JP2017088423A - セラミック部材およびセラミック部材の製造方法 - Google Patents

セラミック部材およびセラミック部材の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】セラミックパイプなどの末端を、強度および気密性を確保しつつ封止することができるセラミック部材およびセラミック部材の製造方法を提供する。【解決手段】セラミック部材10を構成するセラミックパイプ20、底板30、封止材40がともにセラミックからなり、封止材40で封止されているので、封止材40とセラミックパイプ20との接合強度を高くすることができ、かつ十分な気密性を得ることができる。また、底板30を有しているので、底板30よりも奥の内部空間26への封止材40の形成を防止することができ、セラミックパイプ20の内部に良好な形状の内部空間26を形成することができる。【選択図】図1

Description

本発明は、セラミック部材およびセラミック部材の製造方法に関する。
セラミックは、高温でも耐酸化性、耐クリープ、耐熱衝撃、熱伝導性に優れ、更に高硬度、高強度である。このため、工業炉の耐熱部品の他、半導体ウエハを熱処理する際に用いられるウエハボート、プラズマエッチャー装置用部品、半導体製造装置用部品、化学プラント用部品などのセラミック部材として様々な分野で広く使われている。
このようなセラミック部材は、様々な形状に対応するため、それぞれ複数のパーツに分割して構成し、それぞれのパーツを組み合わせて製造されることがある。
特許文献1では、複数のセラミック部品が接合されて得られる高強度のセラミック接合体として、第1の面を有する第1のセラミック部品と、第2の面を有する第2のセラミック部品と、該第1の面と該第2の面とが向き合う領域を充填するCVDセラミックからなる接合部と、からなるセラミック接合体が提案されている。
特開2014−205590号公報
しかしながら、特許文献1で提案されたセラミック接合体は、それぞれ作成されたセラミック部品同士を単純に接合するものであって、パイプの末端などの大きな開口を強度、気密性を確保しつつ封止するものではない。
本発明では、前記課題を鑑み、セラミックパイプなどの末端を、強度および気密性を確保しつつ封止することができるセラミック部材およびセラミック部材の製造方法を提供することを目的とする。
(A1)前記課題を解決するために本発明のセラミック部材は、セラミックパイプと、前記セラミックパイプの内部に挿入されたセラミックからなる底板と、前記底板と前記セラミックパイプの内面とが構成する末端空間を埋めるセラミックからなる封止材と、からなる。
本発明のセラミック部材によれば、セラミックパイプ、底板、封止材がともにセラミックからなり封止材で封止されているので、封止材とセラミックパイプとの接合強度を高くすることができ、かつ十分な気密性を得ることができる。また、底板を有しているので、底板よりも奥の内部空間への封止材の形成を防止することができ、セラミックパイプの内部に良好な形状の内部空間を形成することができる。
また、セラミック部材を封止するために、ロウ材、溶接など金属の溶融を利用した封止方法を利用すると、セラミックの耐熱性を十分に発揮することができない。しかしながら、本発明では、耐熱性を有するセラミックからなる封止材を用いているので、高い耐熱性を得ることができる。
また、本発明のセラミック部材は、以下の態様であることが望ましい。
(A2)前記底板は、前記セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有する。
底板は、セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有しているので、底板において突起部の間の部分は凹部となり、封止材が突起部を囲むように延びている。このため、底板とセラミックパイプとの間の封止材が到達する先端までの距離が場所によって異なり、先端が波状になるので、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。
(A3)前記底板は、セラミック繊維の積層体である。
底板がセラミック繊維の積層体であると、セラミック繊維の積層体に封止材が部分的に浸透し、傾斜的な領域が形成される。また、底板自体は軟らかい素材である。このため、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。
(A4)前記セラミックパイプと、前記底板と、前記封止材とは、同一材質のセラミック材料からなる。
セラミックパイプと、底板と、封止材とが同一材質のセラミック材料であるため、材質の違いによる熱膨張差がなくなり、内部応力の発生を小さくすることができる。これにより、より破損しにくくすることができる。
(A5)前記セラミック材料は、SiCである。
SiCはセラミックの中でも熱伝導率が高く熱膨張係数が低いので、セラミックパイプと、底板と、封止材との間に発生する熱応力を小さくすることができる。
なお、セラミック部材を封止するために、ロウ材、溶接など金属の溶融を利用した封止方法を用いると、SiCの耐熱性を十分に発揮することができないが、本発明では、耐熱性を有するSiCからなる封止材を用いているので、高い耐熱性を得ることができる。
(A6)前記封止材は、CVD法で形成されたCVD材である。
CVD材は、原料ガスの熱分解によって形成されるので、気孔のない緻密な素材が得られる。このため、封止材にCVD材を用いることにより、気密性が高く高強度の封止材が得られ、気密性が高く高強度の封止構造を有するセラミック部材を得ることができる。
(A7)前記セラミックパイプは、セラミック繊維を骨材とするセラミック/セラミック複合材である。
セラミックパイプがセラミック繊維を骨材とするセラミック/セラミック複合材であると、高強度のセラミックパイプが得られるので、高強度のセラミック部材を得ることができる。
(B1)前記課題を解決するための本発明のセラミック部材の製造方法は、セラミックパイプの内部にセラミックからなる底板を保持させる準備工程と、前記セラミックパイプおよび前記底板をCVD炉内に導入し、原料ガス中で前記底板に光線を照射し、前記セラミックパイプの内面および前記底板が構成する末端空間に封止材を形成するCVD工程と、からなる。
本発明のセラミック部材の製造方法は、セラミックパイプの内部にセラミックからなる底板を保持する準備工程と、セラミックパイプおよび底板をCVD炉内に導入し、原料ガス中で底板に光線を照射し、セラミックパイプの内壁および底板が構成する末端空間に封止材を形成するCVD工程と、からなる。このため、セラミック部材は、耐熱性の劣る溶接やロウ材などを用いることなく、耐熱性を有するセラミックのみで封止構造を形成することができるので、高い耐熱性を得ることができる。
また、原料ガス中で底板に光線を照射し、光CVD法で、セラミックパイプの内壁および底板が構成する末端空間に封止材を形成するので、セラミックパイプの内壁および底板が構成する末端空間以外の部分では原料ガスの分解生成物の付着を防止することができ、目的の箇所のみに封止材を形成することができる。
さらに、セラミックパイプ、底板、封止材がともにセラミックからなり封止材で封止されているので、封止材とセラミックパイプとの接合強度を高くすることができ、かつ十分な気密性を得ることができる。また、底板を有しているので、底板よりも奥の内部空間への封止材の形成を防止することができ、セラミックパイプの内部に良好な形状の内部空間を形成することができる。
また、本発明のセラミック部材の製造方法は、以下の態様であることが望ましい。
(B2)前記CVD工程は、製膜温度が800〜1500℃である。
CVD工程の炉内温度が800℃以上であると、CVD工程で励起に必要なエネルギーが小さくなり、光線の光エネルギーが小さくても効率よく封止材を形成することができる。
また、CVD工程の炉内温度が1500℃以下であると、熱エネルギーだけでは原料ガスを十分に分解することができず、光線の補助的な光エネルギーが加わって原料ガスの分解が起こる。このため、余分な部位にはCVD材が形成されず、目的の箇所に効率よく封止材を形成することができる。
(B3)前記光線は、レーザ光線である。
光線が、レーザ光線であると、他の部位に照射することなく底板に集中的に照射することができるので、目的の箇所に効率よく封止材を形成することができる。
(B4)前記底板は、前記セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有する。
底板は、セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有しているので、底板において突起部の間の部分は凹部となり、封止材が突起部を囲むように延びている。このため、底板とセラミックパイプとの間の封止材が到達する先端までの距離が場所によって異なり、先端が波状になるので、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。
(B5)前記底板は、セラミック繊維の積層体である。
底板がセラミック繊維の積層体であると、セラミック繊維の積層体に封止材が部分的に浸透し、傾斜的な領域が形成される。また、底板自体は軟らかい素材である。このため、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。
(B6)前記セラミックパイプと、前記底板と、前記原料ガスの分解物である封止材とは、同一材質のセラミック材料からなる。
セラミックパイプと、底板と、封止材とが同一材質のセラミック材料であるため、材質の違いによる熱膨張差がなくなり、内部応力の発生を小さくすることができる。これにより、より破損しにくくすることができる。
(B7)前記セラミック材料は、SiCである。
SiCはセラミックの中でも熱伝導率が高く熱膨張係数が低いので、セラミックパイプと、底板と、封止材との間に発生する熱応力を小さくすることができる。
なお、セラミック部材を封止するために、ロウ材、溶接など金属の溶融を利用した封止方法を用いると、SiCの耐熱性を十分に発揮することができないが、本発明では、耐熱性を有するSiCからなる封止材を用いているので、高い耐熱性を得ることができる。
(B8)前記セラミックパイプは、セラミック繊維を骨材とするセラミック/セラミック複合材である。
セラミックパイプがセラミック繊維を骨材とするセラミック/セラミック複合材であると、高強度のセラミックパイプが得られるので、高強度のセラミック部材を得ることができる。
本発明によれば、セラミックパイプ、底板、封止材がともにセラミックからなり封止材で封止されているので、封止材とセラミックパイプとの接合強度を高くすることができ、かつ十分な気密性を得ることができる。
(A)は実施形態1のセラミック部材の断面図であり、(B)はセラミックパイプの端末部の断面を示す斜視図である。 実施形態1のセラミック部材の製造方法の工程図であり、(A)は準備工程の断面図であり、(B)は準備工程の底板をセラミックパイプに挿入した状態の断面図であり、(C)はCVD工程によって封止材を形成した状態の断面図である。 CVD工程における光線の照射方法の説明図であり、(A)は小さな照射面積のレーザ光を移動させる場合であり、(B)は底板の面積に対応した照射面積のレーザ光を照射する場合であり、(C)は封止材を形成しない場所にマスクして電球の光線を照射する場合である。 (A)〜(D)はセラミックパイプ、底板、封止材の変形例を示す断面図であり、(A)は変形例1、(B)は変形例2、(C)は変形例3、(D)は変形例4である。 (A)は図4(A)に示したセラミックパイプの平面図であり、(B)は断面形状を示す斜視図である。 (A)は底板が、セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有する実施形態2のセラミック部材を示す平面図であり、(B)は底板を示す斜視図であり、(C)は(A)中C−C位置の断面図であり、(D)は(A)中D−D位置の断面図である。 (A)は底板としてセラミック繊維の積層体を用いた実施形態3のセラミック部材を示す平面図であり、(B)は(A)中B−B位置の断面図である。 セラミックパイプに段差面を設けない実施形態4のセラミック部材を示す断面図である。
本発明の実施形態にかかるセラミック部材およびセラミック部材の製造方法について説明する。
(A1)前記課題を解決するために本発明のセラミック部材は、セラミックパイプと、前記セラミックパイプの内部に挿入されたセラミックからなる底板と、前記底板と前記セラミックパイプの内面とが構成する末端空間を埋めるセラミックからなる封止材と、からなる。
本発明のセラミック部材によれば、セラミックパイプ、底板、封止材がともにセラミックからなり封止材で封止されているので、封止材とセラミックパイプとの接合強度を高くすることができ、かつ十分な気密性を得ることができる。また、底板を有しているので、底板よりも奥の内部空間への封止材の形成を防止することができ、セラミックパイプの内部に良好な形状の内部空間を形成することができる。
また、セラミック部材を封止するために、ロウ材、溶接など金属の溶融を利用した封止方法を利用すると、セラミックの耐熱性を十分に発揮することができない。しかしながら、本発明では、耐熱性を有するセラミックからなる封止材を用いているので、高い耐熱性を得ることができる。
また、本発明のセラミック部材は、以下の態様であることが望ましい。
(A2)前記底板は、前記セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有する。
底板は、セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有しているので、底板において突起部の間の部分は凹部となり、封止材が突起部を囲むように延びている。このため、底板とセラミックパイプとの間の封止材が到達する先端までの距離が場所によって異なり、先端が波状になるので、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。
(A3)前記底板は、セラミック繊維の積層体である。
底板がセラミック繊維の積層体であると、セラミック繊維の積層体に封止材が部分的に浸透し、傾斜的な領域が形成される。また、底板自体は軟らかい素材である。このため、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。セラミック繊維の積層体とは、例えばマット、抄造体、織布などの形態が挙げられる。
(A4)前記セラミックパイプと、前記底板と、前記封止材とは、同一材質のセラミック材料からなる。
セラミックパイプと、底板と、封止材とが同一材質のセラミック材料であるため、材質の違いによる熱膨張差がなくなり、内部応力の発生を小さくすることができる。これにより、より破損しにくくすることができる。
(A5)前記セラミック材料は、SiCである。
SiCはセラミックの中でも熱伝導率が高く熱膨張係数が低いので、セラミックパイプと、底板と、封止材との間に発生する熱応力を小さくすることができる。
なお、セラミック部材を封止するために、ロウ材、溶接など金属の溶融を利用した封止方法を用いると、SiCの耐熱性を十分に発揮することができないが、本発明では、耐熱性を有するSiCからなる封止材を用いているので、高い耐熱性を得ることができる。
(A6)前記封止材は、CVD法で形成されたCVD材である。
CVD材は、原料ガスの熱分解によって形成されるので、気孔のない緻密な素材が得られる。このため、封止材にCVD材を用いることにより、気密性が高く高強度の封止材が得られ、気密性が高く高強度の封止構造を有するセラミック部材を得ることができる。
(A7)前記セラミックパイプは、セラミック繊維を骨材とするセラミック/セラミック複合材である。
セラミックパイプがセラミック繊維を骨材とするセラミック/セラミック複合材であると、高強度のセラミックパイプが得られるので、高強度のセラミック部材を得ることができる。
セラミック/セラミック複合材とは、セラミック繊維の織布のパイプ、フィラメントワインディング、組紐体などの基材に、セラミックのマトリックスを形成したものが挙げられる。セラミックマトリックスは、基材にCVD法、前駆体法など形成することができる。
(B1)前記課題を解決するための本発明のセラミック部材の製造方法は、セラミックパイプの内部にセラミックからなる底板を保持させる準備工程と、前記セラミックパイプおよび前記底板をCVD炉内に導入し、原料ガス中で前記底板に光線を照射し、前記セラミックパイプの内面および前記底板が構成する末端空間に封止材を形成するCVD工程と、からなる。
本発明のセラミック部材の製造方法は、セラミックパイプの内部にセラミックからなる底板を保持する準備工程と、セラミックパイプおよび底板をCVD炉内に導入し、原料ガス中で底板に光線を照射し、セラミックパイプの内壁および底板が構成する末端空間に封止材を形成するCVD工程と、からなる。このため、セラミック部材は、耐熱性の劣る溶接やロウ材などを用いることなく、耐熱性を有するセラミックのみで封止構造を形成することができるので、高い耐熱性を得ることができる。
また、原料ガス中で底板に光線を照射し、光CVD法で、セラミックパイプの内壁および底板が構成する末端空間に封止材を形成するので、セラミックパイプの内壁および底板が構成する末端空間以外の部分では原料ガスの分解生成物の付着を防止することができ、目的の箇所のみに封止材を形成することができる。
さらに、セラミックパイプ、底板、封止材がともにセラミックからなり封止材で封止されているので、封止材とセラミックパイプとの接合強度を高くすることができ、かつ十分な気密性を得ることができる。また、底板を有しているので、底板よりも奥の内部空間への封止材の形成を防止することができ、セラミックパイプの内部に良好な形状の内部空間を形成することができる。
また、本発明のセラミック部材の製造方法は、以下の態様であることが望ましい。
(B2)前記CVD工程は、製膜温度が800〜1500℃である。
CVD工程の炉内温度が800℃以上であると、CVD工程で励起に必要なエネルギーが小さくなり、光線の光エネルギーが小さくても効率よく封止材を形成することができる。
また、CVD工程の炉内温度が1500℃以下であると、熱エネルギーだけでは原料ガスを十分に分解することができず、光線の補助的な光エネルギーが加わって原料ガスの分解が起こる。このため、余分な部位にはCVD材が形成されず、目的の箇所に効率よく封止材を形成することができる。
(B3)前記光線は、レーザ光線である。
光線が、レーザ光線であると、他の部位に照射することなく底板に集中的に照射することができるので、目的の箇所に効率よく封止材を形成することができる。
(B4)前記底板は、前記セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有する。
底板は、セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有しているので、底板において突起部の間の部分は凹部となり、封止材が突起部を囲むように延びている。このため、底板とセラミックパイプとの間の封止材が到達する先端までの距離が場所によって異なり、先端が波状になるので、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。
(B5)前記底板は、セラミック繊維の積層体である。
底板がセラミック繊維の積層体であると、セラミック繊維の積層体に封止材が部分的に浸透し、傾斜的な領域が形成される。また、底板自体は軟らかい素材である。このため、封止材とセラミックパイプとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。セラミック繊維の積層体とは、例えばマット、抄造体、織布などの形態が挙げられる。
(B6)前記セラミックパイプと、前記底板と、前記原料ガスの分解物である封止材とは、同一材質のセラミック材料からなる。
セラミックパイプと、底板と、封止材とが同一材質のセラミック材料であるため、材質の違いによる熱膨張差がなくなり、内部応力の発生を小さくすることができる。これにより、より破損しにくくすることができる。
(B7)前記セラミック材料は、SiCである。
SiCはセラミックの中でも熱伝導率が高く熱膨張係数が低いので、セラミックパイプと、底板と、封止材との間に発生する熱応力を小さくすることができる。
なお、セラミック部材を封止するために、ロウ材、溶接など金属の溶融を利用した封止方法を用いると、SiCの耐熱性を十分に発揮することができないが、本発明では、耐熱性を有するSiCからなる封止材を用いているので、高い耐熱性を得ることができる。
(B8)前記セラミックパイプは、セラミック繊維を骨材とするセラミック/セラミック複合材である。
セラミックパイプがセラミック繊維を骨材とするセラミック/セラミック複合材であると、高強度のセラミックパイプが得られるので、高強度のセラミック部材を得ることができる。
セラミック/セラミック複合材とは、セラミック繊維の織布のパイプ、フィラメントワインディング、組紐体などの基材に、セラミックのマトリックスを形成したものが挙げられる。セラミックマトリックスは、基材にCVD法、前駆体法など形成することができる。
≪実施形態1≫
次に、図に基づいて実施形態1のセラミック部材10について説明する。図1(A)に示すように、実施形態1のセラミック部材10は、セラミックパイプ20と、底板30と、封止材40とからなる。
図1(B)にも示すように、セラミックパイプ20は、円筒部材であり、端部は開口(開口21)している。セラミックパイプ20は、セラミック繊維を骨材とするセラミック/セラミック複合材であり、具体的にはSiC繊維を骨材とするSiC/SiC複合材である。セラミックパイプ20の内面22は、端部において拡径しており(拡径部23)、拡径部23と一般部との境界には、段差面(突起部)24が設けられている。段差面24は、内面22に直交してセラミックパイプ20の厚さ方向に設けられている。
従って、段差面24よりも先端側(図1(A)において上側)は、段差面24よりも中央側(図1(A)において下側)に比してセラミックパイプ20の内径が大きく、末端空間25が形成される。また、段差面24よりも中央側には、内部空間26が形成される。
底板30はセラミック繊維を骨材とするセラミック/セラミック複合材であり、拡径部23に挿入される。具体的にはSiC繊維を骨材とするSiC/SiC複合材である。底板30の外径は、拡径部23の内径と略同等であり、拡径部23に挿入されると、段差面24に当接して支持される。従って、底板30は、内側面31(図1(A)において下面)の外周縁部32が段差面24に当接して支持される。
このため、底板30よりも奥(図1(A)において下方)の内部空間26への封止材40の形成を防止することができ、セラミックパイプ20の内部に良好な形状の内部空間26を形成することができる。
セラミックパイプ20の拡径部23と底板30から形成される末端空間25には、セラミック製の封止材40が充填される。封止材40は、CVD法で形成されたCVD−SiC材であり、底板30の外側面33(図1(A)において下面)の外側に形成される。
セラミックパイプ20と、底板30と、封止材40とは、同一材質のセラミック材料から形成されている。また、セラミック材料は、SiCである。
次に、実施形態1のセラミック部材10の製造方法について説明する。
この製造方法は、準備工程と、CVD工程とを有する。
準備工程では、図2(A)に示すように、セラミックパイプ20の拡径部23に底板30を挿入し、図2(B)に示すように、底板30をセラミックパイプ20の段差面24で保持する。
CVD法としては、熱エネルギーによって原料ガスを分解する熱CVD法が知られているが、高温による材質、形状の制限等があるため、低温膜生成プロセスが好ましい。ここでは、光化学反応を利用した光CVD法を用いる。
図2(C)に示すように、CVD工程では、底板30が挿入されたセラミックパイプ20をCVD炉(図示省略)内に導入し、原料ガス中で底板30にレーザ光線LBを照射する(図3参照)。これにより、原料ガスを励起させ、熱分解を併用して、セラミックパイプ20の拡径部23および底板30で構成される末端空間25に、封止材40を形成する。
このとき、CVD工程においては、製膜温度が800〜1500℃となるように制御することが好ましい。
CVD工程では、レーザ光LBの照射の仕方として、種々のものが考えられる。
図3(A)に示すCVD工程では、照射面積が小さなレーザ光LBを底板30に照射しながら移動して、底板30の全面に封止材40を形成する。
また、図3(B)に示すCVD工程では、底板30の全面に対応する広さの照射面積を有するレーザ光LBを照射して、底板30の全面に封止材40を形成する。
あるいは、図3(C)に示すCVD工程では、セラミックパイプ20の端面等の封止材40を形成しない部分にマスク41を設けて、電球の光線LBを照射して、底板30の全面に封止材40を形成する。
セラミックパイプ20と、底板30と、原料ガスの分解物である封止材40とは、同一材質のセラミック材料からなり、いずれもSiCである。
なお、いずれの場合にも、光線LBを照射する際に、ヒータ42を用いてセラミックパイプ20の端部を昇温させるのが望ましい(図3(B)参照)。
次に、実施形態1のセラミック部材10の作用、効果について説明する。
実施形態1のセラミック部材10によれば、セラミックパイプ20、底板30、封止材40がともにセラミックからなり、封止材40で封止されているので、封止材40とセラミックパイプ20との接合強度を高くすることができ、かつ十分な気密性を得ることができる。また、底板30を有しているので、底板30よりも奥の内部空間26への封止材40の形成を防止することができ、セラミックパイプ20の内部に良好な形状の内部空間26を形成することができる。
また、セラミック部材10を封止するために、ロウ材、溶接など金属の溶融を利用した封止方法を利用すると、セラミックの耐熱性を十分に発揮することができない。しかしながら、実施形態1では、耐熱性を有するセラミックからなる封止材40を用いているので、高い耐熱性を得ることができる。
<変形例1>
本発明のセラミック部材およびセラミック部材の製造方法は、前述した実施形態1に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
図4(A)には、セラミックパイプ20Aに凸部27を設けた変形例1のセラミック部材10Aが示されている。この場合、図5(A)および図5(B)に示すように、セラミックパイプ20Aの内面22全周にわたって例えば矩形断面の凸部27が設けられており、底板30Aは凸部27の上面に当接して支持される。このため、封止材40Aに接するセラミックパイプ20Aの上端は十分な肉厚を確保することができ、十分な強度を確保することができる。
なお、底板30Aおよび封止材40Aは、前述した実施形態1と同様である。
<変形例2>
また、図4(B)には、底板30Bとして、上側に凸の断面形状を有する変形例2のセラミック部材10Bが示されている。この底板30Bでは、段差面24に当接して支持される支持部331と、支持部331の内側端から上方に設けられた立壁部332と、立壁部332の上端に設けられた蓋部333を有する。このため、内部空間26Bを大きくすることができる。
また、底板30Bの上に形成される封止材40Bの外周縁43は、底板30Bの立壁部332とセラミックパイプ20Bの拡径部23(図1(B)参照)の内壁との間に形成される。このため、底板30Bと封止材40Bとの接触面積が大きくなるので、底板30Bと封止材40Bとの密着性が増す。
なお、セラミックパイプ20Bは、前述した実施形態1のセラミックパイプ20と同様である。
<変形例3>
また、図4(C)には、底板30Cの外周面34が傾斜しているセラミック部材10Cが示されている。外周面34は、上方に向かって細くなるように内側に傾斜している。このため、底板30Cの上側に形成される封止材40Cは、底板30Cの外周面34とセラミックパイプ20Cの拡径部23(図1(B)参照)の内壁との間にも形成される。このため、底板30Cと封止材40Cとの接触面積が大きくなるので、底板30Cと封止材40Cとの密着性が増す。
なお、セラミックパイプ20Cは、前述した実施形態1のセラミックパイプ20と同様である。
<変形例4>
また、図4(D)には、底板30Dの外周面35が傾斜しているセラミック部材10Dが示されている。外周面35は、上方に向かって外側に拡径するように傾斜している。これに伴い、セラミックパイプ20Dの段差面29も同様に傾斜している。このため、底板30Dは、セラミックパイプ20Dの段差面29に沿って下降するので、底板30Dをセラミックパイプ20Dの中心に容易に保持することができ、底板30Dとセラミックパイプ20Dとの密着性が増す。
なお、封止材40Dは、前述した実施形態1の封止材40Dと同様である。
≪実施形態2≫
次に、図6(A)〜図6(D)に基づいて実施形態2のセラミック部材10Eについて説明する。図6(A)は底板が、セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有する実施形態2のセラミック部材を示す平面図であり、図6(B)は底板を示す斜視図であり、図6(C)は図6(A)中C−C位置の断面図であり、図6(D)は図6(A)中D−D位置の断面図である。
図6(A)および図6(B)に示すように、実施形態2のセラミック部材10Eは、歯車状に形成した凸部28が設けられた底板30Eが使用されている。それ以外は、実施形態1の変形例1と同じである。
図6(A)〜図6(D)に示す本実施形態2のセラミック部材10Eでは、底板30Eの周囲に、歯車状に形成した突起部281が設けられている。すなわち、突起部281は、セラミックパイプ20Eの内面22または内面22の近傍まで突出している。
図6(B)に示すように、本実施形態2のセラミック部材10によれば、底板30Eは、セラミックパイプ20Eと部分的に接する突起部281を有しているので、底板30Eにおいて突起部281に接する以外の部分は凹部282となり、封止材40Eが突起部281を囲むように延びている。このため、図6(C)および図6(D)に示すように、底板30Eとセラミックパイプ20Eとの間の封止材40Eが到達する先端までの距離(L1、L2)が場所によって異なり、先端が波状になる。
言い換えると、突起部281では封止材40Eの高さがL1、凹部282では封止材40Eの高さがL2であり、突起部281と凹部282が交互に形成されているので、封止材40Eの周囲の高さは、交互にL1、L2が交代する波状の形状を形成する。このため、封止材40Eとセラミックパイプ20Eとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。
≪実施形態3≫
次に、図7(A)および図7(B)に基づいて実施形態3のセラミック部材10Fについて説明する。図7(A)は、底板30Fとしてセラミック繊維の積層体を用いたセラミック部材10Fが示されている。セラミックパイプ20Fは、内側に段差のないストレートパイプである。
底板30Fの外径は、セラミックパイプ20Fの内径よりも大きいものが用いられる。従って、底板30Fをセラミックパイプ20Fの端部から挿入すると、底板30Fの外周縁部36は、図7(B)に示すように、セラミックパイプ20Fの内面22からの反発力で圧縮され保持される。これにより、セラミックパイプ20Fに段差面24等を設けることなく底板30Fを保持することができ、封止材(図示省略)を形成することができる。
本実施形態3セラミック部材10によれば、底板30Fがセラミック繊維の積層体であるので、セラミック繊維の積層体に封止材40Fが部分的に浸透し、傾斜的な領域が形成される。また、底板30自体は軟らかい素材である。このため、封止材40Fとセラミックパイプ20Fとの間に力が加わっても力が分散し、破損しにくくすることができる。
≪実施形態4≫
また、図8に示す実施形態4のセラミック部材10Gは、セラミックパイプ20Gが有底円筒部材である点以外は前述した実施形態1と基本的に同様な構造を有する。
なお、前述した各実施形態にける底板の保持方法は限定するものではなく、どのようにして保持してもよい。例えば、セラミックパイプを横向きすることによって凸部あるいは、段差を設けることなく底板を保持できる。これにより、セラミックパイプの製造が容易になる。
10 セラミック部材
20 セラミックパイプ
22 内面
24 段差面(突起部)
25 末端空間
30 底板
40 封止材
LB レーザ光(光線)

Claims (15)

  1. セラミックパイプと、
    前記セラミックパイプの内部に挿入されたセラミックからなる底板と、
    前記底板と前記セラミックパイプの内面とが構成する末端空間を埋めるセラミックからなる封止材と、
    からなることを特徴とするセラミック部材。
  2. 前記底板は、前記セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有することを特徴とする請求項1に記載のセラミック部材。
  3. 前記底板は、セラミック繊維の積層体であることを特徴とする請求項1に記載のセラミック部材。
  4. 前記セラミックパイプと、前記底板と、前記封止材とは、同一材質のセラミック材料からなることを特徴とする請求項1〜請求項3のうちのいずれか1項に記載のセラミック部材。
  5. 前記セラミック材料は、SiCであることを特徴とする請求項4に記載のセラミック部材。
  6. 前記封止材は、CVD法で形成されたCVD材であることを特徴とする請求項1〜請求項5のうちのいずれか1項に記載のセラミック部材。
  7. 前記セラミックパイプは、セラミック繊維を骨材とするセラミック/セラミック複合材であることを特徴とする請求項1〜請求項6のうちのいずれか1項に記載のセラミック部材。
  8. セラミックパイプの内部にセラミックからなる底板を保持させる準備工程と、
    前記セラミックパイプおよび前記底板をCVD炉内に導入し、原料ガス中で前記底板に光線を照射し、前記セラミックパイプの内面および前記底板が構成する末端空間に封止材を形成するCVD工程と、
    からなることを特徴とするセラミック部材の製造方法。
  9. 前記CVD工程は、製膜温度が800〜1500℃であることを特徴とする請求項8に記載のセラミック部材の製造方法。
  10. 前記光線は、レーザ光線であることを特徴とする請求項8または請求項9に記載のセラミック部材の製造方法。
  11. 前記底板は、前記セラミックパイプと部分的に接する突起部を周囲に有することを特徴とする請求項8〜請求項10のうちのいずれか1項に記載のセラミック部材の製造方法。
  12. 前記底板は、セラミック繊維の積層体であることを特徴とする請求項8〜請求項10のうちのいずれか1項に記載のセラミック部材の製造方法。
  13. 前記セラミックパイプと、前記底板と、前記原料ガスの分解物である封止材とは、同一材質のセラミック材料からなることを特徴とする請求項8〜請求項12のうちのいずれか1項に記載のセラミック部材の製造方法。
  14. 前記セラミック材料は、SiCであることを特徴とする請求項13に記載のセラミック部材の製造方法。
  15. 前記セラミックパイプは、セラミック繊維を骨材とするセラミック/セラミック複合材であることを特徴とする請求項8〜請求項14のうちのいずれか1項に記載のセラミック部材の製造方法。
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