JP4838992B2 - Heater plate and heater plate manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、特に真空容器(真空チャンバ)内で加熱して使用されるシースヒータを内蔵した半導体もしくは液晶ディスプレイ製造用ヒータプレート及びその製造工程で乾燥・予熱などに使用されるヒータプレートとその製造方法に関するものである。上記のほか、例えばPDP,FED,ELDの薄型ディスプレー(FPD)製造装置のヒータプレートとして使用可能である。また、本発明はPTPシート製造用のヒータプレート等にも適用が可能である。 The present invention relates to a heater plate for manufacturing a semiconductor or a liquid crystal display, in particular a sheath heater used by heating in a vacuum vessel (vacuum chamber), a heater plate used for drying / preheating in the manufacturing process, and a manufacturing method therefor It is about. In addition to the above, for example, it can be used as a heater plate in a thin display (FPD) manufacturing apparatus of PDP, FED, ELD. The present invention can also be applied to a heater plate for manufacturing a PTP sheet.
従来から、例えば半導体製造装置や液晶ディスプレイ製造装置等様々な分野において、金属ベースにヒータを内蔵したヒータプレートが使用されている。このようなヒータプレートのヒータとしては、一般にステンレス鋼製のシースヒータが用いられている。また、ヒータプレートの構造には、シースヒータをアルミニウムに鋳込んだもの(鋳込み型)、シースヒータをアルミニウム又はステンレス鋼板で挟み込んでボルトにて締結したもの(ボルト締結型)、シースヒータを挟み込んだ板の外周部を溶接(溶接型)したもの、さらには、真空中又は所定のガス雰囲気下で加圧することにより、シースヒータを挟んだ2部材をろう付け、はんだ付け及び拡散接合(ろう付け、拡散接合型)あるいはシースヒータを挟み込んだ板の接合面の全周に環状溝と環状突出部を形成して鍛圧圧接により接合したもの(鍛圧圧接型)などがある。 Conventionally, in various fields such as a semiconductor manufacturing apparatus and a liquid crystal display manufacturing apparatus, a heater plate having a heater built in a metal base has been used. As a heater of such a heater plate, a stainless steel sheath heater is generally used. The heater plate has a structure in which a sheath heater is cast in aluminum (casting type), a sheath heater is sandwiched between aluminum or stainless steel plates and fastened with bolts (bolt fastening type), and the outer periphery of the plate in which the sheath heater is sandwiched Brazing, soldering and diffusion bonding (brazing, diffusion bonding type) of two parts sandwiching the sheath heater by pressurizing in a vacuum or in a predetermined gas atmosphere by welding parts (welding type) Alternatively, there is a type in which an annular groove and an annular protrusion are formed on the entire circumference of the joining surface of the plates sandwiching the sheath heater and joined by forging pressure welding (forging pressure welding type).
図7にシースヒータ102を内蔵する従来の鋳込み型のヒータプレート101の概略構造を示す。シースヒータ102は発熱体をステンレス鋼製保護パイプ内に通し、絶縁材にて両者間を電気的に絶縁したものである。このパイプ状のシースヒータ102を所定のパターンに曲げ加工し、アルミニウムベースに鋳込み、切削、表面研磨等の加工を施すことによりヒータプレート101が製作される。
FIG. 7 shows a schematic structure of a conventional cast-in
また、図8に従来のボルト締結型ヒータプレート103の概略構造を示す。この構造では金属ベースが上下2分割されており、アルミニウム、ステンレス鋼等からなる下側ベース104に形成された溝104aに上記同様なシースヒータ102を設置し、上側ベース105を密着させ、両者を適所でボルト締結することにより一体化している。
FIG. 8 shows a schematic structure of a conventional bolt fastening
また、図9に従来の溶接型ヒータプレート106の概略構造を示す。この構造でも金属ベースが上下2分割されており、アルミニウム、ステンレス鋼等からなる下側ベース107に形成された溝107aに上記同様なシースヒータ102を設置し、上側ベース108を密着させ、両者をその縁部109のみで溶接することにより一体化している。
FIG. 9 shows a schematic structure of a conventional
また、図10に従来のろう付け、拡散接合型ヒータプレート110の概略構造を示す。この構造でも金属ベースが上下2分割されており、金属からなる下側ベース107と上側ベース108との間に画定した溝107aに上記同様なシースヒータ102を設置し、上側ベース108と下側ベース107の一方又は両方を塑性変形させた状態でその全面に亘りろう付け、はんだ付け及び拡散接合のいずれかにより接合して一体化している。
FIG. 10 shows a schematic structure of a conventional brazing and diffusion bonding
さらに、図11に従来の鍛圧圧接型ヒータプレート111の概略構造を示す。この構造でも金属ベースが上下2分割されており、アルミニウム部材112、113の接合面の全周に四角形又は多角形あるいは円形の環状溝と環状突出部を形成し、鍛圧圧接により締結部114で密閉、金属接合している。
ヒータプレートは、液晶テレビなどの大型化に伴なって、近年は急速な大型化が進展しており、ここ数年で第4世代の730mm×920mm,第5世代の1100mm×1300mmから第6世代の1500×1800mm、第7世代の2100mm×2400mmへと変化しつつある。このようなヒータプレートの大型化に伴ない、特にヒータプレートの長寿命化や製造方法の簡素化によるコストダウンが問題となっている。 In recent years, the size of heater plates has increased rapidly with the increase in size of liquid crystal televisions and the like. In recent years, the fourth generation 730 mm × 920 mm and the fifth generation 1100 mm × 1300 mm to the sixth generation have been developed. 1500 × 1800 mm, and the 7th generation 2100 mm × 2400 mm. Along with such an increase in the size of the heater plate, there is a problem of cost reduction due to a longer life of the heater plate and a simplified manufacturing method.
上記従来技術で説明したヒータプレートの構造のうち、鋳込み型のヒータプレートは、シースヒータがアルミニウム鋳物と密着しているので、ヒータの熱伝導性は良好であるものの、シースヒータの保護パイプに用いられるステンレス鋼、インコネル材などの金属と、金属ベースとしてのアルミニウムとの熱膨張係数が異なることから、高温時にその熱応力によりヒータが変形して、繰り返しの使用により断線したり、場合によってはヒータプレート全体が変形するという問題がある。 Of the heater plate structures described in the above prior art, the cast-in type heater plate is made of stainless steel used for the protective pipe of the sheath heater, although the sheath heater is in close contact with the aluminum casting, so that the heater has good thermal conductivity. Since the thermal expansion coefficients of metals such as steel and Inconel differ from those of aluminum as a metal base, the heater deforms due to its thermal stress at high temperatures and may be disconnected due to repeated use, or in some cases the entire heater plate There is a problem that is deformed.
一方、アルミニウムベースのボルト締結型ヒータプレートは、溝に隙間があり、この隙間が断熱層となってしまうとともに各部が物理的に接しているのみであることから、上下ベースとシースヒータ又はベース同士の密着性が低く、熱伝導性が悪く、場合によっては局部的に昇温してヒータを損傷するという不具合がある。これは、溶接型のヒータプレートにあっても同様である。さらに、溶接型のヒータプレートは溶接による歪みも大きく、形状維持の点でも問題がある。 On the other hand, since the aluminum-based bolt-clamped heater plate has a gap in the groove, and this gap becomes a heat insulation layer and each part is only in physical contact, the upper and lower bases and the sheath heater or between the bases There is a problem that the adhesiveness is low and the thermal conductivity is poor, and in some cases, the temperature is locally raised and the heater is damaged. The same applies to a welded heater plate. Further, the welding type heater plate is greatly distorted by welding, and there is a problem in maintaining the shape.
ろう付け、拡散接合タイプは、真空中又は窒素ガス等の雰囲気中で対向する部材の全面の加圧接合を行なうため、大型の部材を接合することができないとともに、ろう材、はんだ等の接合するための第3の接合用部材を必要とする等の問題がある。 The brazing and diffusion bonding types perform pressure bonding on the entire surface of the opposing members in a vacuum or in an atmosphere such as nitrogen gas, so large-sized members cannot be bonded, and brazing material, solder, etc. can be bonded. Therefore, there is a problem that a third joining member is required.
さらに、鍛圧圧接型のヒータプレートでは、ヒータプレートの大型化に伴ない、2枚の板材の外周部とヒータ部近傍に嵌合用の凹部又は凸部を加工してこれを嵌合させ、鍛圧圧接により接合する特開2000−311932に開示した方法では、300〜500℃間の高温で長時間使用することによりクリープ変形が生じ、外周部とヒータ近傍部やヒータ内側の板中心近傍などに熱応力による変形が生じ、ヒータプレートが使用できなくなる不具合が生じた。 Further, in the forging pressure welding type heater plate, with the increase in size of the heater plate, a recess or projection for fitting is processed in the vicinity of the outer peripheral portion of the two plates and the vicinity of the heater portion, and these are fitted to each other. In the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-311932, the creep deformation occurs when used at a high temperature of 300 to 500 ° C. for a long time, and the thermal stress is applied to the outer periphery and the vicinity of the heater, the vicinity of the center of the plate inside the heater, and the like. Due to the deformation, the heater plate could not be used.
ヒータプレートの大型化に伴なって生じる、上記のヒータプレートの変形の問題と製造コストの増大の問題から、これまでの鍛圧圧接方法を改善する必要が生じた。 Due to the above-described problem of deformation of the heater plate and the problem of increase in manufacturing cost caused by the increase in size of the heater plate, it is necessary to improve the conventional forging and pressure welding method.
本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ヒータプレートの熱応力による変形を防止するとともに、熱伝導性が良く、耐久性の高いヒータプレート及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides a heater plate having high thermal conductivity and high durability, and a method for manufacturing the same, while preventing deformation of the heater plate due to thermal stress. The purpose is to do.
上記課題を解決するための本発明の第1の態様は、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に設けた溝部にシースヒータを収納し、さらに、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材を前記溝部に嵌合し、前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材とを鍛圧圧接により金属接合したヒータプレートであって、前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の断面の形状が長方形を有し前記断面の幅が前記溝部の幅と同一か僅かに大きいことを特徴とするヒータプレートである。 According to a first aspect of the present invention for solving the above problems, a sheath heater is housed in a groove provided in an aluminum or aluminum alloy base member, and a joining aluminum or aluminum alloy member is fitted into the groove, A heater plate in which aluminum for bonding or an aluminum alloy member and the aluminum or aluminum alloy base member are metal-bonded by forging pressure welding, and the shape of the cross section of the aluminum or aluminum alloy member for bonding has a rectangular shape and the width of the cross section The heater plate is characterized in that is equal to or slightly larger than the width of the groove.
本発明の第2の態様は、前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材は、一体の部材からなることを特徴とするヒータプレートである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a heater plate, wherein the joining aluminum or aluminum alloy member is an integral member.
本発明の第3の態様は、前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材は、
前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の平面方向において複数部材からなることを特徴とするヒータプレートである。
In a third aspect of the present invention, the joining aluminum or aluminum alloy member is
A heater plate comprising a plurality of members in a plane direction of the aluminum or aluminum alloy base member.
本発明の第4の態様は、前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材は、
前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の垂直方向において複数部材からなることを特徴とするヒータプレートである。
According to a fourth aspect of the present invention, the bonding aluminum or aluminum alloy member comprises:
A heater plate comprising a plurality of members in a direction perpendicular to the aluminum or aluminum alloy base member.
本発明の第5の態様は、前記シースヒータの配設のレイアウトが、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の互いに直交する2つの中心軸の少なくとも1つに対称であるか、又は中心に対して点対称であることを特徴とするヒータプレートである。 In a fifth aspect of the present invention, the layout of the sheath heater is symmetric with respect to at least one of two central axes orthogonal to each other of the aluminum or aluminum alloy base member, or is point-symmetric with respect to the center. It is a heater plate characterized by being.
本発明の第6の態様は、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材が、板材であることを特徴とする記載のヒータプレートである。 A sixth aspect of the present invention is the heater plate according to the invention, wherein the aluminum or aluminum alloy base member is a plate material.
本発明の第7の態様は、前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の前記シースヒータと接する面の形状が、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の板面に平行な平面か、又は前記シースヒータの外周と同方向の曲率を有する曲面を有することを特徴とするヒータプレートである。 According to a seventh aspect of the present invention, the shape of the surface of the bonding aluminum or aluminum alloy member contacting the sheath heater is a plane parallel to the plate surface of the aluminum or aluminum alloy base member or the same as the outer periphery of the sheath heater. A heater plate having a curved surface having a curvature in a direction.
本発明の第8の態様は、前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材のシースヒータと接する面の部材幅がシースヒータの幅より大きいこと特徴とするヒータプレートである。 An eighth aspect of the present invention is a heater plate characterized in that a member width of a surface of the joining aluminum or aluminum alloy member contacting the sheath heater is larger than a width of the sheath heater.
本発明の第9の態様は、前記シースヒータは、断面が円形又はコーナ部が所定の曲率の曲線からなる略長方形(略正方形も含む)の形状を有するパイプ状のもの、あるいは細幅条をパイプ形状に編んだものであることを特徴とするヒータプレートである。 According to a ninth aspect of the present invention, the sheath heater has a pipe-like shape having a circular cross section or a substantially rectangular shape (including a substantially square shape) whose corner portion is a curve having a predetermined curvature. The heater plate is knitted into a shape.
本発明の第10の態様は、前記シースヒータは、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に設けた溝に複数本配設されているか、又は複数の溝に各1本ずつ配設されていることを特徴とするヒータプレートである。 A tenth aspect of the present invention is characterized in that a plurality of the sheath heaters are disposed in the grooves provided in the aluminum or aluminum alloy base member, or one each in the plurality of grooves. This is a heater plate.
本発明の第11の態様は、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に設けた溝中にシースヒータが複数本配設されている場合において、並列に複数本配設されているかもしくは、溝中に高さ方向に重ねて複数本配設されていることを特徴とするヒータプレートである。 In an eleventh aspect of the present invention, in the case where a plurality of sheath heaters are disposed in the groove provided in the aluminum or aluminum alloy base member, the plurality of sheath heaters are disposed in parallel or the height in the groove. A heater plate, wherein a plurality of heater plates are arranged in a direction.
本発明の第12の態様は、前記シースヒータを収納するヒータプレートが、ヒータのシース部との熱伝導性に優れることを特徴とするヒータプレート。 According to a twelfth aspect of the present invention, the heater plate that houses the sheath heater is excellent in thermal conductivity with the sheath portion of the heater.
本発明の第13の態様は、前記シースヒータを収納するヒータプレートが気密性を有することを特徴とするヒータプレートである。 A thirteenth aspect of the present invention is a heater plate characterized in that a heater plate that houses the sheath heater has airtightness.
本発明の第14の態様は、前記シースヒータを収納するヒータプレートのシースヒータがさらに高い電気絶縁性を有することを特徴とするヒータプレートである。 A fourteenth aspect of the present invention is a heater plate characterized in that the sheath heater of the heater plate that houses the sheath heater has higher electrical insulation.
本発明の第15の態様は、前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材及び前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材は、JIS1050、1100、3003、3004、5005、5052、6063、6061、7003、7N01のいずれかの合金からなることを特徴とするヒータプレートである。 According to a fifteenth aspect of the present invention, the bonding aluminum or aluminum alloy member and the aluminum or aluminum alloy base member are any one of JIS1050, 1100, 3003, 3004, 5005, 5052, 6063, 6061, 7003, and 7N01. A heater plate made of an alloy.
本発明の第16の態様は、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に前記溝部を加工し、前記溝部に前記シースヒータを収納し、さらに前記シースヒータの上に前記接合用アルミニウム又はアルミニウム部材を収納し、前記接合用アルミニウム又はアルミニウム部材と前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材とを鍛圧圧接により金属固相接合するヒータプレートの製造方法であって、前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材には前記断面の形状が長方形であって前記断面の幅が前記溝部の幅と同一か大きい部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 In a sixteenth aspect of the present invention, the groove portion is processed in the aluminum or aluminum alloy base member, the sheath heater is stored in the groove portion, and the bonding aluminum or aluminum member is stored on the sheath heater. A method for manufacturing a heater plate for solid-phase metal bonding of aluminum or an aluminum member for joining and the aluminum or aluminum alloy base member by forging pressure welding, wherein the shape of the cross section of the joining aluminum or aluminum alloy member is rectangular. A method of manufacturing a heater plate, characterized in that metal bonding is performed by forging pressure welding using a member having a cross-sectional width equal to or larger than the width of the groove.
本発明の第17の態様は、前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の高さから前記シースヒータの高さを引いた有効高さが、前記溝部の深さと等しいか若しくはより大きい部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 According to a seventeenth aspect of the present invention, the effective height obtained by subtracting the height of the sheath heater from the height of the joining aluminum or aluminum alloy member is equal to or greater than the depth of the groove portion, and forging pressure welding is used. It is a manufacturing method of a heater plate characterized by carrying out metal joining by.
本発明の第18の態様は、前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の前記断面の幅に対する高さの比が、1以上4以下であることを特徴するヒータプレートの製造方法である。 An eighteenth aspect of the present invention is the method for manufacturing a heater plate, wherein a ratio of a height to a width of the cross section of the joining aluminum or aluminum alloy member is 1 or more and 4 or less.
本発明の第19の態様は、前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材として1つ又は複数からなる部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 A nineteenth aspect of the present invention is a method for manufacturing a heater plate, characterized in that metal bonding is performed by forging pressure welding using one or more members as the bonding aluminum or aluminum alloy member.
本発明の第20の態様は、前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材には、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の平面方向に複数に分割されているか、あるいは前記断面方向に複数に分割されている部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 According to a twentieth aspect of the present invention, the joining aluminum or aluminum alloy member is divided into a plurality in the plane direction of the aluminum or aluminum alloy base member, or a member divided into a plurality in the cross-sectional direction. It is a manufacturing method of a heater plate characterized by carrying out metal joining by forging pressure welding using.
本発明の第21の態様は、前記複数の接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材を、順次鍛圧圧接することを特徴とする請求項17に記載のヒータプレートの製造方法である。 A twenty-first aspect of the present invention is the method of manufacturing a heater plate according to claim 17, wherein the plurality of joining aluminum or aluminum alloy members are sequentially subjected to forging pressure welding.
本発明の第22の態様は、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に板材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 A twenty-second aspect of the present invention is a method for manufacturing a heater plate, characterized in that a metal material is joined to the aluminum or aluminum alloy base member by forging pressure welding using a plate material.
本発明の第23の態様は、前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材には、前記シースヒータと接する面の形状が前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の板面に平行な平面か又はシースヒータの外周と同方向の曲率を有する曲面を有する部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 According to a twenty-third aspect of the present invention, in the joining aluminum or aluminum alloy member, the shape of the surface in contact with the sheath heater is a plane parallel to the plate surface of the aluminum or aluminum alloy base member or the same direction as the outer periphery of the sheath heater. A method for manufacturing a heater plate, characterized in that metal bonding is performed by forging pressure welding using a member having a curved surface having a curvature of 5 mm.
本発明の第24の態様は、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材及び前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材として、JIS1050、1100、3003、3004、5005、5052、6063、6061、7003、7N01のいずれかの合金からなる部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 According to a twenty-fourth aspect of the present invention, any one of JIS1050, 1100, 3003, 3004, 5005, 5052, 6063, 6061, 7003, and 7N01 is used as the aluminum or aluminum alloy base member and the joining aluminum or aluminum alloy member. A method of manufacturing a heater plate, characterized in that metal bonding is performed by forging pressure welding using a member made of an alloy.
本発明の第25の態様は、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材と前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の鍛圧圧接を、250℃から500℃の範囲で行うことを特徴とするヒータプレートの製造方法である。 According to a twenty-fifth aspect of the present invention, there is provided a heater plate manufacturing method, wherein the forging pressure welding of the aluminum or aluminum alloy base member and the joining aluminum or aluminum alloy member is performed in a range of 250 ° C to 500 ° C. is there.
本発明の第26の態様は、請求項25に記載のヒータプレートの製造方法を用いたヒータプレートの変形防止方法である。 A twenty-sixth aspect of the present invention is a heater plate deformation preventing method using the heater plate manufacturing method according to the twenty-fifth aspect.
本発明の第27の態様は、請求項26に記載の方法で鍛圧圧接することによるヒータプレートに対する接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材とアルミニウム又はアルミニウム合金基部材の密着性向上方法である。 According to a twenty-seventh aspect of the present invention, there is provided a method for improving the adhesion between an aluminum or aluminum alloy member for joining to a heater plate and an aluminum or aluminum alloy base member by forging pressure welding by the method according to claim 26.
本発明の第28の態様は、請求項27に記載のヒータプレートに対する接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の密着性向上方法を用いたヒータ寿命の向上方法である。 According to a twenty-eighth aspect of the present invention, there is provided a method for improving the life of a heater using the method for improving the adhesion of a bonding aluminum or aluminum alloy member to a heater plate according to the twenty-seventh aspect.
本発明によれば、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に設けられた溝部にシースヒータと接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材を収納し、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材とアルミニウム又はアルミニウム合金基部材とを鍛圧圧接により金属接合させることにより、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材とシースヒータとの間で高度な機密性を維持することができ、さらに高い電気絶縁性を確保できるという効果がある。 According to the present invention, the sheath heater and the joining aluminum or aluminum alloy member are accommodated in the groove provided in the aluminum or aluminum alloy base member, and the joining aluminum or aluminum alloy member and the aluminum or aluminum alloy base member are joined by forging pressure welding. By metal bonding, a high level of confidentiality can be maintained between the aluminum or aluminum alloy base member and the sheath heater, and higher electrical insulation can be ensured.
また本発明によれば、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材とアルミニウム又はアルミニウム合金基部材とを鍛圧圧接により行う金属接合を、ヒータプレートが使用される加熱領域の温度近傍で行うことにより、ヒータプレートの使用温度域におけるアルミニウム又はアルミニウム合金基部材と内部ヒータのシース材との線膨張差による応力を軽減することができ、シースヒータの変形や破損、ヒータプレートの変形等が回避できる。同時に、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材とアルミニウム又はアルミニウム合金基部材の密着性や熱伝導性も改善できる。 In addition, according to the present invention, by performing metal joining in which the joining aluminum or aluminum alloy member and the aluminum or aluminum alloy base member are forged by pressure welding in the vicinity of the temperature of the heating region in which the heater plate is used, Stress due to the difference in linear expansion between the aluminum or aluminum alloy base member and the sheath material of the internal heater in the operating temperature range can be reduced, and deformation or breakage of the sheath heater, deformation of the heater plate, or the like can be avoided. At the same time, the adhesion and thermal conductivity between the joining aluminum or aluminum alloy member and the aluminum or aluminum alloy base member can be improved.
本発明の内部にシースヒータを配設したヒータプレートは、金属部材にシースヒータを密着させたもので、シースヒータの発熱がヒータプレートの金属部材に伝えられる。また、シースヒータはヒータプレートを均一な温度に加熱するようにヒータプレートの内部に配設されているものである。例えば、シースヒータを蛇行、渦巻状等に配設してヒータプレートが均一な温度に加熱されるようにしている。またシースヒータは、ステンレス鋼例えばSUS304、ニッケル合金例えばインコロイ、チタンのシース材(パイプ)の中に電熱線と絶縁材が封入されているものである。 The heater plate in which the sheath heater is disposed in the present invention is a member in which the sheath heater is brought into close contact with the metal member, and heat generated by the sheath heater is transmitted to the metal member of the heater plate. The sheath heater is disposed inside the heater plate so as to heat the heater plate to a uniform temperature. For example, the sheath heater is arranged in a meandering shape or a spiral shape so that the heater plate is heated to a uniform temperature. In addition, the sheath heater is one in which a heating wire and an insulating material are enclosed in a sheath material (pipe) of stainless steel such as SUS304, nickel alloy such as incoloy, or titanium.
本発明により製造される内部にシースヒータを配設したヒータプレートは、半導体や液晶の製造装置の真空容器(真空チャンバー)内でヒータプレートとして用いられるものである。図12に、内部にシースヒータを配設したヒータプレートの使用例を示す。図12は化学的気相成長(CVD)処理装置であり、真空チャンバー122内にシースヒータ123を配設したヒータプレート121が支持部材124により設けられている。ヒータプレート121には基板125が載置される。また真空チャンバー122内には、CVD処理のためのガス供給部126が設けられており、供給口127よりガスを供給して化学的気相成長により基板125に成膜するものである。
A heater plate in which a sheathed heater is disposed according to the present invention is used as a heater plate in a vacuum container (vacuum chamber) of a semiconductor or liquid crystal manufacturing apparatus. FIG. 12 shows an example of using a heater plate in which a sheath heater is disposed. FIG. 12 shows a chemical vapor deposition (CVD) processing apparatus. A heater plate 121 having a sheath heater 123 disposed in a vacuum chamber 122 is provided by a
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係るシースヒータの断面図である。図1において、ヒータプレート1は、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2に内部部品としてシースヒータ3が収納され、その上を接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4で密封された構造を持つ。ヒータプレート1の平面図を図2に、また図2のA-A’における断面図を図3に示す。アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2には、シースヒータ3と接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4を収納する溝部5が設けられている。アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2は、肉厚の部材であっても良いが、実用的には板材の方が好ましい。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a sheath heater according to this embodiment. In FIG. 1, a
溝部5にシースヒータ3を収納した後に、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4を収納し、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2と接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4とを鍛圧圧接している。図3は、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に設けた溝にシースヒータを収納して、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材を前記溝部に嵌合して、前記接合用部材と前記基部材を鍛圧圧接により接合した結果を示す。この図のように、鍛圧圧接により、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4とアルミニウム又はアルミニウム合金基部材2の溝部5とシースヒータ3が相互に密着している。
After housing the
本発明の接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4は、断面形状が図3に示すように長方形となっており、図3(b)に示す通り、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4の断面の幅w1がアルミニウム又はアルミニウム合金基部材2に設けられた溝部5の幅w2と同一か大きいのが特徴である。また、図3(b)に示す高さhと幅w1の比率は、接合用部材の座屈変形等を考慮すると、1以上4以下程度であるのが望ましい。鍛圧圧接時の基部材溝部の側面から受ける抵抗などを考慮すると、1以上3以下が特に望ましい。尚、1以下でも接合は可能であるが、鍛圧圧接部のヒータプレート使用中の熱変形や接合部強度などを考慮すると1以上が好ましいため、ここでは下限値として1以上とした。ここで、接合用部材の形状に関しては、接合用部材の先端近傍の部材幅を溝幅より狭くする加工した2つの長方形を重ねた形状や極僅かにトリミングし接合用部材も本発明の範囲に含まれるものとする。また、前記基部材の溝部体積からシースヒータの体積を引いた残りの有効体積より、前記接合用部材の体積が大きい必要がある。前記接合用部材の長さは、溝部を完全に埋めるのに必要な体積を確保するのに必要な長さと同等か少し長い必要がある。
The bonding aluminum or
この理由は、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4の断面の幅w1がアルミニウム又はアルミニウム合金基部材2に設けられた溝部5の幅w2と同一か僅かに大きいことにより、前記接合用部材4が溝部を広げながら塑性変形するので、前記接合用部材と前記基部材の間の鍛圧圧接により金属接合できる。具体的には、10φのシースヒータを用いた場合に、基部材の溝幅を11mmに、前記接合用部材は、部材幅12mm程度のものを用いれば良い。つまり、前記接合用部材が前記基部材に嵌合するときに、溝壁から圧縮応力を受けつつ塑性変形するように、僅かに接合用部材が基部材の溝幅より大きなものを用いればよい。基部材溝部に挿入する接合用部材の溝幅に対する寸法の差は挿入可能な範囲の最大のものまで許容されるが、許容範囲として溝幅より数mm大きい程度と考えられる。図3(b)に示す高さh1と幅w1の比率が1以上4以下であることが望ましく、1以上3以下であることが特に望ましい。
This is because the width w1 of the cross section of the bonding aluminum or
次に、前記基部材の溝部体積からシースヒータの体積を引いた残りの有効体積より、前記接合用部材の体積を大きくし、さらに、前記接合用部材の長さを溝部を完全に埋めるのに必要な体積を確保するのに必要な長さと同等か少し長くする。この理由は、そのようにしないと、前記接合用部材を溝に十分充満させると同時に、前記基部材と完全に金属接合させることができないからである。 Next, the volume of the joining member is made larger than the remaining effective volume obtained by subtracting the volume of the sheath heater from the groove part volume of the base member, and further, the length of the joining member is necessary to completely fill the groove part. The same or a little longer than the length necessary to secure a sufficient volume. This is because otherwise, the joining member is sufficiently filled in the groove, and at the same time, the base member cannot be completely metal-joined.
図2は、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4が一体の部材からなる実施例を示している。これに対し、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材が、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2の平面方向に見て複数部材から構成されている一実施例を図4に示す。従って、必要な場合には接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4を一体でなく、図4に示すように複数に分割して鍛圧圧接することも可能である。
FIG. 2 shows an embodiment in which the joining aluminum or
本発明のヒータプレートは、ヒータプレートの形状が図2に示すような矩形状であってもよいし、また図5に示すような円形状であってもよいが、また、ヒータのレイアウト形状は、互いに直交する2つの中心軸の少なくとも1つに対して対称であるか、又は中心に対して点対称であるのが好ましい。すなわち、図2では中心軸6に対して対象となっており、図5(a)では中心軸51に対して対称となっているのがよい。また、図5(b)では中心53に対して点対称になっているのが好ましい。また、図5(b)では中心53に対して点対称になっているのが好ましい。特に図示しないが、図2、図5(a)、図5(b)のレイアウトと同様のレイアウトで、基材部の溝中に、2本ヒータを並列に並べることも可能であるし、あるいは溝の深さ方向に2本以上並列に並べることも可能である。このように、複数本のヒータを前記基部材の溝中に収納してヒータプレートを構成することができる。あるいは複数本のヒータを複数の溝に各1本ずつ配設してヒータプレートを構成することも可能である。
The heater plate of the present invention may have a rectangular shape as shown in FIG. 2 or a circular shape as shown in FIG. Preferably, it is symmetric with respect to at least one of two central axes orthogonal to each other, or is point-symmetric with respect to the center. That is, in FIG. 2, it is a target with respect to the
図3に示した接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4の断面形状において、シースヒータ3と直接接する面の形状はアルミニウム又はアルミニウム合金基部材2の板面に平行な平面を有するか、又はシースヒータ3の外周と同方向の曲率を有する局面であるのが好ましい。シースヒータ3と直接接する面がシースヒータ3の外周と同方向の曲率を有する接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4の例を図6(a)に示す。シースヒータ3と直接接する面31をこのような形状とすることにより、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2および接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4とシースヒータ3のシース部との接合が隙間なく行え、高い気密性と優れた熱伝導性が得られる。さらに、シース部の健全性を高めることで内部の絶縁材が保護され、高い電気絶縁性が維持される。図6(b)は、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4のシースヒータと接する面の断面形状がシースヒータと同方向の曲率を有しているが、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4の部材幅がシースヒータ幅Xより大きい場合を示す。このように、接合用部材幅を大きくすることで、ヒータ断面の外周側部への材料流入が確保され、シースヒータと接合用部材との密着性が改善される。図6(c)に接合用部材幅が基部材の板面に平行な場合を示すが、このように接合用部材幅をシースヒータ幅Xより大きくすることは、接合用部材の最下部が基部材の板面に平行な場合には、シースヒータと接する面がシースヒータと同方向の曲率を有している場合に比べ、ヒータ断面の外周側部への材料流入の点では、特に有効である。ここで、接合用部材幅を大きくした場合は、基部材幅も接合用部材幅の拡大量に応じて、大きくすることは言うまでもない。
In the cross-sectional shape of the bonding aluminum or
本発明のヒータプレートのアルミニウム又はアルミニウム合金基部材2および接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4には、JIS1050、1100、3003、3004、5005、5052、6063、6061、7003、7N01のいずれかの合金を用いることができる。
For the aluminum or aluminum
本発明のヒータプレートの別の実施例として、シースヒータ3の断面形状が円形又はコーナ部が所定の曲率の曲線からなる略長方形(略正方形も含む)からなるパイプ状又は、細幅条をパイプ形状に編んだものとすることができる。
つぎに、ヒータプレートの製造方法について説明する。
As another embodiment of the heater plate of the present invention, the
Next, a method for manufacturing the heater plate will be described.
本発明のヒータプレート1は、内部部品であるシースヒータ3と接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4とを挿入するための溝部5をアルミニウム又はアルミニウム合金基部材2にあらかじめ配設し、溝部5にシースヒータ3を収納した後に、その上から溝部5の空間を埋める接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4を挿入する。さらに鍛圧圧接により、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4とアルミニウム又はアルミニウム合金基部材2とを金属接合させることによりヒータプレートを製造する。ここで、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材は、アルミニウム合金板材であってよい。
In the
本発明のヒータプレートの製造方法では、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4は前述の通り断面形状が長方形で、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4の断面の幅w1がアルミニウム又はアルミニウム合金基部材2に設けられた溝部5の幅w2と同一か大きいのが好ましい。これにより、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2の溝部5の側面と接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4の側面との間を隙間なく鍛圧圧接できる。
In the heater plate manufacturing method of the present invention, the joining aluminum or
本発明のヒータプレートの製造方法では、図3に示す接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4の高さh1は、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2の溝部5の深さh2からシースヒータの幅の大きさを引いた値より大きいのが好ましく、鍛圧圧接により接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4の底面とシースヒータとの間の一層気密性を高めることができる。
また本発明のヒータプレート1の製造方法では、本発明の接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4は、高さhと幅w1の比率が1以上4以下、特に好ましくは1以上3以下が特に好ましい。
In the heater plate manufacturing method of the present invention, the height h1 of the bonding aluminum or
Moreover, in the manufacturing method of the
本発明のヒータプレートの製造方法においては、前処理として表面を洗浄することが望ましい。例えばアルミニウム又はアルミニウム合金部材の場合は、(1)硝酸で表面の油取り、(2)水洗、(3)苛性処理(アルカリ溶液によるエッチング)、(4)水洗、(5)硝酸での洗浄、(6)水洗、(7)湯洗等の工程を適宜組み合わせて表面を洗浄するのが好ましい。この理由は、鍛圧圧接前の表面を清浄にすることにより、接合性が向上するためである。 In the heater plate manufacturing method of the present invention, it is desirable to clean the surface as a pretreatment. For example, in the case of aluminum or aluminum alloy members, (1) oil removal of the surface with nitric acid, (2) washing with water, (3) caustic treatment (etching with an alkaline solution), (4) washing with water, (5) washing with nitric acid, It is preferable to wash the surface by appropriately combining the steps of (6) washing with water and (7) washing with hot water. This is because the bondability is improved by cleaning the surface before forging pressure welding.
また、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2と接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4とを鍛圧圧接した後の仕上げとして、切削、研磨、アルマイトおよびショットブラストを行うのが望ましい。ここで、鍛接後、切削を行なうことから、接合用部材を基部材溝部の有効体積より過剰に鍛圧圧接時に押し込むことにより生じる鍛圧圧接後のヒータプレート押圧面の圧接部近傍の変形は、切削、研磨加工等により除去可能である。
In addition, it is desirable to perform cutting, polishing, anodizing, and shot blasting as finishing after the aluminum or aluminum
アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2と接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4とを圧接する際の鍛圧温度は、250〜500℃の温度範囲で金属接合されるが、好ましくは300〜450℃の範囲が適切であり、さらには350〜420℃が好適である。鍛圧圧接によるメリットは、溶接法と比べると接合用部材が一体の場合には、非常に短時間で接合できる。
The forging pressure temperature when the aluminum or aluminum
鍛圧後自然冷却されて常温になると、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材とステンレス鋼のシースヒータとの収縮差により応力が生じるが、常温ではアルミニウム又はアルミニウム合金基部材の耐力は大きいのでヒータプレートが変形することはない。またシースヒータのステンレス鋼の強度も高いので、シースヒータの変形や破損も起こることはない。400℃近辺で鍛圧されたヒータプレートが使用温度領域である400℃近辺に加熱されるということは、鍛圧されたときの状態の戻ることになり、アルミニウム部材とステンレス鋼のシース材との間の応力は極めて小さくなり、ヒータプレートの変形、シース材の変形や破損が生じる恐れが無くなる。 When natural cooling is performed after forging and the temperature reaches room temperature, stress is generated due to the shrinkage difference between the aluminum or aluminum alloy base member and the stainless steel sheath heater, but the heater plate deforms at room temperature because the proof stress of the aluminum or aluminum alloy base member is large. There is no. Further, since the strength of the stainless steel of the sheath heater is high, the sheath heater does not deform or break. When the heater plate forged at around 400 ° C. is heated to around 400 ° C., which is the operating temperature range, the state when it is forged is restored, and between the aluminum member and the stainless steel sheath material. The stress becomes extremely small, and there is no possibility that the heater plate is deformed or the sheath material is deformed or broken.
本発明のヒータプレート1の製造方法では、基部材2および接合用部材4に用いるアルミニウム又はアルミニウム合金は、JIS1050、1100、3003、3004、5005、5052、6063、6061、7003、7N01のいずれかを選択することができる。アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2は、材質、製法については特定しないが、耐リーク性を考慮すると内部欠陥の少ない圧延板、鍛造品を素材とするのが望ましい。また、洗浄ガスに対する耐食性の観点からは、アルミ材質は純度99.5%以上のJIS1050が最も望ましいが、ヒータプレートの大型化に伴ないクリープ変形防止の点では、1100、6061等より高強度の合金が使用されるようになりつつあるが、上記のいずれのアルミニウム又はアルミニウム合金も用いることができる。その他、マグネシウム含有量が少ない5005、5052等のAl−Mg合金も圧接性を満足し、金属接合が確保できる組成範囲においては用いることができる。
In the manufacturing method of the
アルミニウム又はアルミニウム合金の基部材2および接合用部材4が同一材料の場合には、鍛圧圧接時の変形により部材同士が圧接し物理的に金属接合し易い。またアルミニウム又はアルミニウム合金の基部材2および接合用部材4が異種の材料であっても、鍛圧圧接時の両部材の塑性変形により部材同士が圧接し物理的に金属接合するものであり、例えば、JIS1000系のアルミニウム材とJIS3000系のアルミニウム材の異なる材料同士であっても鍛圧圧接により物理的に金属接合する。
When the aluminum or aluminum
溝部5を埋める接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4が、図3に示すようにアルミニウム又はアルミニウム合金基部材2の平面方向に複数の部材に分割されている場合には、分割された前記部材を同時に鍛圧することも、あるいは順次鍛圧していくことも可能である。分割された前記部材を順次鍛圧する場合には、1度に鍛圧する部位の範囲が減少することから、より小さなプレス機を用いても鍛圧が可能である。
When the bonding aluminum or
この場合複数の接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材は、ヒータ配設方向の長さとして部材上面が部材下面より長く、接合用部材の端面がテーパ形状をなすものとし、且つ接合用部材上面の長さを基部材のヒータ埋設用溝長さより長くすることにより、複数部材が相互に圧力を及ぼしつつ塑性変形しながら鍛圧圧接されるため、複数部材の境界の鍛圧圧接時の接合性が十分確保できる。接合用部材と基部材の接合は、鍛圧圧接のみで行なうことが製造工程の簡素化のためには、望ましいが、複数の接合用部材の境界を電子ビーム溶接やロウ付けなどで接合することにより、複数の接合用部材の長さが基部材の溝長さより短いものを用いることもできる。 In this case, a plurality of joining aluminum or aluminum alloy members have a length in the heater arrangement direction in which the upper surface of the member is longer than the lower surface of the member, the end surface of the joining member has a tapered shape, and the length of the upper surface of the joining member By making the length longer than the heater embedding groove length of the base member, a plurality of members are subjected to forging pressure welding while plastically deforming while exerting pressure on each other, so that sufficient joining at the time of forging pressure welding at the boundary of the plurality of members can be ensured. Although it is desirable to join the joining member and the base member only by forging pressure welding in order to simplify the manufacturing process, by joining the boundaries of a plurality of joining members by electron beam welding or brazing, etc. In addition, it is possible to use a plurality of joining members whose length is shorter than the groove length of the base member.
本発明のヒータプレート1の製造方法において、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材4のシースヒータ3と接触する面が、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2の板面に平行な平面を有するか又はシースヒータ3の外周と同方向の曲率を有する局面であることが望ましい。
In the method for manufacturing the
上述した本発明のヒータプレートの製造方法により、アルミニウム又はアルミニウム合金基部材2とシースヒータ3との密着性が高められることから、シースヒータ3からアルミニウム又はアルミニウム合金基部材2への熱伝導性が大幅に高められることから、シースヒータ3の寿命を向上させることができる。また、本発明のヒータプレート1の製造方法では、使用温度領域である400℃近辺で鍛圧が行われることから、使用時のアルミニウム部材とステンレス鋼のシース材との間の応力は極めて小さくなり、ヒータプレートに歪み等が生じることもなく長期間に亘って使用することができる。
With the above-described heater plate manufacturing method of the present invention, the adhesion between the aluminum or aluminum
本発明では、2枚のアルミニウム又はアルミニウム合金を鍛圧により金属接合させるのではなく、シースヒータを埋め込んだ部分のみを鍛圧圧接することから、ヒータプレートの熱応力による変形を防止することができる。従って、ヒータプレートが大型化しても、本発明によればシースヒータの近傍のみを押圧して鍛圧圧接することから、従来の板全体を押圧して接合する場合に比べて鍛造プレスのパワーを小さくでき、またプレス機の材料押圧部の面積も小さくできることから、プレス機の大型化を回避でき、さらには2枚の板材を鍛圧圧接する場合よりも加工の手間を減らすことができる。 In the present invention, since the two aluminum or aluminum alloys are not metal-bonded by forging pressure, only the portion in which the sheath heater is embedded is forged and pressure-welded, so that deformation of the heater plate due to thermal stress can be prevented. Therefore, even if the heater plate is enlarged, according to the present invention, only the vicinity of the sheath heater is pressed and forging pressure welding is performed, so that the power of the forging press can be reduced as compared with the case where the entire plate is pressed and joined. Further, since the area of the material pressing portion of the press machine can be reduced, the press machine can be prevented from being enlarged, and further, the labor of processing can be reduced as compared with the case where the two plate members are forged and pressed.
本鍛接技術は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成したが、本発明のように、接合用部材とシースヒータを収納した金属基部材を鍛圧圧接により接合でき熱伝導性が高い材料であればアルミニウム又はアルミニウム合金に限らず、いかなる金属材料でも良く、ヒータ寿命を考えると熱膨張係数が大きい材料であればさらに望ましい。そのような材料としては、銅又は銅合金がある。銅又は銅合金を用いても同様のヒータプレートが得られる。 The forging technique is made of aluminum or an aluminum alloy. However, as in the present invention, aluminum or an aluminum alloy can be used as long as it is a material that can join the joining member and the metal base member containing the sheath heater by forging pressure welding and has high thermal conductivity. However, any metal material may be used, and a material having a large thermal expansion coefficient is more preferable in consideration of the heater life. Such materials include copper or copper alloys. A similar heater plate can be obtained using copper or a copper alloy.
1、101,103,106,110,111、121…ヒータプレート
2…アルミニウム又はアルミニウム合金基部材
3、102、123…シースヒータ
4…接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材
5…溝部
6,7、51,52…中心軸
31…シースヒータと直接接する面
53…中心
104、107…下側ベース
104a、107a…溝
105、108…上側ベース
109…縁部
112,113…アルミニウム部材
114…締結部
122…チャンバー
124…支持部材
125…基板
126…ガス供給部
127…供給口
DESCRIPTION OF
Claims (26)
さらに、接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材を前記溝部に嵌合し、
前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材と前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材とを鍛圧圧接により金属接合したヒータプレートであって、
前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材の断面の形状が長方形を有し前記断面の幅が前記溝部の幅と同一か僅かに大きく、
前記シースヒータは、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材に設けた溝中に高さ方向に重ねて複数本配設されていることを特徴とするヒータプレート。 The sheath heater is housed in the groove provided in the aluminum or aluminum alloy base member,
Furthermore, the aluminum or aluminum alloy member for joining is fitted into the groove,
A heater plate in which the bonding aluminum or aluminum alloy member and the aluminum or aluminum alloy base member are metal-bonded by forging pressure welding,
The width of the cross-sectional shape of the cross section of the bonding aluminum or aluminum alloy member has a rectangular large active slightly or equal to the width of the groove,
A plurality of the sheath heaters are arranged in a height direction in a groove provided in the aluminum or aluminum alloy base member .
一体の部材からなることを特徴とする請求項1に記載のヒータプレート。 The joining aluminum or aluminum alloy member is
The heater plate according to claim 1, comprising a single member.
前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の平面方向において複数部材からなることを特徴とする請求項1に記載のヒータプレート。 The joining aluminum or aluminum alloy member is
The heater plate according to claim 1, comprising a plurality of members in a plane direction of the aluminum or aluminum alloy base member.
前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の垂直方向において複数部材からなることを特徴とする請求項1に記載のヒータプレート。 The joining aluminum or aluminum alloy member is
The heater plate according to claim 1, comprising a plurality of members in a direction perpendicular to the aluminum or aluminum alloy base member.
前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の互いに直交する2つの中心軸の少なくとも1つに対称であるか、
又は中心に対して点対称であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のヒータプレート。 The layout of the sheath heater is
Symmetric with respect to at least one of two orthogonal central axes of the aluminum or aluminum alloy base member,
The heater plate according to claim 1, wherein the heater plate is point-symmetric with respect to the center.
前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の板面に平行な平面か、
又は前記シースヒータの外周と同方向の曲率を有する曲面を有することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のヒータプレート。 The shape of the surface in contact with the sheath heater of the joining aluminum or aluminum alloy member,
A plane parallel to the plate surface of the aluminum or aluminum alloy base member,
Alternatively, the heater plate according to any one of claims 1 to 6, wherein the heater plate has a curved surface having a curvature in the same direction as the outer periphery of the sheath heater.
断面が円形又はコーナ部が所定の曲率の曲線からなる略長方形(略正方形も含む)の形状を有するパイプ状のもの、
あるいは細幅条をパイプ形状に編んだものであることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のヒータプレート。 The sheath heater is
A pipe-like one having a circular cross section or a substantially rectangular shape (including a substantially square shape) in which a corner portion is a curve having a predetermined curvature;
Alternatively, the heater plate according to any one of claims 1 to 8, wherein the narrow strip is knitted into a pipe shape.
JIS1050、1100、3003、3004、5005、5052、6063、6061、7003、7N01のいずれかの合金からなることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか1項に記載のヒータプレート。 The joining aluminum or aluminum alloy member and the aluminum or aluminum alloy base member are:
The heater plate according to any one of claims 1 to 12 , wherein the heater plate is made of any one of JIS 1050, 1100, 3003, 3004, 5005, 5052, 6063, 6061, 7003, and 7N01.
前記溝部にシースヒータを高さ方向に重ねて複数本配設して収納し、
さらにシースヒータの上に接合用アルミニウム又はアルミニウム部材を収納し、
前記接合用アルミニウム又はアルミニウム部材と前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材とを鍛圧圧接により金属固相接合するヒータプレートの製造方法であって、
前記接合用アルミニウム又はアルミニウム合金部材には断面の形状が長方形であって当該断面の幅が前記溝部の幅と同一か大きい部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とするヒータプレートの製造方法。 Machining a groove in the A aluminum or aluminum alloy base member,
Then stored plurality of arranged overlapping the sheet Suhita in the height direction in the groove,
Furthermore, aluminum for joining or an aluminum member is stored on the sheath heater,
A method for manufacturing a heater plate for solid-phase metal bonding of the bonding aluminum or aluminum member and the aluminum or aluminum alloy base member by forging pressure welding,
Manufacturing of a heater plate, characterized in that the joining aluminum or aluminum alloy member is metal-bonded by forging pressure welding using a member having a rectangular cross-sectional shape and a cross-sectional width equal to or larger than the groove width. Method.
あるいは前記断面方向に複数に分割されている部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とする請求項14から請求項17のいずれか1項に記載のヒータプレートの製造方法。 The joining aluminum or aluminum alloy member is divided into a plurality in the plane direction of the aluminum or aluminum alloy base member,
Or manufacturing method of the heater plate according to claims 14 to any one of claims 17, characterized in that the metal joined by forging press with a member that is divided into a plurality of the cross-sectional direction.
前記シースヒータと接する面の形状が前記アルミニウム又はアルミニウム合金基部材の板面に平行な平面か又はシースヒータの外周と同方向の曲率を有する曲面を有する部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とする請求項14から請求項20のいずれか1項に記載のヒータプレートの製造方法。 In the joining aluminum or aluminum alloy member,
Metal bonding is performed by forging pressure welding using a member having a curved surface in which the shape of the surface in contact with the sheath heater is a plane parallel to the plate surface of the aluminum or aluminum alloy base member or having the same curvature as the outer periphery of the sheath heater. The method for manufacturing a heater plate according to any one of claims 14 to 20 .
JIS1050、1100、3003、3004、5005、5052、6063、6061、7003、7N01のいずれかの合金からなる部材を用いて鍛圧圧接により金属接合することを特徴とする請求項14から請求項21のいずれか1項に記載のヒータプレートの製造方法。 As the aluminum or aluminum alloy base member and the joining aluminum or aluminum alloy member,
One of claims 14 to claim 21, characterized in that the metal joined by forging press with a member made of one of alloy JIS1050,1100,3003,3004,5005,5052,6063,6061,7003,7N01 A method for manufacturing the heater plate according to claim 1.
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