JP2019207020A - 複合シール構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】金属部材にエラストマー部材を接合した複合シール構造体において、シール性を維持して、金属部材とエラストマー部材との接合強度を確保する。【解決手段】金属部材１０ａと、金属部材１０ａに接合されたエラストマー部材２０ａとを備えた複合シール構造体３０ａであって、金属部材１０ａにおけるエラストマー部材２０ａが接触する表面には、金属部材１０ａからなる互いに直径の異なる複数の粒状体が不規則に積み重なった堆積構造を有する粗面部Ｒと、その堆積構造を有しない閉じた形状の非粗面部Ｆとが設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、複合シール構造体に関し、特に、金属部材にエラストマー部材を接合した複合シール構造体に関するものである。

真空チャンバーを備えた半導体製造装置の開閉可能なゲートには、例えば、環状の溝が表面に形成された板状の金属部材の溝の内部にエラストマー部材を接合した複合シール構造体が従来より用いられている。

例えば、特許文献１には、金属部材の凹凸に形成された接合面にフェノール系接着剤層及びビニルシラン系接着剤層を介して特定のフッ素ゴム組成物を接合してなる複合シール部材が開示されている。

特許第５７４６９５９号公報

ところで、金属部材にエラストマー部材を接合した複合シール構造体において、金属部材の接合面を粗面化することにより、金属部材とエラストマー部材との接合強度を向上させることができるものの、粗面化された接合面とその接合面に接合されたエラストマー部材との間に微小な空隙が形成され、その微小な空隙同士が連通することにより、シール性が損なわれるおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、金属部材にエラストマー部材を接合した複合シール構造体において、シール性を維持して、金属部材とエラストマー部材との接合強度を確保することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る複合シール構造体は、金属部材と、金属部材に接合されたエラストマー部材とを備えた複合シール構造体であって、上記金属部材における上記エラストマー部材が接触する表面には、上記金属部材からなる互いに直径の異なる複数の粒状体が不規則に積み重なった堆積構造を有する粗面部と、上記堆積構造を有しない閉じた形状の非粗面部とが設けられていることを特徴とする。

上記の構成によれば、金属部材におけるエラストマー部材が接触する表面には、金属部材からなる粒状体の堆積構造を有する粗面部と、その堆積構造を有しない閉じた形状の非粗面部とが設けられている。ここで、堆積構造を有する粗面部では、金属部材からなる互いに直径の異なる複数の粒状体が不規則に積み重なっているので、金属部材の表面に積み重なった複数の粒状体の一部の集合とエラストマー部材との局所的な接合が金属部材の接合表面全体に不規則（ランダム）に配置している。これにより、粗面部において、金属部材とエラストマー部材との接合強度を接合表面に沿う全方向で揃えることができるので、面内異方性を抑制して、金属部材とエラストマー部材との接合強度を確保することができる。また、堆積構造を有しない非粗面部では、金属部材の表面が平滑（例えば、算術平均粗さＲａ１．６μｍ以下）になっているので、金属部材とエラストマー部材とを密着させることができる。これにより、金属部材にエラストマー部材を介して接する空間が、閉じた形状の非粗面部を挟んで内側と外側とに分離されるので、シール性を維持することができる。したがって、金属部材におけるエラストマー部材が接触する表面に設けられた粗面部及び非粗面部によって、金属部材にエラストマー部材を接合した複合シール構造体において、シール性を維持して、金属部材とエラストマー部材との接合強度を確保することができる。

上記非粗面部は、環状に設けられていてもよい。

上記の構成によれば、非粗面部が閉じた形状の環状に設けられているので、金属部材にエラストマー部材を介して接する空間が、非粗面部を挟んで環内側と環外側とに分離されるので、非粗面部において、シール性を維持することができる。

上記金属部材の表面には、環状の溝が形成され、上記エラストマー部材は、上記溝の内部に接合されていてもよい。

上記の構成によれば、エラストマー部材が金属部材の表面に形成された環状の溝の内部に接合されているので、金属部材にエラストマー部材を容易に固定することができる。

上記粗面部は、上記溝の底面に設けられ、上記非粗面部は、上記溝の両側面に設けられていてもよい。

上記の構成によれば、粗面部が溝の底面に設けられ、非粗面部が溝の両側面に設けられているので、例えば、金属部材の溝の内部表面でレーザー光が照射し易い溝の底面に、レーザー光を照射することにより、金属部材の溝の底面に粗面部を容易に形成することができる。

上記非粗面部は、上記溝の底面にも互いに並行に延びるように複数設けられていてもよい。

上記の構成によれば、非粗面部が溝の底面にも互いに並行に延びるように複数設けられているので、溝の底面において、シール性を向上させることができる。

上記溝の両側面は、上記金属部材の表面に対して垂直に設けられ、上記溝の両縁部は、上記金属部材の表面よりも窪んでおり、上記溝の両縁部の窪んだ表面には、上記粗面部が設けられていてもよい。

上記の構成によれば、溝の両側面が金属部材の表面に対して垂直に設けられ、溝の両縁部の窪んだ表面に粗面部が設けられているので、溝の両縁部において、金属部材にエラストマー部材を接合することができる。これにより、エラストマー部材と金属部材との間に形成され得る隙間の最大深さが金属部材の溝の深さでなく、溝の両縁部の窪んだ表面の窪みの深さになるので、エラストマー部材と金属部材との間に隙間が形成されても、その隙間を目立たなくすることができる。

上記粗面部は、上記溝の両側面に設けられ、上記非粗面部は、上記溝の底面に設けられていてもよい。

上記の構成によれば、粗面部が溝の両側面に設けられ、非粗面部が溝の底面に設けられているので、例えば、金属部材の溝の内部表面でレーザー光が照射し難い溝の各側面であっても、レーザー光の照射方向に対して金属部材の表面が傾くように金属部材を支持した状態で、金属部材の溝の各側面にレーザー光を照射することにより、金属部材の溝の各側面に粗面部を形成することができる。

上記非粗面部は、上記溝の底面に互いに並行に延びるように複数設けられ、上記粗面部は、上記複数の非粗面部の間の上記溝の底面にも設けられていてもよい。

上記の構成によれば、金属部材の溝の底面において、互いに並行に延びるように複数の非粗面部が設けられ、それらの複数の非粗面部の間に粗面部が設けられているので、溝の底面において、金属部材とエラストマー部材との接合強度を向上させることができる。

上記溝の両側面は、上記溝の底面に向かって溝幅が狭くなるように上記金属部材の表面に対して傾斜していてもよい。

上記の構成によれば、粗面部を形成する溝の両側面が金属部材の表面に対して傾斜しているので、例えば、粗面部を形成する際に照射するレーザー光が溝の各側面に照射し易くなり、金属部材の溝の各側面に粗面部を容易に形成することができる。

上記エラストマー部材は、含フッ素エラストマー組成物により構成されていてもよい。

上記の構成によれば、エラストマー部材が含フッ素エラストマー組成物により構成されているので、一般的に接着剤で接着し難い含フッ素エラストマー組成物からなるエラストマー部材であっても、金属部材に強固に接合することができる。なお、上記エラストマー部材と上記粗面部との間には、接着剤が介在していなくてもよい。

上記粗面部は、レーザー光の照射により形成されていてもよい。

上記の構成によれば、粗面部がレーザー光の照射により形成されているので、レーザー光の照射により溶融した金属部材の一部がその周りにランダムに飛散して凝固することにより、複数の粒状体が不規則に積み重なった堆積構造を金属部材の表面に形成することができる。

本発明によれば、金属部材におけるエラストマー部材が接触する表面には、金属部材からなる粒状体の堆積構造を有する粗面部と、その堆積構造を有しない閉じた形状の非粗面部とが設けられているので、金属部材にエラストマー部材を接合した複合シール構造体において、シール性を維持して、金属部材とエラストマー部材との接合強度を確保することができる。

本発明の第１の実施形態に係る複合シール構造体の上面図である。 図１中のII−II線に沿った複合シール構造体の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る複合シール構造体を構成する金属部材の粗面部の表面を４５°斜め方向から撮影したＳＥＭ写真である。 本発明の第１の実施形態に係る複合シール構造体の第１の変形例の断面図であり、図２相当図である。 本発明の第１の実施形態に係る複合シール構造体の第１の変形例を構成する金属部材の溝の底面及び両側面を示す上面図である。 本発明の第１の実施形態に係る複合シール構造体の第２の変形例の断面図であり、図２相当図である。 本発明の第１の実施形態に係る複合シール構造体の製造方法における金属部材作製工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る複合シール構造体の製造方法における接合成形工程を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る複合シール構造体の断面図であり、図２相当図である。 本発明の第２の実施形態に係る複合シール構造体の変形例の断面図であり、図２相当図である。 本発明の第２の実施形態に係る複合シール構造体の変形例を構成する金属部材の溝の底面及び両側面を示す上面図である。 本発明の第３の実施形態に係る複合シール構造体の断面図であり、図２相当図である。 本発明の第３の実施形態に係る複合シール構造体の変形例の断面図であり、図２相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではない。

《第１の実施形態》
図１〜図８は、本発明に係る複合シール構造体の第１の実施形態を示している。ここで、図１は、本実施形態の複合シール構造体３０ａの上面図である。また、図２は、図１中のII−II線に沿った複合シール構造体３０ａの断面図である。また、図３は、複合シール構造体３０ａを構成する金属部材１０ａの粗面部Ｒの表面を４５°斜め方向から撮影したＳＥＭ（scanning electron microscope：走査型電子顕微鏡）写真である。

複合シール構造体３０ａは、図１及び図２に示すように、板状の金属部材１０ａと、金属部材１０ａの後述する溝Ｃの内部に接合されたエラストマー部材２０ａとを備えている。

金属部材１０ａは、図１に示すように、平面視で略矩形状に設けられ、各角部がＲ形状に加工されている。また、金属部材１０ａの一方の表面には、図１に示すように、その周囲に沿って環状の溝Ｃが形成されている。なお、金属部材１０ａの大きさは、例えば、縦２００ｍｍ程度、横５０ｍｍ程度、厚さ１０ｍｍ程度であり、溝Ｃの大きさは、例えば、幅５ｍｍ程度、深さ１．５ｍｍ程度である。ここで、溝Ｃの両側面Ｗは、図２に示すように、金属部材１０ａの表面に対して垂直に設けられている。また、金属部材１０ａは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレスのような鉄合金、銅、銅合金、チタン（チタニウム）、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金等の金属材料により構成されている。

また、金属部材１０ａにおけるエラストマー部材２０ａが接触する表面、すなわち、金属部材１０ａの溝Ｃの内部の表面には、図２に示すように、粗面部Ｒ及び非粗面部Ｆが設けられている。

粗面部Ｒは、図２に示すように、溝Ｃの底面Ｂに設けられている。また、粗面部Ｒは、金属部材からなる互いに直径の異なる複数の粒状体Ｇが不規則に積み重なった堆積構造Ｓを有している（図３参照）。ここで、粗面部Ｒは、後述するように、レーザー光Ｌの照射により形成され、それにより形成された堆積構造Ｓでは、図３に示すように、複数の粒状体Ｇが不規則に積み重なっているので、面内異方性がなく、表面形状に方向性を有していない。なお、粒状体Ｇの直径は、例えば、１μｍ〜１００μｍ程度である。

非粗面部Ｆは、図２に示すように、溝Ｃの両側面Ｗにそれぞれ設けられている。また、各非粗面部Ｆは、閉じた形状の環状に設けられ、その表面にレーザー光Ｌが照射されていなく、堆積構造Ｓを有していない。ここで、非粗面部Ｆの表面の算術平均粗さＲａは、例えば、１．６μｍ以下になっている。なお、本実施形態では、閉じた形状として環状を例示したが、閉じた形状としては、例えば、８の字状のような連環状等であってもよい。

エラストマー部材２０ａは、図１に示すように、平面視で環状に設けられている。また、エラストマー部材２０ａは、図２に示すように、横断面視で略凸の字状に設けられている。ここで、エラストマー部材２０ａは、例えば、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル共重合体等を主成分とする含フッ素エラストマー組成物を架橋したフッ素ゴムにより構成されている。

上記構成の複合シール構造体３０ａは、例えば、半導体製造装置用のゲートシール等に用いることができる。

なお、本実施形態では、粗面部Ｒが溝Ｃの底面Ｂ全体に設けられた複合シール構造体３０ａを例示したが、図４及び図５に示すように、粗面部Ｒが溝Ｃの底面Ｂの一部に設けられた複合シール構造体３０ｂであってもよい。ここで、図４は、図２に相当し、複合シール構造体３０ａの第１の変形例である複合シール構造体３０ｂの断面図である。また、図５は、複合シール構造体３０ｂを構成する金属部材１０ｂの溝Ｃの底面Ｂ及び両側面Ｗを示す上面図である。

具体的に複合シール構造体３０ｂは、図４に示すように、板状の金属部材１０ｂと、金属部材１０ｂの溝Ｃの内部に接合されたエラストマー部材２０ｂとを備えている。

金属部材１０ｂは、図４及び図５に示すように、環状の溝Ｃの底面Ｂに互いに並行に延びるように複数の非粗面部Ｆが設けられ、隣り合う非粗面部Ｆ同士の間が粗面部Ｒになっており、それ以外の構成が金属部材１０ａと実質的に同じになっている。

エラストマー部材２０ｂは、図４に示すように、その下部が金属部材１０ｂの溝Ｃに嵌合しており、それ以外の構成がエラストマー部材２０ａと実質的に同じになっている。

上述した複合シール構造体３０ｂの構成によれば、非粗面部Ｆが溝Ｃの両側面Ｗだけでなく、底面Ｂにも互いに並行に延びるように複数設けられているので、溝Ｃの底面Ｂにおいて、シール性を向上させることができる。

また、本実施形態では、粗面部Ｒが溝Ｃの底面Ｂに設けられた複合シール構造体３０ａを例示したが、図６に示すように、粗面部Ｒが溝Ｃの底面Ｂ及び両縁部Ｅの窪んだ表面に設けられた複合シール構造体３０ｃであってもよい。ここで、図６は、図２に相当し、複合シール構造体３０ａの第２の変形例である複合シール構造体３０ｃの断面図である。

具体的に、複合シール構造体３０ｃは、図６に示すように、板状の金属部材１０ｃと、金属部材１０ｃの溝Ｃの内部に接合されたエラストマー部材２０ｃとを備えている。

金属部材１０ｃは、図６に示すように、溝Ｃの両縁部Ｅが金属部材１０ｃの表面よりも（例えば、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）窪み、その窪んだ表面に粗面部Ｒが設けられており、それ以外の構成が金属部材１０ａと実質的に同じになっている。

エラストマー部材２０ｃは、図６に示すように、その下部が金属部材１０ｃの溝Ｃ及び溝Ｃの両縁部Ｅの窪んだ部分に嵌合しており、それ以外の構成がエラストマー部材２０ａと実質的に同じになっている。

上述した複合シール構造体３０ｃの構成によれば、溝Ｃの両側面Ｗが金属部材１０ｃの表面に対して垂直に設けられ、溝Ｃの両縁部Ｅの窪んだ表面に粗面部Ｒが設けられているので、溝Ｃの両縁部Ｅにおいて、金属部材１０ｃにエラストマー部材２０ｃを接合することができる。これにより、エラストマー部材２０ｃと金属部材１０ｃとの間に形成され得る隙間の最大深さが金属部材１０ｃの溝Ｃの深さでなく、溝Ｃの両縁部Ｅの窪んだ表面の窪みの深さになるので、エラストマー部材２０ｃと金属部材１０ｃとの間に隙間が形成されても、その隙間を目立たなくすることができる。

次に、本実施形態の複合シール構造体３０ａの製造方法について、図７及び図８を用いて説明する。ここで、図７は、複合シール構造体３０ａの製造方法における金属部材作製工程を示す断面図である。また、図８は、複合シール構造体３０ａの製造方法における接合成形工程を示す断面図である。なお、本実施形態の複合シール構造体３０ａの製造方法は、金属部材作製工程及び接合成形工程を備える。

＜金属部材作製工程＞
まず、環状の溝Ｃが表面に予め形成されたアルミニウム合金板の溝Ｃの底面に対して、例えば、パルス発振のレーザー光Ｌを溝Ｃの周方向に走査しながら照射し、その照射領域を溝Ｃの幅方向に所定ピッチで１走査単位ずつずらすことにより、溝Ｃの底面Ｂ全体に堆積構造Ｓを有する粗面部Ｒを形成して、金属部材１０ａを作製する（図７参照）。ここで、レーザー光Ｌは、例えば、平均出力が２０Ｗ〜１００Ｗであり、パルス幅が８０ｎｓｅｃ〜１５０ｎｓｅｃである。また、レーザー光Ｌの照射走査条件としては、アルミニウム合金板の表面において、例えば、３０μｍ〜６０μｍのスポット直径にレーザーＬを集光し、パルス間隔を、例えば、スポット直径の０．１倍〜０．４倍とするように周方向に走査し、溝Ｃの幅方向に沿う所定ピッチを、例えば、スポット直径の０．１倍〜１．５倍とするように走査する。

＜接合成形工程＞
上記金属部材作製工程で作製された金属部材１０ａの溝Ｃの内部に、図８に示すように、エラストマー組成物２０を配置した後に、下側金型Ｍａ及び上側金型Ｍｂを介してエラストマー組成物２０を加熱及び加圧することにより、粗面部Ｒにエラストマー組成物２０を食い込ませると共に、エラストマー組成物２０を架橋（硬化）して、金属部材１０ａの溝Ｃの底面Ｂ（粗面部Ｒ）に接合されたエラストマー部材２０ａを形成する（コンプレッション成形）。ここで、エラストマー組成物２０には、架橋剤（硬化剤）、架橋助剤、充填剤及びその他の添加剤等が含まれている。

なお、本実施形態では、上記のような接合成形工程を備える製造方法を例示したが、この接合成形工程の代わりに、金属部材１０ａの溝Ｃの内部に溶融したエラストマー組成物を圧入した後に、そのエラストマー組成物を架橋することにより、金属部材１０ａの溝Ｃの底面Ｂ（粗面部Ｒ）に接合されたエラストマー部材２０ａを形成する圧入架橋工程を備えてもよい（インジェクション成形）。

以上のようにして、本実施形態の複合シール構造体３０ａを製造することができる。

以上説明したように、本実施形態の複合シール構造体３０ａによれば、金属部材１０ａにおけるエラストマー部材２０ａが接触する表面には、金属部材１０ａからなる粒状体Ｇの堆積構造Ｓを有する粗面部Ｒと、その堆積構造Ｓを有しない閉じた形状の環状の非粗面部Ｆとが設けられている。ここで、堆積構造Ｓを有する粗面部Ｒでは、金属部材１０ａからなる互いに直径の異なる複数の粒状体Ｇが不規則に積み重なっているので、金属部材１０ａの表面に積み重なった複数の粒状体Ｇの一部の集合とエラストマー部材２０ａとの局所的な接合が金属部材１０ａの接合表面全体に不規則（ランダム）に配置している。これにより、粗面部Ｒにおいて、金属部材１０ａとエラストマー部材２０ａとの接合強度を接合表面に沿う全方向で揃えることができるので、面内異方性を抑制して、金属部材１０ａとエラストマー部材２０ａとの接合強度を確保することができる。また、堆積構造Ｓを有しない非粗面部Ｆでは、金属部材１０ａの表面が平滑になっているので、金属部材１０ａとエラストマー部材２０ａとを密着させることができる。これにより、金属部材１０ａにエラストマー部材２０ａを介して接する空間が、閉じた形状の環状の非粗面部Ｆを挟んで環内側と環外側とに分離されるので、シール性を維持することができる。したがって、金属部材１０ａにおけるエラストマー部材２０ａが接触する表面に設けられた粗面部Ｒ及び非粗面部Ｆによって、金属部材１０ａにエラストマー部材２０ａを接合した複合シール構造体３０ａにおいて、シール性を維持して、金属部材１０ａとエラストマー部材２０ａとの接合強度を確保することができる。

また、本実施形態の複合シール構造体３０ａによれば、エラストマー部材２０ａが金属部材１０ａの表面に形成された環状の溝Ｃの内部に接合されているので、金属部材１０ａにエラストマー部材２０ａを容易に固定することができる。

また、本実施形態の複合シール構造体３０ａによれば、粗面部Ｒが溝Ｃの底面Ｂに設けられ、非粗面部Ｆが溝Ｃの両側面Ｗに設けられているので、金属部材１０ａの溝Ｃの内部表面でレーザー光Ｌが照射し易い溝Ｃの底面Ｂに、レーザー光Ｌを照射することにより、金属部材１０ａの溝Ｃの底面Ｂに粗面部Ｒを容易に形成することができる。

また、本実施形態の複合シール構造体３０ａによれば、エラストマー部材２０ａが含フッ素エラストマー組成物により構成されているので、一般的に接着剤で接着し難い含フッ素エラストマー組成物２０からなるエラストマー部材２０ａであっても、金属部材１０ａに強固に接合することができる。

また、本実施形態の複合シール構造体３０ａによれば、粗面部Ｒがレーザー光Ｌの照射により形成されているので、レーザー光Ｌの照射により溶融した金属部材１０ａの一部がその周りにランダムに飛散して凝固することにより、複数の粒状体Ｇが不規則に積み重なった堆積構造Ｓを金属部材１０ａの溝Ｃの底面Ｂに形成することができる。

《第２の実施形態》
図９〜図１１は、本発明に係る複合シール構造体の第２の実施形態を示している。ここで、図９は、図２に相当し、本実施形態の複合シール構造体３０ｄの断面図である。なお、以下の各実施形態において、図１〜図８と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

上記第１の実施形態では、金属部材１０ａの溝Ｃの底面Ｂに粗面部Ｒが設けられた複合シール構造体３０ａを例示したが、本実施形態では、金属部材１０ｄの溝Ｃの両側面Ｗに粗面部Ｒが設けられた複合シール構造体３０ｄを例示する。

複合シール構造体３０ｄは、図９に示すように、板状の金属部材１０ｄと、金属部材１０ｄの溝Ｃの内部に接合されたエラストマー部材２０ｄとを備えている。

金属部材１０ｄは、図９に示すように、溝Ｃの両側面Ｗに粗面部Ｒが設けられ、溝Ｃの底面Ｂに非粗面部Ｆが設けられており、それ以外の構成が金属部材１０ａと実質的に同じになっている。

エラストマー部材２０ｄは、図９に示すように、その下部が金属部材１０ｄに嵌合しており、それ以外の構成がエラストマー部材２０ａと実質的に同じになっている。

上記構成の複合シール構造体３０ｄは、例えば、半導体製造装置用のゲートシール等に用いることができる。

なお、本実施形態では、非粗面部Ｆが溝Ｃの底面Ｂ全体に設けられた複合シール構造体３０ｄを例示したが、図１０及び図１１に示すように、非粗面部Ｆが溝Ｃの底面Ｂの一部に設けられた複合シール構造体３０ｅであってもよい。ここで、図１０は、図２に相当し、複合シール構造体３０ｄの変形例である複合シール構造体３０ｅの断面図である。また、図１１は、複合シール構造体３０ｅを構成する金属部材１０ｅの溝Ｃの底面Ｂ及び両側面Ｗを示す上面図である。

具体的に複合シール構造体３０ｅは、図１０に示すように、板状の金属部材１０ｅと、金属部材１０ｅの溝Ｃの内部に接合されたエラストマー部材２０ｅとを備えている。

金属部材１０ｅは、図１０及び図１１に示すように、環状の溝Ｃの底面Ｂに互いに並行に延びるように複数の非粗面部Ｆが設けられ、隣り合う非粗面部Ｆ同士の間が粗面部Ｒになっており、それ以外の構成が金属部材１０ａと実質的に同じになっている。

エラストマー部材２０ｅは、図１０に示すように、その下部が金属部材１０ｅの溝Ｃに嵌合しており、それ以外の構成がエラストマー部材２０ａと実質的に同じになっている。

上述した複合シール構造体３０ｅの構成によれば、金属部材１０ｅの溝の底面Ｂにおいて、互いに並行に延びるように複数の非粗面部Ｆが設けられ、それらの複数の非粗面部Ｆの間に粗面部Ｒが設けられているので、溝Ｃの底面Ｂにおいて、金属部材１０ｅとエラストマー部材２０ｅとの接合強度を複合シール構造体３０ｄよりも向上させることができる。

本実施形態の複合シール構造体３０ｄは、上記第１の実施形態の複合シール構造体３０ａの製造方法における金属部材作製工程において、環状の溝Ｃが表面に予め形成されたアルミニウム合金板を斜めに保持した状態で、溝Ｃの各側面Ｗにレーザー光Ｌを照射して、金属部材１０ｄを作製した後に、上記第１の実施形態の複合シール構造体３０ａの製造方法と同様に、接合成形工程を行うことにより製造することができる。

以上説明したように、本実施形態の複合シール構造体３０ｄによれば、金属部材１０ｄにおけるエラストマー部材２０ｄが接触する表面には、金属部材１０ｄからなる粒状体Ｇの堆積構造Ｓを有する粗面部Ｒと、その堆積構造Ｓを有しない閉じた形状の環状の非粗面部Ｆとが設けられている。ここで、堆積構造Ｓを有する粗面部Ｒでは、金属部材１０ｄからなる互いに直径の異なる複数の粒状体Ｇが不規則に積み重なっているので、金属部材１０ｄの表面に積み重なった複数の粒状体Ｇの一部の集合とエラストマー部材２０ｄとの局所的な接合が金属部材１０ｄの接合表面全体に不規則（ランダム）に配置している。これにより、粗面部Ｒにおいて、金属部材１０ｄとエラストマー部材２０ｄとの接合強度を接合表面に沿う全方向で揃えることができるので、面内異方性を抑制して、金属部材１０ｄとエラストマー部材２０ｄとの接合強度を確保することができる。また、堆積構造Ｓを有しない非粗面部Ｆでは、金属部材１０ｄの表面が平滑になっているので、金属部材１０ｄとエラストマー部材２０ｄとを密着させることができる。これにより、金属部材１０ｄにエラストマー部材２０ｄを介して接する空間が、閉じた形状の環状の非粗面部Ｆを挟んで環内側と環外側とに分離されるので、シール性を維持することができる。したがって、金属部材１０ｄにおけるエラストマー部材２０ｄが接触する表面に設けられた粗面部Ｒ及び非粗面部Ｆによって、金属部材１０ｄにエラストマー部材２０ｄを接合した複合シール構造体３０ｄにおいて、シール性を維持して、金属部材１０ｄとエラストマー部材２０ｄとの接合強度を確保することができる。

また、本実施形態の複合シール構造体３０ｄによれば、エラストマー部材２０ｄが金属部材１０ｄの表面に形成された環状の溝Ｃの内部に接合されているので、金属部材１０ｄにエラストマー部材２０ｄを容易に固定することができる。

また、本実施形態の複合シール構造体３０ｄによれば、粗面部Ｒが溝Ｃの両側面Ｗに設けられ、非粗面部Ｆが溝Ｃの底面Ｂに設けられているので、金属部材１０ｄの溝Ｃの内部表面でレーザー光Ｌが照射し難い溝Ｃの各側面Ｗであっても、レーザー光Ｌの照射方向に対して金属部材１０ｄの表面が傾くように金属部材１０ｄを支持した状態で、金属部材１０ｄの溝Ｃの各側面Ｗにレーザー光Ｌを照射することにより、金属部材１０ｄの溝Ｃの各側面Ｗに粗面部Ｒを形成することができる。

また、本実施形態の複合シール構造体３０ｄによれば、エラストマー部材２０ｄが含フッ素エラストマー組成物により構成されているので、一般的に接着剤で接着し難い含フッ素エラストマー組成物２０からなるエラストマー部材２０ｄであっても、金属部材１０ｄに強固に接合することができる。

また、本実施形態の複合シール構造体３０ｄによれば、粗面部Ｒがレーザー光Ｌの照射により形成されているので、レーザー光Ｌの照射により溶融した金属部材１０ｄの一部がその周りにランダムに飛散して凝固することにより、複数の粒状体Ｇが不規則に積み重なった堆積構造Ｓを金属部材１０ｄの溝Ｃの両側面Ｗに形成することができる。

《第３の実施形態》
図１２及び図１３は、本発明に係る複合シール構造体の第３の実施形態を示している。ここで、図１２は、図２に相当し、本実施形態の複合シール構造体３０ｆの断面図である。

上記第１及び第２の実施形態では、金属部材１０ａ〜１０ｅの溝Ｃの各側面Ｗが金属部材１０ａ〜１０ｅの表面に対して垂直に設けられた複合シール構造体３０ａ〜３０ｅを例示したが、本実施形態では、金属部材１０ｆの溝Ｃの各側面Ｗが金属部材１０ｆの表面に対して傾斜して設けられた複合シール構造体３０ｆを例示する。

複合シール構造体３０ｆは、図１２に示すように、板状の金属部材１０ｆと、金属部材１０ｆの溝Ｃの内部に接合されたエラストマー部材２０ｆとを備えている。

金属部材１０ｆは、図１２に示すように、溝Ｃの両側面Ｗが溝Ｃの底面Ｂに向かって溝幅が狭くなるように金属部材１０ｆの表面に対してθ＝４５°程度に傾斜し、その傾斜した両側面Ｗに粗面部Ｒが設けられ、溝Ｃの底面Ｂに非粗面部Ｆが設けられており、それ以外の構成が金属部材１０ａと実質的に同じになっている。

エラストマー部材２０ｆは、図１２に示すように、その下部が金属部材１０ｆの溝Ｃに嵌合しており、それ以外の構成がエラストマー部材２０ａと実質的に同じになっている。

上記構成の複合シール構造体３０ｆは、例えば、半導体製造装置用のゲートシール等に用いることができる。

なお、本実施形態では、金属部材１０ｆの溝Ｃの両側面Ｗが金属部材１０ｆの表面に対して比較的高角度に傾斜した複合シール構造体３０ｆを例示したが、図１３に示すように、金属部材１０ｇの溝Ｃの両側面Ｗが金属部材１０ｇの表面に対して比較的低角度に傾斜した複合シール構造体３０ｇであってもよい。ここで、図１３は、図２に相当し、複合シール構造体３０ｆの変形例である複合シール構造体３０ｇの断面図である。

具体的に複合シール構造体３０ｇは、図１３に示すように、板状の金属部材１０ｇと、金属部材１０ｇの溝Ｃの内部に接合されたエラストマー部材２０ｇとを備えている。

金属部材１０ｇは、図１３に示すように、溝Ｃの両側面Ｗが溝Ｃの底面Ｂに向かって溝幅が狭くなるように金属部材１０ｆの表面に対してθ＝３０°程度に傾斜し、その傾斜した両側面Ｗに粗面部Ｒが設けられ、溝Ｃの底面Ｂに非粗面部Ｆが設けられており、それ以外の構成が金属部材１０ａと実質的に同じになっている。

エラストマー部材２０ｇは、図１３に示すように、その下部が金属部材１０ｇの溝Ｃに嵌合しており、それ以外の構成がエラストマー部材２０ａと実質的に同じになっている。

上述した複合シール構造体３０ｇの構成によれば、金属部材１０ｇの溝Ｃの両側面Ｗが金属部材１０ｇの表面に対して比較的低角度に傾斜しているので、堆積構造Ｓを有する粗面部Ｆを形成するためのレーザー光Ｌの照射を複合シール構造体３０ｆの場合よりも容易にすることができる。

本実施形態の複合シール構造体３０ｆは、上記第１の実施形態の複合シール構造体３０ａの製造方法における金属部材作製工程において、アルミ合金板の表面に予め形成する環状の溝Ｃの横断面形状を変更し、溝Ｃの傾斜した各側面Ｗにレーザー光Ｌを斜めに照射して、金属部材１０ｆを作製した後に、上記第１の実施形態の複合シール構造体３０ａの製造方法と同様に、接合成形工程を行うことにより製造することができる。

以上説明したように、本実施形態の複合シール構造体３０ｆによれば、金属部材１０ｆにおけるエラストマー部材２０ｆが接触する表面には、金属部材１０ｆからなる粒状体Ｇの堆積構造Ｓを有する粗面部Ｒと、その堆積構造Ｓを有しない閉じた形状の環状の非粗面部Ｆとが設けられている。ここで、堆積構造Ｓを有する粗面部Ｒでは、金属部材１０ｆからなる互いに直径の異なる複数の粒状体Ｇが不規則に積み重なっているので、金属部材１０ｆの表面に積み重なった複数の粒状体Ｇの一部の集合とエラストマー部材２０ｆとの局所的な接合が金属部材１０ｆの接合表面全体に不規則（ランダム）に配置している。これにより、粗面部Ｒにおいて、金属部材１０ｆとエラストマー部材２０ｆとの接合強度を接合表面に沿う全方向で揃えることができるので、面内異方性を抑制して、金属部材１０ｆとエラストマー部材２０ｆとの接合強度を確保することができる。また、堆積構造Ｓを有しない非粗面部Ｆでは、金属部材１０ｆの表面が平滑になっているので、金属部材１０ｆとエラストマー部材２０ｆとを密着させることができる。これにより、金属部材１０ｆにエラストマー部材２０ｆを介して接する空間が、閉じた形状の環状の非粗面部Ｆを挟んで環内側と環外側とに分離されるので、シール性を維持することができる。したがって、金属部材１０ｆにおけるエラストマー部材２０ｆが接触する表面に設けられた粗面部Ｒ及び非粗面部Ｆによって、金属部材１０ｆにエラストマー部材２０ｆを接合した複合シール構造体３０ｆにおいて、シール性を維持して、金属部材１０ｆとエラストマー部材２０ｆとの接合強度を確保することができる。

また、本実施形態の複合シール構造体３０ｆによれば、エラストマー部材２０ｆが金属部材１０ｆの表面に形成された環状の溝Ｃの内部に接合されているので、金属部材１０ｆにエラストマー部材２０ｆを容易に固定することができる。

また、本実施形態の複合シール構造体３０ｆによれば、粗面部Ｒを形成する溝Ｃの両側面Ｗが金属部材１０ｆの表面に対して傾斜しているので、粗面部Ｒを形成する際に照射するレーザー光Ｌが溝Ｃの各側面Ｗに照射し易くなり、金属部材１０ｆの溝Ｃの各側面Ｗに粗面部Ｒを容易に形成することができる。

また、本実施形態の複合シール構造体３０ｆによれば、エラストマー部材２０ｆが含フッ素エラストマー組成物により構成されているので、一般的に接着剤で接着し難い含フッ素エラストマー組成物２０からなるエラストマー部材２０ｆであっても、金属部材１０ｆに強固に接合することができる。

また、本実施形態の複合シール構造体３０ｆによれば、粗面部Ｒがレーザー光Ｌの照射により形成されているので、レーザー光Ｌの照射により溶融した金属部材１０ｆの一部がその周りにランダムに飛散して凝固することにより、複数の粒状体Ｇが不規則に積み重なった堆積構造Ｓを金属部材１０ｆの溝Ｃの両側面Ｗに形成することができる。

《その他の実施形態》
上記各実施形態では、含フッ素エラストマー組成物からなるエラストマー部材を備えた複合シール構造体を例示したが、本発明は、これに限定されるものでなく、エラストマー部材は、例えば、シリコーンゴム組成物、ニトリルゴム組成物、エチレン−プロピレンゴム組成物等を架橋（加硫）したものでもよい。

また、上記各実施形態では、半導体製造装置用のゲートシールに用いられる複合シール構造体を例示したが、本発明の複合シール構造体は、例えば、内燃機関のシリンダーヘッド等にも適用することができる。

以上説明したように、本発明は、金属部材にエラストマー部材を接合した複合シール構造体において、シール性を維持して、金属部材とエラストマー部材との接合強度を確保することができるので、例えば、半導体製造装置用のゲートシール等について有用である。

Ｂ 底面
Ｃ 溝
Ｅ 縁部
Ｆ 非粗面部
Ｇ 粒状体
Ｌ レーザー光
Ｒ 粗面部
Ｓ 堆積構造
Ｗ 側面
１０ａ〜１０ｇ 金属部材
２０ａ〜２０ｇ エラストマー部材
３０ａ〜３０ｇ 複合シール構造体

Claims (12)

1. 金属部材と、
   上記金属部材に接合されたエラストマー部材とを備えた複合シール構造体であって、
   上記金属部材における上記エラストマー部材が接触する表面には、上記金属部材からなる互いに直径の異なる複数の粒状体が不規則に積み重なった堆積構造を有する粗面部と、上記堆積構造を有しない閉じた形状の非粗面部とが設けられていることを特徴とする複合シール構造体。
2. 請求項１に記載された複合シール構造体において、
   上記非粗面部は、環状に設けられていることを特徴とする複合シール構造体。
3. 請求項２に記載された複合シール構造体において、
   上記金属部材の表面には、環状の溝が形成され、
   上記エラストマー部材は、上記溝の内部に接合されていることを特徴とする複合シール構造体。
4. 請求項３に記載された複合シール構造体において、
   上記粗面部は、上記溝の底面に設けられ、
   上記非粗面部は、上記溝の両側面に設けられていることを特徴とする複合シール構造体。
5. 請求項４に記載された複合シール構造体において、
   上記非粗面部は、上記溝の底面にも互いに並行に延びるように複数設けられていることを特徴とする複合シール構造体。
6. 請求項４又は５に記載された複合シール構造体において、
   上記溝の両側面は、上記金属部材の表面に対して垂直に設けられ、
   上記溝の両縁部は、上記金属部材の表面よりも窪んでおり、
   上記溝の両縁部の窪んだ表面には、上記粗面部が設けられていることを特徴とする複合シール構造体。
7. 請求項３に記載された複合シール構造体において、
   上記粗面部は、上記溝の両側面に設けられ、
   上記非粗面部は、上記溝の底面に設けられていることを特徴とする複合シール構造体。
8. 請求項７に記載された複合シール構造体において、
   上記非粗面部は、上記溝の底面に互いに並行に延びるように複数設けられ、
   上記粗面部は、上記複数の非粗面部の間の上記溝の底面にも設けられていることを特徴とする複合シール構造体。
9. 請求項７又は８に記載された複合シール構造体において、
   上記溝の両側面は、上記溝の底面に向かって溝幅が狭くなるように上記金属部材の表面に対して傾斜していることを特徴とする複合シール構造体。
10. 請求項１〜９の何れか１つに記載された複合シール構造体において、
    上記エラストマー部材は、含フッ素エラストマー組成物により構成されていることを特徴とする複合シール構造体。
11. 請求項１〜１０の何れか１つに記載された複合シール構造体において、
    上記エラストマー部材と上記粗面部との間には、接着剤が介在していないことを特徴とする複合シール構造体。
12. 請求項１〜１１の何れか１つに記載された複合シール構造体において、
    上記粗面部は、レーザー光の照射により形成されていることを特徴とする複合シール構造体。