JP2713794B2 - セラミックヒーター - Google Patents
セラミックヒーターInfo
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- JP2713794B2 JP2713794B2 JP5503090A JP5503090A JP2713794B2 JP 2713794 B2 JP2713794 B2 JP 2713794B2 JP 5503090 A JP5503090 A JP 5503090A JP 5503090 A JP5503090 A JP 5503090A JP 2713794 B2 JP2713794 B2 JP 2713794B2
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- Japan
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- heat generating
- ceramic
- substrate
- ceramic substrate
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- Surface Heating Bodies (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体の製造や、加熱を必要とする製品の
製造に用いられるセラミックヒーターに関するものであ
る。
製造に用いられるセラミックヒーターに関するものであ
る。
（従来の技術） 従来、セラミック基板上に、連続した一筋の発熱体を
縦横に屈曲させて配置し、発熱体の両端にリードを接続
し、この発熱体をジュール加熱して発熱させるセラミッ
クヒーターが知られており、半導体の製造等に用いられ
ている。
縦横に屈曲させて配置し、発熱体の両端にリードを接続
し、この発熱体をジュール加熱して発熱させるセラミッ
クヒーターが知られており、半導体の製造等に用いられ
ている。
（発明が解決しようとする課題） こうしたセラミックヒーターを大面積化し、発熱面積
を大きくして生産性を向上させることが望まれている。
を大きくして生産性を向上させることが望まれている。
しかし、大面積のセラミックヒーターを作製し、発熱
部に通電して高温度にすると、基板内の熱歪応力によっ
て基板が破壊するため、発熱面積の大きな発熱体を基板
上に形成することができなかった。
部に通電して高温度にすると、基板内の熱歪応力によっ
て基板が破壊するため、発熱面積の大きな発熱体を基板
上に形成することができなかった。
本発明の課題は、発熱面積が大きく、かつ高温に加熱
しても基板が破壊しない、信頼性の高いセラミックヒー
ターを提供することである。
しても基板が破壊しない、信頼性の高いセラミックヒー
ターを提供することである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、セラミック基板と；このセラミック基板上
に設けられた複数の発熱部と；この複数の発熱部にそれ
ぞれ接続されたリード部と；少なくとも前記複数の発熱
部の間で前記セラミック基板に設けられた空隙部とを有
することを特徴とするセラミックヒーターに係るもので
ある。
に設けられた複数の発熱部と；この複数の発熱部にそれ
ぞれ接続されたリード部と；少なくとも前記複数の発熱
部の間で前記セラミック基板に設けられた空隙部とを有
することを特徴とするセラミックヒーターに係るもので
ある。
ここで「空隙部」とは、セラミック基板を打ち抜いて
貫通孔を形成した場合と、セラミック基板の表面側から
底部へと向って溝を設け、セラミック基板を打ち抜かず
にセラミック基板の底部側に壁を残し、断面Ｕ字状、Ｖ
字状等の溝を形成した場合とを含む。
貫通孔を形成した場合と、セラミック基板の表面側から
底部へと向って溝を設け、セラミック基板を打ち抜かず
にセラミック基板の底部側に壁を残し、断面Ｕ字状、Ｖ
字状等の溝を形成した場合とを含む。
「前記複数の発熱部の間で空隙部を設ける」とは、セ
ラミック基板上の複数の発熱部の間に存在する領域に空
隙部を設けることを意味し、各発熱部の外周部に沿って
空隙部を設けることが好ましい。
ラミック基板上の複数の発熱部の間に存在する領域に空
隙部を設けることを意味し、各発熱部の外周部に沿って
空隙部を設けることが好ましい。
（実施例） 図面は、本発明の一実施例に係るセラミックヒーター
を示す平面図である。
を示す平面図である。
セラミック基板１上には、複数個（図面においては12
個）の小型の発熱部３が互いに独立して設けられ、各発
熱部３の間は離隔されている。また、各発熱部３の間隙
にはリード２が配線され、各発熱部３の両端にリード２
が接続される。そして、各発熱部３の外周側に沿って、
発熱部３と所定間隔を置いて、平面コの字形の打ち抜き
部がセラミック基板１に設けられている。
個）の小型の発熱部３が互いに独立して設けられ、各発
熱部３の間は離隔されている。また、各発熱部３の間隙
にはリード２が配線され、各発熱部３の両端にリード２
が接続される。そして、各発熱部３の外周側に沿って、
発熱部３と所定間隔を置いて、平面コの字形の打ち抜き
部がセラミック基板１に設けられている。
こうした構成のセラミックヒーターによれば、各発熱
部３に通電して各発熱部３を高温にしたとき、セラミッ
ク基板１の発熱部３に近接した部分が熱膨張しても、こ
の熱膨張が打ち抜き部４によって吸収され、熱歪応力が
緩和される。また各々の小型ヒーター（発熱部３）自体
の温度分布を小さくできる為、小型ヒーター内に発生す
る熱歪に基づく熱応力を小さくできる。従って、各発熱
部３の周囲でセラミック基板１が破壊しない。しかも、
発熱部３自体は小型ヒーターで構成し、この発熱部３を
多数配列することにより、非常に容易に発熱面積の大き
いセラミックヒーターが得られる。
部３に通電して各発熱部３を高温にしたとき、セラミッ
ク基板１の発熱部３に近接した部分が熱膨張しても、こ
の熱膨張が打ち抜き部４によって吸収され、熱歪応力が
緩和される。また各々の小型ヒーター（発熱部３）自体
の温度分布を小さくできる為、小型ヒーター内に発生す
る熱歪に基づく熱応力を小さくできる。従って、各発熱
部３の周囲でセラミック基板１が破壊しない。しかも、
発熱部３自体は小型ヒーターで構成し、この発熱部３を
多数配列することにより、非常に容易に発熱面積の大き
いセラミックヒーターが得られる。
発熱部３と打ち抜き部４との間には一定の間隔を設け
る必要がある。この間隔はできるだけ小さくすることが
望ましいが、0.05〜2mmが好ましく、0.1〜0.5mmが更に
好ましい。これが0.05mm以下であると製造が難しく、2m
m以上であると、小型ヒーターの周辺部と中央部との間
の熱応力が大きくなり、外周部3aの方から破壊が発生す
る。
る必要がある。この間隔はできるだけ小さくすることが
望ましいが、0.05〜2mmが好ましく、0.1〜0.5mmが更に
好ましい。これが0.05mm以下であると製造が難しく、2m
m以上であると、小型ヒーターの周辺部と中央部との間
の熱応力が大きくなり、外周部3aの方から破壊が発生す
る。
各発熱部３のパターンは適宜設計すればよいが、基本
的には発熱部の部分において温度分布が均一になること
が好ましいので、熱の逃散が少ない内周部3bは、外周部
3aよりも発熱量を小さくする必要がある。具体的には、
内周部3bの方の比抵抗を外周部3aの比抵抗よりも小さく
することが考えられ、例えば、このために内周部3bを外
周部3aよりも太く、あるいは厚くする。
的には発熱部の部分において温度分布が均一になること
が好ましいので、熱の逃散が少ない内周部3bは、外周部
3aよりも発熱量を小さくする必要がある。具体的には、
内周部3bの方の比抵抗を外周部3aの比抵抗よりも小さく
することが考えられ、例えば、このために内周部3bを外
周部3aよりも太く、あるいは厚くする。
打ち抜き部４の幅は0.01mm以上とすると好ましく、0.
08〜0.8mmとすると更に好ましい。この幅が大きすぎる
と、面積のロスが大きくなり、ヒーター全体の発熱面積
が小さくなるからである。
08〜0.8mmとすると更に好ましい。この幅が大きすぎる
と、面積のロスが大きくなり、ヒーター全体の発熱面積
が小さくなるからである。
各発熱部３を平面コの字状に形成したが、こうした発
熱部の平面形状も種々変更でき、例えば円形形状とすれ
ば熱歪応力の発生を回避するうえで更に有利である。各
発熱部３の数、配列パターンも適宜変更でき、セラミッ
クヒーター全体の平面形状も変更してよい。
熱部の平面形状も種々変更でき、例えば円形形状とすれ
ば熱歪応力の発生を回避するうえで更に有利である。各
発熱部３の数、配列パターンも適宜変更でき、セラミッ
クヒーター全体の平面形状も変更してよい。
打ち抜き部４をセラミック基板に形成する代りに、断
面Ｕ字状、Ｖ字状等の溝を形成しても、同様の効果が得
られる。
面Ｕ字状、Ｖ字状等の溝を形成しても、同様の効果が得
られる。
この際、溝の深さは0.1mm以上とすると好ましい。
セラミック基板の材質はアルミナ、ジルコニア、ムラ
イト、スピネル、窒化ケイ素、フォルステライト、ベリ
リア、窒化アルミニウム等で良いが、発熱部及びリード
部を基板に対して電気的に絶縁する必要がある。
イト、スピネル、窒化ケイ素、フォルステライト、ベリ
リア、窒化アルミニウム等で良いが、発熱部及びリード
部を基板に対して電気的に絶縁する必要がある。
セラミック基板が絶縁性でない場合は、発熱部を絶縁
物質を介して基板上に形成する。発熱部及びリードは室
温において電気良導体である事が望ましく、Pt,W,Mo,Ni
等の金属が好ましい。また、これらをSiC,MoSi等のセラ
ミックスとしてもよく、更に金属とセラミックスとの混
合物よりなるサーメットとしてもよい。このサーメット
における含有比率は、金属の重量を金属の比重で割った
体積が、セラミックスの重量をセラミックスの比重で割
った体積より大きくなる事が望ましい。
物質を介して基板上に形成する。発熱部及びリードは室
温において電気良導体である事が望ましく、Pt,W,Mo,Ni
等の金属が好ましい。また、これらをSiC,MoSi等のセラ
ミックスとしてもよく、更に金属とセラミックスとの混
合物よりなるサーメットとしてもよい。このサーメット
における含有比率は、金属の重量を金属の比重で割った
体積が、セラミックスの重量をセラミックスの比重で割
った体積より大きくなる事が望ましい。
セラミック基板の厚みは、0.1〜10mmが好ましく、0.1
〜5mmが更に好ましい。また空隙部を前記したように溝
として形成する場合は、基板の厚みは0.2〜30mmが好ま
しい。
〜5mmが更に好ましい。また空隙部を前記したように溝
として形成する場合は、基板の厚みは0.2〜30mmが好ま
しい。
セラミック基板上の金属層の上に、更に基板と同じ材
質あるいはガラスからなる保護層を形成する事が望まし
い。
質あるいはガラスからなる保護層を形成する事が望まし
い。
この保護層の厚みは0.01〜1mmで良いが、発熱効率を
考えると薄い事が望ましい。但し、被加熱物体面での温
度分布を均一にする為には、被加熱物体とセラミックヒ
ーターとの間には熱伝導率の良い物体を適宜設ける事が
望ましいので、この保護層の厚みは0.05〜1mmがよい。
保護層は、前記したように熱伝導率が基板の熱伝導率よ
り良い事が望ましいので、基板を例えばジルコニアと
し、保護層をベリリア、アルミナ、窒化アルミニウム等
にする事が良い。但し、基板と保護層とはほぼ同一の熱
膨張係数とする事が良いので、同一の材質とする事が耐
久性の点では最も良い。
考えると薄い事が望ましい。但し、被加熱物体面での温
度分布を均一にする為には、被加熱物体とセラミックヒ
ーターとの間には熱伝導率の良い物体を適宜設ける事が
望ましいので、この保護層の厚みは0.05〜1mmがよい。
保護層は、前記したように熱伝導率が基板の熱伝導率よ
り良い事が望ましいので、基板を例えばジルコニアと
し、保護層をベリリア、アルミナ、窒化アルミニウム等
にする事が良い。但し、基板と保護層とはほぼ同一の熱
膨張係数とする事が良いので、同一の材質とする事が耐
久性の点では最も良い。
リードの形状は、発熱部が効率良く発熱するように、
抵抗を発熱部に比べて低くする必要があるので、幅広く
する事が良い。リードには、外部の電源に接続させる為
に、リードワイヤを半田等によって固定すれば良いが、
ソケット式でも良い。
抵抗を発熱部に比べて低くする必要があるので、幅広く
する事が良い。リードには、外部の電源に接続させる為
に、リードワイヤを半田等によって固定すれば良いが、
ソケット式でも良い。
リードを基板上に設ける事が良いが、リードを省略
し、直接発熱部にリードワイヤを接続しても良い。
し、直接発熱部にリードワイヤを接続しても良い。
リードを基板上に設ける場合は、リードを発熱部と同
じ材質としても良いが、前記したようにリードの抵抗を
より小さくする事が望ましいので、比抵抗の小さな材料
とする事が望ましい。この場合は、発熱部とリード部と
を別々に形成する事になる。
じ材質としても良いが、前記したようにリードの抵抗を
より小さくする事が望ましいので、比抵抗の小さな材料
とする事が望ましい。この場合は、発熱部とリード部と
を別々に形成する事になる。
セラミック基板は、真空中で使用する場合は真空度を
低下させない様にするため、開気孔率が５％以下の気密
質である必要があるが、必ずしも気孔率がゼロである必
要は無く、一般に発熱部の金属が逃散しない程度の気密
性があれば良い。通常はこの気孔率20％以下であれば、
金属の飛散を防止できる。
低下させない様にするため、開気孔率が５％以下の気密
質である必要があるが、必ずしも気孔率がゼロである必
要は無く、一般に発熱部の金属が逃散しない程度の気密
性があれば良い。通常はこの気孔率20％以下であれば、
金属の飛散を防止できる。
発熱部の数は、３〜1000個として良いが、高温になる
ほど数を増す事が望ましい。また複数の発熱部は電源に
対して並列に接続されることが望ましいが、直列であっ
ても良い。並列であればたとえ１つの発熱部が故障して
も全体の故障に至らないからである。基板と発熱部と保
護層等は一度に焼成する事が望ましいが、各部分を形成
するごとにそれぞれ焼成しても良い。焼成温度は、通常
のセラミックスの焼成温度であれば良く、1000度以上で
良い。この焼成時の雰囲気は、使用する各部の材質によ
って適宜決定できるが、発熱部に使用する金属を貴金属
とし、セラミック材料を酸化物とすれば、大気中で焼成
出来るので製造が簡単になる。
ほど数を増す事が望ましい。また複数の発熱部は電源に
対して並列に接続されることが望ましいが、直列であっ
ても良い。並列であればたとえ１つの発熱部が故障して
も全体の故障に至らないからである。基板と発熱部と保
護層等は一度に焼成する事が望ましいが、各部分を形成
するごとにそれぞれ焼成しても良い。焼成温度は、通常
のセラミックスの焼成温度であれば良く、1000度以上で
良い。この焼成時の雰囲気は、使用する各部の材質によ
って適宜決定できるが、発熱部に使用する金属を貴金属
とし、セラミック材料を酸化物とすれば、大気中で焼成
出来るので製造が簡単になる。
（発明の効果） 本発明に係るセラミックヒーターによれば、少なくと
も複数の発熱部間で、セラミック基板に空隙部が設けら
れているので、各発熱部に通電して各発熱部を高温にし
たとき、セラミック基板の発熱部に近接した部分が熱膨
張しても、この熱膨張が空隙部によって吸収され、熱歪
応力が緩和される。従って、各発熱部の周囲でセラミッ
ク基板が破壊しない。しかも、複数の発熱部を設け、そ
れぞれにリード部を接続しているので、この発熱部の配
列個数を変えることにより、容易に発熱面積の大きいセ
ラミックヒーターが得られる。
も複数の発熱部間で、セラミック基板に空隙部が設けら
れているので、各発熱部に通電して各発熱部を高温にし
たとき、セラミック基板の発熱部に近接した部分が熱膨
張しても、この熱膨張が空隙部によって吸収され、熱歪
応力が緩和される。従って、各発熱部の周囲でセラミッ
ク基板が破壊しない。しかも、複数の発熱部を設け、そ
れぞれにリード部を接続しているので、この発熱部の配
列個数を変えることにより、容易に発熱面積の大きいセ
ラミックヒーターが得られる。
第１図は、本発明の一実施例に係るセラミックヒーター
を示す概略平面図である。 １……セラミック基板、２……リード ３……発熱部、3a……外周部 3b……内周部、４……打ち抜き部
を示す概略平面図である。 １……セラミック基板、２……リード ３……発熱部、3a……外周部 3b……内周部、４……打ち抜き部
Claims (1)
- 【請求項１】セラミック基板と；このセラミック基板上
に設けられた複数の発熱部と；この複数の発熱部にそれ
ぞれ接続されたリード部と；少なくとも前記複数の発熱
部の間で前記セラミック基板に設けられた空隙部とを有
することを特徴とするセラミックヒーター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5503090A JP2713794B2 (ja) | 1990-03-08 | 1990-03-08 | セラミックヒーター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5503090A JP2713794B2 (ja) | 1990-03-08 | 1990-03-08 | セラミックヒーター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03257784A JPH03257784A (ja) | 1991-11-18 |
| JP2713794B2 true JP2713794B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=12987269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5503090A Expired - Fee Related JP2713794B2 (ja) | 1990-03-08 | 1990-03-08 | セラミックヒーター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2713794B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003045617A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-02-14 | Espec Corp | プレートヒータ |
| JP2010243603A (ja) * | 2009-04-01 | 2010-10-28 | Canon Inc | ヒータ及び像加熱装置 |
-
1990
- 1990-03-08 JP JP5503090A patent/JP2713794B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03257784A (ja) | 1991-11-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071031 Year of fee payment: 10 |
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| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081031 Year of fee payment: 11 |
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