記溝部の断面積から前記シースヒータの断面積を引いた有効断面積より大きく、
かつ前記溝部に嵌合させたときに側面の少なくとも一部に隙間を有する前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材とを鍛圧圧接により金属接合することを特徴とする請求項27から請求項35のいずれか1項に記載のヒータプレートの製造方法。 - 前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材及び前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材として、
JIS1050、1100、3003、3004、5005、5052、6063、6061、7003、7N01のいずれかの合金からなる部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とする請求項27から請求項36のいずれか1項に記載のヒータプレートの製造方法。 - 前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材と前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の鍛圧圧接を、250℃から500℃の範囲で行うことを特徴とする請求項27から請求項37のいずれか1項に記載のヒータプレートの製造方法。
- 請求項27から請求項38に記載のヒータプレートの製造方法を用いたヒータプレートの変形防止方法。
- 請求項38に記載のヒータプレートの製造方法を用いて鍛圧圧接することによるヒータプレートに対する接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材とアルミニウム又はアルミニウム合金基部材の密着性向上方法。
- 請求項40に記載のヒータプレートに対する接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材とアルミニウム又はアルミニウム合金基部材の密着性向上方法を用いたヒータ寿命の向上方法。
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