JP2024013384A - ヒータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータの断線が抑制されたヒータユニットを提供すること。【解決手段】ヒータユニットは、ヒータと、ヒータが配置される溝部を含む第１のプレートと、溝部を覆い、第１のプレートと重畳する第２のプレートと、ヒータと第２のプレートとの間に配置され、ヒータおよび第２のプレートと接するブロック体と、を含み、溝部は、第１の深さを有する第１の領域と、第１の深さよりも大きい第２の深さを有する第２の領域と、を含み、ブロック体は、第２の領域に配置される。【選択図】図１

Description

本発明の一実施形態は、ヒータを備えるヒータユニットに関する。

電子機器に搭載される半導体デバイスは、主に、フォトリソグラフィープロセスによって作製され、所定のパターンを有する半導体膜および絶縁膜を含む。これらの膜は、スパッタリング装置またはＣＶＤ（化学成長気相）装置などの成膜装置によって成膜され、エッチング装置によって所定のパターンに加工される。半導体デバイスの特性は、膜の特性に左右されるため、膜の作製条件は重要である。膜の作製条件のパラーメータの１つは温度であり、成膜装置またはエッチング装置における温度制御は非常に重要である。例えば、特許文献１および特許文献２には、基板を加熱するためのヒータユニットが開示されている。

特開第２００４－１６５０８５号公報 特開第２００４－２４７２１０号公報

近年、ヒータユニットを構成するヒータおよびプレートの形状が多様化し、ヒータの配置によってはプレートとヒータとの間に間隙が形成される場合がある。間隙が形成されると、ヒータで発生した熱がプレートに伝導されず、間隙に溜まりやすくなる。その結果、ヒータが高温となって、ヒータが断線する不良が発生していた。

本発明の一実施形態は、上記問題に鑑み、ヒータの断線が抑制されたヒータユニットを提供することを目的の一つとする。

本発明の一実施形態に係るヒータユニットは、ヒータと、ヒータが配置される溝部を含む第１のプレートと、溝部を覆い、第１のプレートと重畳する第２のプレートと、ヒータと第２のプレートとの間に配置され、ヒータおよび第２のプレートと接するブロック体と、を含み、溝部は、第１の深さを有する第１の領域と、第１の深さよりも大きい第２の深さを有する第２の領域と、を含み、ブロック体は、第２の領域に配置される。

ブロック体は、前記ヒータを押圧していてもよい。

ブロック体は、溝部の湾曲形状に沿って湾曲していてもよい。

ヒータは、金属シースを含み、金属シースは、ブロック体および溝部の底面と接していてもよい。

金属シースは、ブロック体と接する平面部を含んでいてもよい。

ヒータは、非発熱線と発熱線とが接合される接合部を含み、接合部は、ブロック体と重畳していてもよい。

ヒータは、非発熱線と発熱線とが接合される接合部を含み、接合部の位置は、ブロック体の端部の位置と略一致してもよい。

ブロック体は、第２のプレートに設けられた凹部と嵌合する凸部を含んでいてもよい。

ブロック体は、第２のプレートに設けられた凸部と嵌合する凹部を含んでいてもよい。

ブロック体の材質は、第２のプレートの材質と同じであってもよい。

ブロック体は、第２のプレートの部材の一部であってもよい。

第２のプレートは、複数の細孔が設けられていてもよい。

本発明の一実施形態に係るヒータユニットによれば、ヒータとプレートとの間に熱溜まりが形成されないため、ヒータの断線が抑制される。また、ヒータからプレートへの熱伝導が向上するため、温度均一性および制御性の優れたヒータユニットが提供される。

本発明の一実施形態に係るヒータユニットの模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態に係るヒータユニットの模式的な分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るヒータユニットの模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係るヒータユニットに備えられるヒータを示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係るヒータユニットに備えられるヒータを示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係るヒータユニットの模式的な部分拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るヒータユニットの模式的な部分拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るヒータユニットの模式的な部分拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るヒータユニットの模式的な部分拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るヒータユニットの模式的な部分拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るヒータユニットの模式的な部分拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るヒータユニットの模式的な部分拡大断面図である。 実施例の熱伝導解析の結果である。 比較例の熱伝導解析の結果である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、および形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、明細書および図面において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

明細書および図面において、同一の、または類似する複数の構成を総じて表記する際には同一の符号を用い、これら複数の構成のそれぞれを区別して表記する際には、さらに大文字または小文字のアルファベットを添えて表記する。１つの構成のうちの複数の部分をそれぞれ区別して表記する際には、同一の符号を用い、さらにハイフンと自然数を用いる。

＜第１実施形態＞
図１～図６を参照して、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０の構成について説明する。

［１．ヒータユニット１０の構成の概要］
図１は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０の模式的な斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０の模式的な分解斜視図である。

図１および図２に示すように、ヒータユニット１０は、ヒータ１００、第１のプレート２００、第２のプレート３００、およびブロック体４００を含む。第１のプレート２００の外周部には、溝部２１０が設けられている。平面視において、溝部２１０は、第１のプレート２００の外周部に沿ったＣ字状を有する。すなわち、溝部２１０は、２つの端部を有し、一方の端部から他方の端部まで湾曲形状を有して延在している。第２のプレート３００は、２つの貫通孔３１０および複数の細孔３２０を含む。２つの貫通孔３１０は、第２のプレート３００の外周部の一部に設けられている。複数の細孔３２０は、第２のプレート３００の中央部に設けられている。第２のプレート３００は、溝部２１０を覆うように第１のプレート２００と重畳している。具体的には、第１のプレート２００と第２のプレート３００とは、第１のプレート２００の溝部２１０の端部と第２のプレート３００の貫通孔３１０とが連通するように互いの外周部が接合され、ヒータユニット１０の筐体を構成している。

ヒータ１００は、２つの端子部１１０を含む。ヒータ１００は、第１のプレート２００の溝部２１０に配置され、端子部１１０が第２のプレート３００の貫通孔３１０を通じて外部に取り出される。ヒータ１００の溝部に配置される部分は、溝部２１０の形状と同様に湾曲形状を有する。ヒータユニット１０では、端子部１１０から電流が供給されることによりヒータ１００が発熱し、第２のプレート３００を加熱することができる。

詳細は図示しないが、第１のプレート２００には、ガス供給口が設けられている。ガス供給口から供給されたガスは、ヒータ１００によって加熱されながら、第２のプレート３００の細孔３２０から噴出される。すなわち、ヒータユニット１０は、温度調整可能なシャワーヘッドとして利用することができる。第１のプレート２００の内部には、ガスの流れを制御するガス流路が設けられていてもよく、第１のプレート２００内のガスを加熱するためのヒータ１００以外のヒータが設けられていてもよい。

なお、ヒータユニット１０は、温度調整可能なシャワーヘッドとしての利用に限られない。ヒータユニット１０は、温度調整可能な基板ステージとしても利用することができる。

［２．ヒータ１００およびブロック体４００の構成］
図３は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０の模式的な断面図である。

図３に示すように、溝部２１０は、第１の深さｄ１を有する第１の領域２１１および第２の深さｄ２を有する第２の領域２１２を含む。図３では、第１の領域２１１と第２の領域２１２とが、段差を有して不連続的に接続されているが、第１の深さｄ１と第２の深さｄ２が連続的に変化するように接続されていてもよい。第２の領域２１２は、溝部２１０の端部を含む。そのため、第２の領域２１２が、貫通孔３１０と連通している。なお、溝部２１０の幅は、ヒータ１００の幅にほぼ等しい。

第１の深さｄ１は、ヒータ１００の径にほぼ等しい。第１の領域２１１において、ヒータ１００は、第２のプレート３００によって押圧され、第２のプレートの表面および溝部２１０の底面と接している。換言すると、第１の領域２１１において、ヒータ１００は、その周囲に間隙をほとんど有することなく、溝部２１０に嵌め込まれている。

第２の深さｄ２は、第１の深さｄ１よりも大きい。第１の領域２１１から第２の領域２１２にかけて、ヒータ１００は、第２の領域２１２における溝部２１０の底面に接するように屈曲している。また、溝部２１０の端部において、ヒータ１００は、第２のプレート３００の貫通孔３１０に挿通されるように屈曲している。このように、第２の領域２１２では、ヒータ１００が屈曲しているため、その周囲には間隙が存在する。しかしながら、ヒータユニット１０では、間隙を低減するようにブロック体４００が埋設されている。ブロック体４００は、ヒータ１００と第２のプレート３００との間に配置され、溝部２１０に嵌め込まれている。ブロック体４００は、第２のプレート３００と接し、第２のプレートから圧力をヒータ１００に伝達することができる。そのため、第２の領域２１２において、ヒータ１００は、ブロック体４００によって押圧され、ブロック体４００および溝部２１０の底面と接している。なお、ブロック体４００は、溝部２１０の湾曲形状に沿って湾曲していてもよい。

ブロック体４００の材料は、第１のプレート２００および第２のプレート３００の材質と同一であることが好ましい。例えば、ブロック体４００として、アルミニウム、チタン、もしくはステンレスなどを含む金属または合金を用いることができる。また、ブロック体は、熱伝導性の高い金属であることが好ましい。このような金属は、１０Ｗ／ｍＫ以上４３０Ｗ／Ｋ以下の熱伝導率を有する金属から選択することができる。

ブロック体４００は、溝部２１０の第２の領域２１２に配置されるヒータ１００を押圧し、固定することができる。また、ブロック体４００は、ヒータ１００から発せられる熱を第２のプレート３００に伝導することができる。第１の領域２１１では、ヒータ１００が第２のプレート３００と接しているため、ヒータ１００が第２のプレート３００を直接加熱することができる。一方、第２の領域２１２では、ヒータ１００が第２のプレート３００と接していない。しかしながら、第２の領域２１２では、ブロック体４００がヒータ１００および第２のプレート３００の表面と接している。そのため、第２の領域２１２では、ヒータ１００は、ブロック体４００を介して、第２のプレート３００を加熱することができる。

図４を参照して、ヒータ１００の構成の詳細について説明する。図４は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０に備えられるヒータ１００を示す模式的な断面図である。具体的には、図４（Ａ）は、ヒータ１００の延在方向に垂直な面で切断された断面図であり、図４（Ｂ）は、ヒータ１００の延在方向に平行な面で切断された断面図である。なお、溝部２１０に配置されるヒータ１００は屈曲しているが、図４（Ｂ）では、便宜上、直線状のヒータ１００が示されている。

ヒータ１００は、非発熱線１１１、発熱線１１２、絶縁体１２０、金属シース１３０、およびシール材１４０を含む。非発熱線１１１と発熱線１１２とは、接合部１０３において接合され、金属シース１３０内に挿通されている。また、金属シース１３０内には、絶縁体１２０が充填されている。金属シース１３０内に挿通された非発熱線１１１および発熱線１１２は、絶縁体１２０によって金属シース１３０と電気的に絶縁されている。非発熱線１１１は、金属シース１３０の一端よりも外側に延在し、金属シース１３０の端部は、シール材１４０によって密閉されている。金属シース１３０の外側に位置する非発熱線１１１は、端子部１１０を構成する。ここで、ヒータ１００の非発熱線１１１が存在する部分を非発熱部１０１とし、ヒータ１００の発熱線１１２が存在する部分を発熱部１０２とすると、ヒータ１００は、主に、発熱部１０２で発熱する。接合部１０３は、非発熱部１０１と発熱部１０２との間に位置している。

金属シース１３０の断面形状は、１つの直線の両端が１つの曲線で接続された、いわゆるＤ字状である。すなわち、金属シース１３０は、平面部および曲面部を有する筒状体である。第１のプレート２００の溝部２１０に配置された金属シース１３０の平面部は、第２のプレート３００と接する。金属シース１３０が平面部を含む場合、平面部と第２のプレート３００との接触面積が増加するため、ヒータ１００から第２のプレート３００に効率よく熱を伝導することができる。但し、金属シース１３０の断面形状は上述の形状に限られず、円形状、楕円形状、または多角形状などであってもよい。

なお、図４（Ｂ）には、金属シース１３０の一端のみが示されているが、金属シース１３０の他端も同様の構成である。

非発熱線１１１は、接合部１０３において発熱線１１２と接続し、発熱線１１２に電流を供給するためのリード線として機能する。非発熱線１１１の材料は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、またはニッケル（Ｎｉ）などの金属である。非発熱線１１１は、発熱線１１２よりも高い熱伝導率を有する。

発熱線１１２は、電流が供給されることによって発熱する。発熱線１１２の材料は、例えば、ニッケル、クロム、鉄、もしくはアルミニウムなどの金属、またはこれらの合金である。

絶縁体１２０は、非発熱線１１１および発熱線１１２と金属シース１３０とが接触してショートすることを防止するために設けられる。絶縁体１２０の材料は、例えば、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化ジルコニウム、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン、または窒化ニオブなどである。絶縁体１２０の熱伝導率は、１０Ｗ／ｍＫ以上３００Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。なお、絶縁体１２０は、上記材料の粉末、または粉末を焼結して粉砕した微粒子が凝集して構成される。すなわち、金属シース１３０内に上記材料の粉末または微粒子が充填されることにより、絶縁体１２０が形成される。

金属シース１３０は、発熱線１１２を腐食性雰囲気または酸化性雰囲気から保護するために設けられる。金属シース１３０の材料は、例えば、アルミニウム、チタン、ニッケル、鉄、クロム、ニオブ、もしくはモリブデンなどの金属、またはこれらの合金である。金属シース１３０の熱伝導率は、１０Ｗ／ｍＫ以上４３０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。

シール材１４０は、水分の侵入により絶縁体１２０の絶縁性能の低下を防止するために設けられる。シール材１４０は、例えば、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂などである。

具体的には、非発熱線１１１、発熱線１１２、絶縁体１２０、金属シース１３０、およびシール材１４０は、それぞれ、ニッケル線、ニッケルクロム線、酸化マグネシウム、アルミニウム管、およびエポキシ樹脂であるが、これらに限られない。

図４に示すヒータ１００は、いわゆるダブルエンドシースヒータである。シースヒータは、シース外径が小さく、柔軟性を有する。そのため、ヒータ１００は、屈曲することが可能である。また、発熱線１１２が絶縁体１２０によって保護されているため、耐衝撃性および耐腐食性に優れている。

なお、ヒータユニット１０に適用されるヒータの構成は、ヒータ１００に限られない。以下では、図５を参照して、ヒータ１００とは異なるヒータ１００Ａの構成について説明する。なお、以下では、ヒータ１００Ａの構成がヒータ１００の構成と同様であるとき、ヒータ１００Ａの構成の説明を省略する場合がある。

図５は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０に備えられるヒータ１００Ａを示す模式的な断面図である。具体的には、図５（Ｂ）は、ヒータ１００Ａの延在方向に垂直な面で切断された断面図であり、図５（Ｂ）は、ヒータ１００Ａの延在方向に平行な面で切断された断面図である。なお、ヒータ１００Ａは屈曲部を含むが、図５（Ｂ）では、便宜上、直線状のヒータ１００Ａが示されている。

ヒータ１００Ａは、第１の非発熱線１１１Ａ－１、第２の非発熱線１１１Ａ－２、発熱線１１２Ａ、絶縁体１２０Ａ、金属シース１３０Ａ、およびシール材１４０Ａを含む。第１の接合部１０３Ａ－１において、発熱線１１２Ａの一端が第１の非発熱線１１１Ａ－１の一端と接合され、第２の接合部１０３Ａ－２において、発熱線１１２Ａの他端が第２の非発熱線１１１Ａ－２の一端と接合されている。また、金属シース１３０Ａ内には、絶縁体１２０Ａが充填されている。第１の非発熱線１１１Ａ－１の他端および第２の非発熱線１１１Ａ－２の他端は、金属シース１３０の一端よりも外側に延在し、金属シース１３０Ａの一端はシール材１４０によって密閉されている。なお、金属シース１３０Ａの他端は閉管されている。ここで、ヒータ１００Ａの第１の非発熱線１１１Ａ－１および第２の非発熱線１１１Ａ－２が存在する部分を非発熱部１０１Ａとし、ヒータ１００Ａの発熱線１１２Ａが存在する部分を発熱部１０２Ａとすると、ヒータ１００Ａは、主に、発熱部１０２Ａで発熱する。第１の接合部１０３Ａ－１および第２の接合部１０３Ａ－２は、非発熱部１０１と発熱部１０２との間に位置している。

図５に示すヒータ１００Ａは、いわゆるシングルエンドシースヒータである。ヒータ１００Ａでは、第１の非発熱線１１１Ａ－１および第２の非発熱線１１１Ａ－２で構成されるリード線の端子が集約されるため、ヒータユニット１０に複数のヒータ１００Ａを配置することができる。

図４および図５を参照してダブルエンドシースヒータおよびシングルエンドシースヒータについて説明したが、ヒータユニット１０の温度の均一性および制御性の観点から、いずれも、第１のプレート２００の溝部２１０に配置される部分には、できる限り非発熱部１０１を含まないことが好ましい。そこで、図６を参照して、非発熱線１１１と発熱線１１２が接合される接合部１０３とブロック体４００との位置関係について説明する。

図６は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０の模式的な部分拡大断面図である。

図６に示すように、ヒータ１００の接合部１０３は、第２の領域２１２に位置し、ブロック体４００と重畳している。但し、接合部１０３は、ブロック体４００の中央部ではなく、ブロック体４００の周辺部に位置している。換言すると、第２の領域２１２において、ヒータ１００は、非発熱線１１１よりも発熱線１１２がブロック体４００と重畳されるように配置されている。接合部１０３が高温になると、接合部１０３が断線しやすくなる。しかしながら、ヒータユニット１０では、ヒータ１００がブロック体４００と接触し、ヒータ１００で発生した熱が、ブロック体４００を介して第２のプレート３００に伝導される。そのため、ブロック体４００と重畳している接合部１０３には熱が溜まりにくく、高温にならない。また、ヒータ１００の加熱または端子部１１０への端子接続工程において、ヒータ１００が伸縮する場合があるが、ヒータユニット１０では、ブロック体４００がヒータ１００を固定し、接合部１０３の位置が安定している。したがって、ヒータユニット１０では、ヒータ１００に接してブロック体４００が設けられていることにより、接合部１０３の断線による不良が抑制される。

なお、平面視において、接合部１０３の位置は、ブロック体４００の端部の位置と略一致してもよい。この場合、発熱線１１２とブロック体４００との重なりが大きくなるため、ヒータ１００からブロック体４００への熱伝導が大きく、熱溜まりの形成が大きく抑制される。

以上説明したように、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０は、ヒータ１００と第２のプレート３００と接するブロック体４００を含む。ヒータ１００からの熱は、ブロック体４００を介して第２のプレート３００に伝導される。そのため、ヒータ１００と第２のプレート３００との間に熱溜まりが形成されにくくなり、ヒータ１００の断線が抑制される。また、端子部１１０の近傍においても、ヒータ１００から第２のプレート３００への熱伝導が向上するため、ヒータユニット１０は、温度均一性および温度制御性に優れる。

なお、ヒータユニット１０の各構成は、適宜、変形することが可能である。例えば、第１のプレート２００および第２のプレート３００の平面視の形状は、円形状に限られず、多角形状であってもよい。また、溝部２１０の形状は、Ｃ字状に限られず、端部を有しないリング状であってもよい。このような場合であっても、ヒータ１００および第２のプレート３００と接するブロック体４００を設けることにより、上述と同様の効果を有する。

＜第１実施形態の変形例１＞
図７を参照して、ヒータユニット１０の一変形例であるヒータユニット１０Ａについて説明する。ヒータユニット１０Ａの構成がヒータユニット１０の構成と同様であるとき、ヒータユニット１０Ａの構成の説明を省略する場合がある。

図７は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０Ａの模式的な部分拡大断面図である。

図７に示すように、ヒータユニット１０Ａは、ヒータ１００、第１のプレート２００、第２のプレート３００、およびブロック体４００Ａを含む。第１のプレート２００の溝部２１０の第２の領域２１２において、ブロック体４００Ａは、ヒータ１００と第２のプレート３００との間に配置され、溝部２１０に嵌め込まれている。これにより、第２の領域２１２において、ヒータ１００は、ブロック体４００Ａによって押圧され、ブロック体４００Ａおよび溝部２１０の底面と接する。

ブロック体４００Ａは、ヒータ１００の屈曲に沿った斜面４０１Ａを含む。すなわち、ブロック体４００Ａは、底面４０２Ａと上面４０３Ａとを接続する斜面４０１Ａを含む。斜面４０１Ａは、ヒータ１００と接していることが好ましい。但し、少なくとも斜面４０１Ａの一部がヒータ１００と接していればよく、必ずしも斜面４０１Ａの全てがヒータ１００と接していなくてもよい。斜面４０１Ａは、平坦面であってもよく、湾曲面であってもよい。

ヒータユニット１０Ａでは、ブロック体４００Ａがヒータ１００の屈曲に沿った形状を含むことにより、ヒータ１００と第２のプレート３００との間の間隙が減少する。そのため、ヒータ１００と第２のプレート３００との間に熱溜まりが形成されにくい。また、ブロック体４００Ａを介して、ヒータ１００から第２のプレート３００への熱伝導が向上するため、ヒータユニット１０Ａは、温度均一性および温度制御性に優れる。

＜第１実施形態の変形例２＞
図８参照して、ヒータユニット１０の一変形例であるヒータユニット１０Ｂについて説明する。ヒータユニット１０Ｂの構成がヒータユニット１０の構成と同様であるとき、ヒータユニット１０Ｂの構成の説明を省略する場合がある。

図８は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０Ｂの模式的な部分拡大断面図である。

図８に示すように、ヒータユニット１０Ｂは、ヒータ１００、第１のプレート２００、第２のプレート３００、およびブロック体４００を含む。第１のプレート２００の外周部に設けられた溝部２１０は、第１の領域２１１、第２の領域２１２、および第１の領域２１１と第２の領域２１２との間の第３の領域２１３Ａを含む。第３の領域２１３Ａは、ヒータ１００の屈曲に沿って傾斜した溝部２１０の底面を含む。すなわち、第１の領域２１１における溝部２１０の底面と第２の領域２１２における溝部２１０の底面との段差を低減するように、第３の領域２１３Ａにおける溝部２１０の底面が設けられている。第３の領域２１３Ａにおいて、ヒータ１００は、溝部２１０の底面と接していることが好ましい。但し、少なくとも溝部２１０の底面の一部がヒータ１００と接していればよく、必ずしも溝部の底面の全てがヒータ１００と接していなくてもよい。

ヒータユニット１０Ｂでは、溝部２１０の底面がヒータ１００の屈曲に沿った形状を含むことにより、ヒータ１００と第１のプレート２００との間の間隙が減少する。そのため、ヒータ１００と第１のプレート２００との間に熱溜まりが形成されにくい。ヒータ１００から第１のプレート２００への熱伝導が向上するため、ヒータユニット１０Ｂは、温度均一性および温度制御性に優れる。

＜第１実施形態の変形例３＞
図９参照して、ヒータユニット１０の一変形例であるヒータユニット１０Ｃについて説明する。ヒータユニット１０Ｃの構成がヒータユニット１０、ヒータユニット１０Ａ、またはヒータユニット１０Ｂの構成と同様であるとき、ヒータユニット１０Ｂの構成の説明を省略する場合がある。

図９は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０Ｃの模式的な部分拡大断面図である。

図９に示すように、ヒータユニット１０Ｃは、ヒータ１００、第１のプレート２００、第２のプレート３００、およびブロック体４００Ａを含む。第１のプレート２００の溝部２１０の第２の領域２１２において、ブロック体４００Ａは、ヒータ１００と第２のプレート３００との間に配置され、溝部２１０に嵌め込まれている。これにより、第２の領域２１２において、ヒータ１００は、ブロック体４００Ａによって押圧され、ブロック体４００Ａおよび溝部２１０の底面と接する。また、第１のプレート２００の外周部に設けられた溝部２１０は、第１の領域２１１、第２の領域２１２、および第１の領域２１１と第２の領域２１２との間の第３の領域２１３Ａを含む。ヒータ１００は、第１の領域２１１、第２の領域２１２、および第３の領域２１３Ａの全てにおいて、溝部２１０の底面と接している。

ヒータユニット１０Ｃでは、ブロック体４００Ａがヒータ１００の屈曲に沿った形状を含むことにより、ヒータ１００と第２のプレート３００との間の間隙が減少する。また、溝部２１０の底面がヒータ１００の屈曲に沿った形状を含むことにより、ヒータ１００と第１のプレート２００との間の間隙が減少する。そのため、ヒータ１００と第１のプレート２００との間、およびヒータ１００と第２のプレート３００との間に熱溜まりが形成されにくい。また、ヒータユニット１０Ｃでは、ヒータから第１のプレートへの熱伝導だけでなく、ブロック体４００Ａを介して、ヒータ１００から第２のプレート３００への熱伝導が向上する。そのため、ヒータユニット１０Ｃは、温度均一性および温度制御性に優れる。

以上、ヒータユニット１０の変形例として、ヒータユニット１０Ａ～ヒータユニット１０Ｃを説明したが、ヒータユニット１０の変形例は、これらに限定されない。

＜第２実施形態＞
図１０を参照して、ヒータユニット１０と異なるヒータユニット１０Ｄの構成について説明する。なお、以下では、ヒータユニット１０Ｄの構成がヒータユニット１０の構成と同様であるとき、ヒータユニット１０Ｄの構成の説明を省略する場合がある。

図１０は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０Ｄの模式的な部分拡大断面図である。

図１０に示すように、ヒータユニット１０Ｄは、ヒータ１００、第１のプレート２００、第２のプレート３００Ｄ、およびブロック体４００Ｄを含む。第１のプレート２００の溝部２１０の第２の領域２１２において、ブロック体４００Ｄは、ヒータ１００と第２のプレート３００Ｄとの間に配置され、溝部２１０に嵌め込まれている。これにより、第２の領域２１２において、ヒータ１００は、ブロック体４００Ｄによって押圧され、ブロック体４００Ｄおよび溝部２１０の底面と接する。

第２のプレート３００は、表面から突出した凸部３３０Ｄを含む。また、ブロック体４００Ｄは、表面から窪んだ凹部４１０Ｄを含む。第２のプレート３００Ｄの凸部３３０Ｄとブロック体４００Ｄの凹部４１０Ｄとは嵌合することができる。すなわち、ブロック体４００Ｄは、凹部４１０Ｄが凸部３３０Ｄに嵌合されるように第２の領域２１２に配置される。そのため、ヒータユニット１０Ｄでは、第２の領域２１２におけるブロック体４００Ｄの位置合わせを容易に行うことができる。

以上説明したように、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０Ｄは、ヒータ１００および第２のプレート３００Ｄと接するブロック体４００Ｄを含む。そのため、ヒータユニット１０Ｄも、温度均一性および温度制御性に優れる。また、第２のプレート３００Ｄおよびブロック体４００Ｄは、それぞれ、凸部３３０Ｄおよび凹部４１０Ｄを含み、凸部３３０Ｄと凹部４１０Ｄとが嵌合することにより、ブロック体４００Ｄを所定の位置に配置することができる。そのため、ヒータユニット１０Ｄでは、第２の領域２１２におけるブロック体４００Ｄの位置合わせが容易であり、ヒータユニット１０Ｄの製造工程を簡易化することができる。

＜第２実施形態の変形例＞
図１１を参照して、ヒータユニット１０Ｄの一変形例であるヒータユニット１０Ｅについて説明する。なお、ヒータユニット１０Ｄの変形例は、以下で説明するヒータユニット１０Ｅに限定されない。また、ヒータユニット１０Ｅの構成がヒータユニット１０Ｄの構成と同様であるとき、ヒータユニット１０Ｅの構成の説明を省略する場合がある。

図１１は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０Ｅの模式的な部分拡大断面図である。

図１１に示すように、ヒータユニット１０Ｅは、ヒータ１００、第１のプレート２００、第２のプレート３００Ｅ、およびブロック体４００Ｅを含む。第１のプレート２００の溝部２１０の第２の領域２１２において、ブロック体４００Ｅは、ヒータ１００と第２のプレート３００Ｅとの間に配置され、溝部２１０に嵌め込まれている。これにより、第２の領域２１２において、ヒータ１００は、ブロック体４００Ｅによって押圧され、ブロック体４００Ｅおよび溝部２１０の底面と接する。

第２のプレート３００は、表面から窪んだ凹部３４０Ｃを含む。また、ブロック体４００Ｅは、表面から突出した凸部４２０Ｅを含む。第２のプレート３００Ｅの凹部３４０Ｃとブロック体４００Ｅの凸部４２０Ｅとは嵌合することができる。すなわち、ブロック体４００Ｅは、凸部４２０Ｅが凹部３４０Ｃに嵌合されるように第２の領域２１２に配置される。そのため、ヒータユニット１０Ｅでは、第２の領域２１２におけるブロック体４００Ｅの位置合わせを容易に行うことができる。

以上説明したように、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０Ｅは、ヒータ１００および第２のプレート３００Ｅと接するブロック体４００Ｅを含む。そのため、ヒータユニット１０Ｅも、温度均一性および温度制御性に優れる。また、第２のプレート３００Ｅおよびブロック体４００Ｅは、それぞれ、凹部３４０Ｃおよび凸部４２０Ｅを含み、凹部３４０Ｃと凸部４２０Ｅとが嵌合することにより、ブロック体４００Ｅを所定の位置に配置することができる。そのため、ヒータユニット１０Ｅでは、第２の領域２１２におけるブロック体４００Ｅの位置合わせが容易であり、ヒータユニット１０Ｅの製造工程を簡易化することができる。

＜第３実施形態＞
図１２を参照して、ヒータユニット１０～ヒータユニット１０Ｅと異なるヒータユニット１０Ｆの構成について説明する。なお、以下では、ヒータユニット１０Ｆの構成がヒータユニット１０～ヒータユニット１０Ｅの構成と同様であるとき、ヒータユニット１０Ｆの構成の説明を省略する場合がある。

図１２は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０Ｄの模式的な部分拡大断面図である。

図１２に示すように、ヒータユニット１０Ｆは、ヒータ１００、第１のプレート２００、および第２のプレート３００Ｆを含む。第２のプレート３００Ｆには、第１のプレート２００の第２の領域２１２と重畳して、表面の一部が盛り上がった押圧部３５０Ｆ（または表面から突出した凸状の押圧部３５０Ｆ）が設けられている。すなわち、押圧部３５０Ｆは、第２のプレート３００Ｆの部材の一部である。第２の領域２１２において、ヒータ１００は、押圧部３５０Ｆによって押圧され、押圧部３５０Ｆおよび溝部２１０の底面と接している。

押圧部３５０Ｆが設けられた第２のプレート３００Ｆは、上述した第２のプレート３００とブロック体４００とが一体化した構成ということができる。

以上説明したように、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０Ｆは、ヒータ１００と接する押圧部３５０Ｆが設けられた第２のプレート３００Ｆを含む。ヒータ１００からの熱は、押圧部３５０Ｆから第２のプレート３００Ｆに伝導される。そのため、ヒータ１００と第２のプレート３００Ｆとの間に熱溜まりが形成されることがなくなり、ヒータ１００の断線が抑制される。また、端子部１１０の近傍においても、ヒータ１００から第２のプレート３００への熱伝導が向上するため、ヒータユニット１０は、温度均一性および温度制御性に優れる。

第１実施形態に係るヒータユニット１０（実施例）およびブロック体４００を含まないヒータユニット（比較例）について熱伝導解析を行った。熱伝導解析には、ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ（ダッソー システムズ社製）を用いた。

図１３に、実施例の熱伝導解析の結果を示す。また、図１４に、比較例の熱伝導解析の結果を示す。なお、図１３および図１４では、青色から赤色に変化するにつれて（短波長の色から長波長の色になるにつれて）、温度が高くなるように図示されている。

図１３に示すように、熱源（図中の赤色の領域）に接してブロック体４００が設けられていると、ブロック体４００の上方の領域が黄色を示し、ブロック体４００の上方の領域の温度が高くなっていることがわかった。これは、ブロック体４００を介して熱源からの熱がプレートに伝導されているためと考えられる。すなわち、実施例では、プレートへの熱伝導性が向上していることがわかった。

一方、図１４に示すように、ブロック体４００が設けられていないと、熱源からの熱が伝導されず、熱源の上方の領域が青色をし、この領域の温度が上昇しないことがわかった。これは、熱源の周囲の間隙が熱溜まりを形成しているためと考えられる。すなわち、比較例では、プレートへの熱伝導性が低下していることがわかった。

以上の実施例および比較例の結果からわかるように、ヒータユニット１０がブロック体４００を含むことにより、端子部１１０が取り出される第２のプレート３００の貫通孔３１０の近傍においても、ブロック体４００を介して第２のプレート３００に熱を伝導することができる。したがって、ヒータユニット１０は、温度均一性および温度制御性に優れる。

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

また、上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。

１０、１０Ｄ、１０Ｅ：ヒータユニット、 １００、１００Ａ：ヒータ、 １０１、１０１Ａ：非発熱部、 １０２、１０２Ａ：発熱部、 １０３、１０３Ａ：接合部、 １１０：端子部、 １１１、１１１Ａ：非発熱線、 １１２、１１２Ａ：発熱線、 １２０、１２０Ａ：絶縁体、 １３０、１３０Ａ：金属シース、 １４０、１４０Ａ：シール材、 ２００：第１のプレート、 ２１０：溝部、 ２１１：第１の領域、 ２１２：第２の領域、 ３００、３００Ｄ、３００Ｅ：第２のプレート、 ３１０：貫通孔、 ３２０：細孔、 ３３０Ｄ：凸部、 ３４０Ｃ：凹部、 ３５０Ｆ：押圧部、４００、４００Ａ、４００Ｄ、４００Ｅ：ブロック体、 ４１０Ｄ：凹部、 ４２０Ｅ：凸部

Claims (12)

1. ヒータと、
   前記ヒータが配置される溝部を含む第１のプレートと、
   前記溝部を覆い、前記第１のプレートと重畳する第２のプレートと、
   前記ヒータと前記第２のプレートとの間に配置され、前記ヒータおよび前記第２のプレートと接するブロック体と、を含み、
   前記溝部は、
   第１の深さを有する第１の領域と、
   前記第１の深さよりも大きい第２の深さを有する第２の領域と、を含み、
   前記ブロック体は、前記第２の領域に配置される、ヒータユニット。
2. 前記ブロック体は、前記ヒータを押圧している、請求項１に記載のヒータユニット。
3. 前記ブロック体は、前記溝部の湾曲形状に沿って湾曲している、請求項１に記載のヒータユニット。
4. 前記ヒータは、金属シースを含み、
   前記金属シースは、前記ブロック体および前記溝部の底面と接する、請求項１に記載のヒータユニット。
5. 前記金属シースは、前記ブロック体と接する平面部を含む、請求項４に記載のヒータユニット。
6. 前記ヒータは、非発熱線と発熱線とが接合される接合部を含み、
   前記接合部は、前記ブロック体と重畳する、請求項１に記載のヒータユニット。
7. 前記ヒータは、非発熱線と発熱線とが接合される接合部を含み、
   平面視において、前記接合部の位置は、前記ブロック体の端部の位置と略一致する、請求項１に記載のヒータユニット。
8. 前記ブロック体は、前記第２のプレートに設けられた凹部と嵌合する凸部を含む、請求項１に記載のヒータユニット。
9. 前記ブロック体は、前記第２のプレートに設けられた凸部と嵌合する凹部を含む、請求項１に記載のヒータユニット。
10. 前記ブロック体の材質は、前記第２のプレートの材質と同じである、請求項１に記載のヒータユニット。
11. 前記ブロック体は、前記第２のプレートの部材の一部である、請求項１に記載のヒータユニット。
12. 前記第２のプレートには、複数の細孔が設けられている、請求項１に記載のヒータユニット。

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