JP2939279B2

JP2939279B2 - 面状加熱装置

Info

Publication number: JP2939279B2
Application number: JP34396389A
Authority: JP
Inventors: 仁志塙; 隆三沢
Original assignee: NAGANO KK
Current assignee: NAGANO KK
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1999-08-25
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: JPH03203185A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞この発明は、加熱電流を受けて面状に発熱する面状加
熱装置に関する。

＜従来の技術＞面状加熱装置は、被加熱物を均一に広面積で加熱でき
るので、塗装面の乾燥や半導体基板の熱処理、あるい
は、部屋の暖房などの目的で産業用、家庭用に広く使用
されている。この一例に、半導体基板を急速に加熱し、
冷却する急速加熱装置（フラッシュランプアニーラ）な
ども挙げることができる。

ところで、従来の面状加熱装置は、点状や線状のハロ
ゲンランプを面状に多数配列し、あるいは、ニクロム線
を面内に張り巡らせることにより、本来的には点や線の
熱源を面状に分散配置して疑似的に形成していた。

＜発明が解決しようとする課題＞しかしながら、上記の従来技術によれば、点状や線状
の熱源を分散配置して発熱分布を疑似的に拡げてはいる
ものの、所詮、点熱源や線熱源から放射される熱線は均
一にならず、被加熱物を不均一に加熱して被加熱物に温
度分布を生じさせ、熱歪を加えてしまう問題があった。
また、点や線の熱源は、自己の発熱によりフィラメント
やニクロム線が熱的に変形してしまい、しかも、短時間
で消耗劣化してしまうので、例えば、半導体基板をラン
プ加熱する場合には、熱線の輻射状態が時間とともに変
わってしまい、熱処理の再現性が得られないなどの問題
があった。

この発明は、被加熱物を均等、かつ、安定に面状加熱
することができる加熱装置を提供することを目的とす
る。

＜課題を解決するための手段＞上記目的を達成するために、この発明の面状加熱装置
は、加熱電流を受けて実質的に面状に発熱する炭素質の
面状発熱体と、この面状発熱体から離れて平行に設けら
れた輻射板と、前記面状発熱体及び前記輻射板を覆う石
英容器とで構成してある。

上記面状発熱体は、カーボンや黒鉛により形成するこ
とも可能であるが、機械的な強度に優れた炭素繊維／炭
素複合材料（以下、C/Cという）により形成すると効果
的である。

＜作用＞この発明の構成によれば、面状加熱装置に加熱電流を
加えると、導電性に富んだ炭素質の面状発熱体の全面に
加熱電流が分散して流れ、面状発熱体の全面がジュール
発熱して面全体から熱線を放射し、放射された熱線は、
面状発熱体を包囲する石英容器を透過して被加熱物に均
等に照射する。しかも、金属に比べて熱膨脹率が小さい
炭素質の発熱面や石英容器は、被加熱物を高温に加熱し
ても過度に熱膨脹や収縮をせず被加熱物を安定に加熱す
るように働く。

また、被加熱物に面しない面状発熱体の裏面に設けて
ある輻射板は、被加熱物の加熱に寄与せず無駄に放散さ
れる熱線を面状発熱体に向けて反射し、無駄な熱放散を
防止する働きをする。

なお、上記した面状加熱装置の熱変形や劣化を抑える
理由から、面状発熱体の材質は、高温耐熱性に富み熱膨
張率が小さいC/Cを用いることが好ましい。

＜実施例＞以下、この発明のいくつかの実施例について、図面を
参照して説明する。第１図は、この発明の一実施例の構
成を示す断面図である。

第１図において、面状加熱装置10の概ねの形状は、厚
みが薄い円柱状であり、面状加熱装置10は、面状発熱体
として板状のC/Cから切り出された略々円板状の面発熱
体１と、面発熱体１を包囲する概ねシルクハット状の石
英容器２と、面発熱体１の裏面に間隙をおいて平行に設
けられた輻射板３と、面発熱体１の電極４が貫通するス
テンレス製の円板状の蓋５を備えている。

面発熱体１は、直径が約100mmで厚みが3mmのC/C円板
であり、円板には、幅1mmのスリットが互い違いに切り
込まれ、幅が数mmないし十数mmのジグザグ状の直列な発
熱面が設けられている。そして、面発熱体１は、その両
端に固定された電極４を介して蓋５に取り付けられてい
る。

シルクハット状の石英容器２は、厚みが約2mmの鍔付
きの透明容器であり、その上面は、面発熱体１と平行で
あり、円筒部の内径は概ね150mm、高さは40mmである。
そして、石英容器２は、面発熱体１を内側に納めてかぶ
せるように蓋５に取り付けられている。

面発熱体１の裏面（図示の下面）から5mm程度離れて
平行に配置された輻射板３は、直径が約120mmで板厚が
0.5mmのC/C円板を高さが1mmのスペーサ31で３層に重ね
たものである。

一対の電極４は、各々の一端が面状発熱体１に電気的
に接続され、他端は図示されない電源に接続されてい
る。なお、電極４は、輻射板３とはクリアランスを有し
て絶縁され、蓋５とは絶縁スリーブ51を介して絶縁され
ている。

蓋５の上面には、石英容器２に密接して容器の内側を
密封する真空パッキン52が設けられている。さらに、蓋
５には、面発熱体１の周囲の雰囲気を真空、あるいは、
特定のガス雰囲気に保つための真空排気管53と、電極４
の絶縁スリーブ51と、熱電対54が取り付けられており、
熱電対54の高温接点は面発熱体１に接触している。

この実施例の構成によれば、電源が供給する加熱電流
は、電極４経由で面発熱体１に流れて面発熱体１をジュ
ール発熱させ、面発熱体１の全面から熱線を放射させ
る。そして、面発熱体１の表面（図示では上面）から放
射する熱線は、容器２の石英で覆われた上面を通過し、
面発熱体１に面して石英容器２の外側に配置される被加
熱物（例えば、半導体基板）を均一に面加熱する。一
方、面発熱体１の裏面（図示では下面）から放射する熱
線は、輻射板３により一部が反射されて面発熱体１に戻
り、面発熱体１のジュール発熱を助ける働きをする。さ
らに、輻射板３は、反射しない一部の熱線を吸収して遮
断し、蓋５に熱線が直線照射するのを防ぐので、蓋５は
過度には温度上昇しない。

そして、比較的大きな熱膨脹率を有するステンレスの
蓋５も温度上昇が少なく、僅かしか膨脹しない。また、
炭素質の面状発熱体１や石英容器２は、高温に温度上昇
しても熱膨脹率が小さいので、僅かしか膨脹しない。

その結果、面状加熱装置や面発熱体には熱歪が加わら
ず、被加熱物を繰り返して高温加熱しても、面発熱体が
変形することがない。

なお、石英容器２と蓋５は、面発熱体１を外部から遮
閉するので、炭素質の面発熱体１は、酸化して消耗する
ことが無い。

以上、この発明の一実施例に付いて説明したが、この
発明は、上記実施例の説明に限られず、形状や寸法、材
質を変更できる。例えば、面発熱体に使用できる炭素質
材料はC/Cに限らず、等方性カーボンや、ガラス状カー
ボンでもよい。

また、上記実施例の説明では、面発熱体は、石英容器
とステンレス製の蓋によって密閉されるとしたが、これ
に限られない。例えば、蓋を石英で形成し、石英容器と
溶着して一体容器となし、一体容器の内部に面発熱体を
真空、あるいは、ガス封入することも可能である。この
場合、電極や熱電対は通常のハーメティック封止方法等
によって形成できる。これによれば、面状加熱装置を簡
単な構成で、しかも、薄く形成できる。

＜発明の効果＞この発明によれば、炭素質の面発熱体と輻射板を石英
容器で包囲して面状発熱装置を構成したので、面発熱体
は、その全面から熱線を被加熱物に照射して温度分布や
熱歪を与えることなく均一に被加熱物を加熱でき、しか
も、炭素質の面発熱体は、高温発熱によっても変形する
ことがなく、熱線の面輻射状態を長期間安定に維持でき
る安定な面状加熱装置を提供できるという優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の構成を示す断面図であ
る。１……面状発熱体、２……石英容器３……輻射板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05B 3/14 H05B 3/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱電流を受けて実質的に面状に発熱する
炭素質の面状発熱体と、この面状発熱体から離れて平行に設けられた輻射板と、前記面状発熱体及び前記輻射板を覆う石英容器とを具備したことを特徴とする面状加熱装置。
【請求項２】前記面状発熱体が、炭素繊維／炭素複合材
料によって形成されている請求項（１）記載の面状加熱
装置。