JP6611347B2 - Heater and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、ＣＶＤ装置等に用いるヒータ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a heater used in a CVD apparatus or the like and a method for manufacturing the same.

ＣＶＤ装置やＰＶＤ装置などでは、ウエハの加熱用にプレート状のヒータを用いている。例えば、特許文献１では、セラミックス粉体で加圧成型されたセラミックス成型体と、このセラミックス成型体内に埋設されたヒータ線とを備えたセラミックスヒータが記載されている。
また、特許文献２では、アルミナ粉体をプレス成型した作製されたセラミックス基体にヒータパターン（抵抗発熱体）を設けたセラミックスヒータが記載されている。 In a CVD apparatus, a PVD apparatus, or the like, a plate heater is used for heating a wafer. For example, Patent Document 1 describes a ceramic heater including a ceramic molded body that is pressure-molded with ceramic powder and a heater wire embedded in the ceramic molded body.
Patent Document 2 describes a ceramic heater in which a heater pattern (resistance heating element) is provided on a ceramic substrate produced by press-molding alumina powder.

また、特許文献３では、セラミックス基板と、このセラミックス基板上に形成された導電層と、この導電層に積層、被覆されたアルミナからなる溶射被膜とからなるセラミックスヒータが記載されている。
さらに、特許文献４では、ステンレス製やアルミニウム合金製の支持板と、この支持板に埋設されたヒータ線とを備え、支持板の全面にわたってアルマイト被膜やセラミックス溶射が施された基板感熱プレートヒータが記載されている。 Patent Document 3 describes a ceramic heater comprising a ceramic substrate, a conductive layer formed on the ceramic substrate, and a sprayed coating made of alumina laminated and coated on the conductive layer.
Further, in Patent Document 4, there is provided a substrate thermal plate heater which is provided with a support plate made of stainless steel or aluminum alloy and a heater wire embedded in the support plate, and an alumite coating or ceramic spraying is applied over the entire surface of the support plate. Has been described.

特開２０１２−９６９４８号公報JP 2012-96948 A 特開２００２−３７３９３３号公報JP 2002-373933 A 特開平６−１５７１７２号公報JP-A-6-157172 特開２０１４−１４６５９７号公報JP 2014-146597 A

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来のセラミックス製の支持体を用いたヒータでは、アルミナ等のセラミックスの熱伝導率が低く、熱伝導性が十分でないという不都合があった。また、ステンレス製又はアルミニウム製の金属本体にセラミックス溶射等でセラミックス等の被膜を設けた支持体を用いたヒータでは、ステンレスやアルミニウムの金属本体の熱膨張率が高いために、３００℃以上の高温時に表面の被膜にひびが発生してしまう問題があった。 The following problems remain in the conventional technology.
A conventional heater using a ceramic support has the disadvantage that the thermal conductivity of ceramics such as alumina is low and the thermal conductivity is not sufficient. In addition, in a heater using a support body in which a coating of ceramics or the like is provided on a stainless steel or aluminum metal main body by ceramic spraying or the like, the high thermal expansion coefficient of the stainless steel or aluminum metal main body is high. There was a problem that the surface film sometimes cracked.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、高い熱伝導性を有していると共に、低い熱膨張率を有しているヒータ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 foregoing problems, and an object thereof is to provide a heater having high thermal conductivity and a low coefficient of thermal expansion, and a method for manufacturing the same.

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るヒータは、支持体と、前記支持体内に埋設されたヒータ線とを備え、前記支持体が、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成されていることを特徴とする。   The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, the heater according to the first aspect of the present invention includes a support and a heater wire embedded in the support, and the support is formed of a graphite-based aluminum composite material in which aluminum is impregnated with graphite. It is characterized by that.

このヒータでは、支持体が、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成されているので、高い熱伝導性を有していると共に、低い熱膨張率を有している。すなわち、グラファイト内で断熱要因となっていた空隙（サイズが約１０〜２０μｍ）が、含浸されたアルミニウムで埋まっていることで、高い熱伝導率を得ることができる。また、グラファイトによってアルミニウム単体よりも熱膨張率が大幅に小さく抑えられ、表面に溶射でセラミックス膜を形成した場合でも熱膨張率差が小さくなり、高温時（４００℃程度）でもひびが発生することを抑制することができる。
なお、上記アルミニウムとしては、純アルミニウムだけでなく、Ｍｇ等の添加物質を含有したアルミニウム合金も含むものである。 In this heater, since the support is made of a graphite-based aluminum composite material in which aluminum is impregnated with graphite, it has high thermal conductivity and a low coefficient of thermal expansion. That is, a high thermal conductivity can be obtained by filling the voids (size is about 10 to 20 μm) that have become a heat insulating factor in the graphite with the impregnated aluminum. In addition, the thermal expansion coefficient of graphite is significantly lower than that of aluminum alone, and even when a ceramic film is formed on the surface by thermal spraying, the difference in thermal expansion coefficient is small and cracking occurs even at high temperatures (about 400 ° C). Can be suppressed.
The aluminum includes not only pure aluminum but also an aluminum alloy containing an additive material such as Mg.

第２の発明に係るヒータは、第１の発明において、前記支持体の表面にアルミニウム膜が形成されていることを特徴とする。
すなわち、このヒータでは、支持体の表面にアルミニウム膜が形成されているので、支持体表面全体の熱伝導性がさらに高くなると共に、グラファイト基アルミニウム複合材から発生するカーボンすすを防ぐことができる。また、グラファイト内に含浸しているアルミニウムと表面のアルミニウム膜とが連続又は接触していることで、高い熱伝導性が得られる。特に、グラファイト内のアルミニウムと表面のアルミニウム膜とが連続形成されていることで、アルミニウム膜の高い界面強度が保持され、剥がれを防止することができる。さらに、グラファイト基アルミニウム複合材である支持体の熱膨張率が小さいため、表面のアルミニウム膜の伸びを抑制することができ、ひびの発生も抑制することができる。 A heater according to a second invention is characterized in that, in the first invention, an aluminum film is formed on the surface of the support.
That is, in this heater, since the aluminum film is formed on the surface of the support, the thermal conductivity of the entire support surface is further increased, and carbon soot generated from the graphite-based aluminum composite material can be prevented. Moreover, high thermal conductivity is obtained because the aluminum impregnated in the graphite and the aluminum film on the surface are continuous or in contact with each other. In particular, since the aluminum in the graphite and the aluminum film on the surface are continuously formed, the high interfacial strength of the aluminum film can be maintained and peeling can be prevented. Furthermore, since the thermal expansion coefficient of the support, which is a graphite-based aluminum composite material, is small, the elongation of the aluminum film on the surface can be suppressed and the occurrence of cracks can also be suppressed.

第３の発明に係るヒータは、第１の発明において、前記支持体の表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材でセラミックス−アルミニウム複合層が形成されていることを特徴とする。
すなわち、このヒータでは、支持体の表面にセラミックス−アルミニウム複合層が形成されているので、グラファイト基アルミニウム複合材よりも高剛性かつ高強度のセラミックス−アルミニウム複合層により支持体を補強することができる。特に、セラミックス−アルミニウム複合層はアルミニウム膜よりも熱膨張率が低く、支持体との熱膨張率差が小さくなって内部応力の発生を抑制することができる。また、支持体表面全体の熱伝導性がさらに高くなると共に、グラファイト基アルミニウム複合材から発生するカーボンすすを防ぐことができる。また、グラファイト内に含浸しているアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層のアルミニウムとが連続又は接触していることで、高い熱伝導性が得られる。特に、グラファイト内のアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層のアルミニウムとが連続形成されていることで、セラミックス−アルミニウム複合層の高い界面強度が保持され、剥がれを防止することができる。また、セラミックス−アルミニウム複合層が支持体表面に形成されているので、支持体表面にセラミックス溶射をする必要も無くなる。 A heater according to a third invention is characterized in that, in the first invention, a ceramic-aluminum composite layer is formed of a composite material of ceramic and aluminum on the surface of the support.
That is, in this heater, since the ceramic-aluminum composite layer is formed on the surface of the support, the support can be reinforced by the ceramic-aluminum composite layer having higher rigidity and higher strength than the graphite-based aluminum composite. . In particular, the ceramic-aluminum composite layer has a lower coefficient of thermal expansion than the aluminum film, and the difference in the coefficient of thermal expansion from the support is reduced, so that the generation of internal stress can be suppressed. Further, the thermal conductivity of the entire support surface can be further increased, and carbon soot generated from the graphite-based aluminum composite material can be prevented. Moreover, high thermal conductivity is obtained because the aluminum impregnated in the graphite and the aluminum in the ceramic-aluminum composite layer on the surface are continuous or in contact with each other. In particular, since the aluminum in the graphite and the aluminum in the ceramic-aluminum composite layer on the surface are continuously formed, high interfacial strength of the ceramic-aluminum composite layer is maintained, and peeling can be prevented. Further, since the ceramic-aluminum composite layer is formed on the surface of the support, it is not necessary to spray ceramics on the surface of the support.

第４の発明に係るヒータは、第３の発明において、前記セラミックスが、ＳｉＣであることを特徴とする。
すなわち、このヒータでは、セラミックスが、ＳｉＣであるので、セラミックス−アルミニウム複合層がグラファイト基アルミニウム複合材とほぼ同じ熱膨張率のＳｉＣ−Ａｌ複合材となり、支持体との間で熱膨張率差が生じ難く、内部応力の発生を極力抑制することができる。 A heater according to a fourth invention is characterized in that, in the third invention, the ceramic is SiC.
That is, in this heater, since the ceramic is SiC, the ceramic-aluminum composite layer becomes a SiC-Al composite material having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the graphite-based aluminum composite material, and there is a difference in thermal expansion coefficient with the support. It is difficult to occur and generation of internal stress can be suppressed as much as possible.

第５の発明に係るヒータは、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記支持体に溝部が形成されていると共に、前記溝部内に前記ヒータ線が配置され、前記溝部と前記ヒータ線との間にアルミニウムが介在していることを特徴とする。
すなわち、このヒータでは、溝部とヒータ線との間にアルミニウムが介在しているので、グラファイトに含浸しているアルミニウムだけでなく、溝部とヒータ線との間に介在するアルミニウムによって、ヒータ線の熱をより効率的に支持体に熱伝導させることができる。 A heater according to a fifth invention is the heater according to any one of the first to fourth inventions, wherein a groove is formed in the support, the heater wire is disposed in the groove, and the groove and the heater wire. Between the two, aluminum is interposed.
That is, in this heater, since aluminum is interposed between the groove and the heater wire, not only the aluminum impregnated with graphite but also the aluminum interposed between the groove and the heater wire, Can be more efficiently conducted to the support.

第６の発明に係るヒータの製造方法は、第１から第５の発明のいずれかのヒータを製造する方法であって、溝部が形成されたプリフォームをグラファイトで作製する工程と、前記溝部内にヒータ線を設置する工程と、前記プリフォームにアルミニウムの溶湯を高圧で含浸させ、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成された支持体を作製する高圧含浸工程とを有していることを特徴とする。
すなわち、このヒータの製造方法では、プリフォームにアルミニウムの溶湯を高圧で含浸させる高圧含浸工程を有しているので、グラファイト内の空隙を埋めてアルミニウムが含浸されてグラファイト基アルミニウム複合材の支持体を形成できると共に、同時に溝部内のヒータ線もアルミニウムで埋めることができる。 A heater manufacturing method according to a sixth invention is a method for manufacturing a heater according to any one of the first to fifth inventions, the step of manufacturing a preform formed with a groove with graphite, and the inside of the groove And a high pressure impregnation step for producing a support made of a graphite-based aluminum composite material in which the preform is impregnated with molten aluminum at high pressure and the graphite is impregnated with aluminum. It is characterized by.
That is, in this heater manufacturing method, since the preform has a high pressure impregnation step of impregnating a molten aluminum melt at a high pressure, the voids in the graphite are filled and the aluminum is impregnated to support the graphite-based aluminum composite material. At the same time, the heater wire in the groove can be filled with aluminum.

第７の発明に係るヒータの製造方法は、第６の発明において、前記高圧含浸工程の際に、前記支持体の表面にアルミニウム膜を形成する工程を有していることを特徴とする。
すなわち、このヒータの製造方法では、高圧含浸工程の際に、支持体の表面にアルミニウム膜を形成する工程を有しているので、支持体内に含浸したアルミニウムと表面のアルミニウム膜とが連続した状態となり、アルミニウム膜の高い界面強度が得られ、剥がれを防止することができる。また、支持体内のアルミニウムと表面のアルミニウム膜とが連続していることで、高い熱伝導性が得られる。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a heater according to the sixth aspect, further comprising the step of forming an aluminum film on the surface of the support during the high-pressure impregnation step.
That is, in this heater manufacturing method, since there is a step of forming an aluminum film on the surface of the support during the high-pressure impregnation step, the state in which the aluminum impregnated in the support and the aluminum film on the surface are continuous Thus, a high interfacial strength of the aluminum film can be obtained and peeling can be prevented. Further, since the aluminum in the support and the aluminum film on the surface are continuous, high thermal conductivity can be obtained.

第８の発明に係るヒータの製造方法は、第６の発明において、予め前記プリフォームの表面をセラミックス粉で覆い、前記高圧含浸工程の際に、前記アルミニウムの溶湯を前記セラミックス粉間にも含浸させ、前記支持体の表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材によるセラミックス−アルミニウム複合層を形成することを特徴とする。
すなわち、このヒータの製造方法では、予めプリフォームの表面をセラミックス粉で覆い、高圧含浸工程の際に、アルミニウムの溶湯をセラミックス粉間にも含浸させ、支持体の表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材によるセラミックス−アルミニウム複合層を形成するので、支持体内に含浸したアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層のアルミニウムとが連続した状態となり、セラミックス−アルミニウム複合層の高い界面強度が得られ、剥がれを防止することができる。また、支持体内のアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層のアルミニウムとが連続していることで、高い熱伝導性が得られる。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a heater manufacturing method according to the sixth aspect, wherein the surface of the preform is previously covered with ceramic powder, and the molten aluminum is impregnated between the ceramic powder during the high-pressure impregnation step. And a ceramic-aluminum composite layer made of a composite material of ceramics and aluminum is formed on the surface of the support.
That is, in this heater manufacturing method, the surface of the preform is covered in advance with ceramic powder, and during the high-pressure impregnation step, the molten aluminum is also impregnated between the ceramic powder, and the surface of the support is a composite of ceramic and aluminum. Since the ceramic-aluminum composite layer is formed from the material, the aluminum impregnated in the support body and the aluminum of the ceramic-aluminum composite layer on the surface are in a continuous state, resulting in high interfacial strength of the ceramic-aluminum composite layer. Can be prevented. Moreover, high thermal conductivity is obtained because aluminum in the support body and aluminum in the ceramic-aluminum composite layer on the surface are continuous.

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るヒータによれば、支持体が、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成されているので、高い熱伝導性を有していると共に、低い熱膨張率を有している。また、本発明に係るヒータの製造方法によれば、プリフォームにアルミニウムの溶湯を高圧で含浸させる高圧含浸工程を有しているので、グラファイト基アルミニウム複合材の支持体を形成できると共に、同時に溝部内のヒータ線もアルミニウムで埋めることができる。
したがって、本発明のヒータ及びその製造方法では、支持体の表面処理においてセラミックス膜等を形成しても、高温時にひびが発生し難く高い信頼性が得られると共に、高い熱伝導性によって効率的な加熱が可能になり、Ｓｉウエハ等の成膜加熱用、ＣＶＤ又はＰＶＤ装置用のヒータとして好適である。また、熱拡散率が高く、熱応答性が良いと共に均熱性に優れ、スループットを向上させることが可能である。 The present invention has the following effects.
That is, according to the heater according to the present invention, since the support is formed of a graphite-based aluminum composite material in which graphite is impregnated with aluminum, the support has high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient. Have. Further, according to the heater manufacturing method of the present invention, since the preform has a high pressure impregnation step of impregnating the molten aluminum with high pressure, the support of the graphite-based aluminum composite material can be formed and at the same time the groove portion The heater wire inside can also be filled with aluminum.
Therefore, in the heater of the present invention and the manufacturing method thereof, even when a ceramic film or the like is formed in the surface treatment of the support, cracks are hardly generated at high temperatures and high reliability is obtained, and high heat conductivity is effective. Heating becomes possible, and it is suitable as a heater for film formation heating of a Si wafer or the like, a CVD or PVD apparatus. In addition, the thermal diffusivity is high, the thermal response is good, the thermal uniformity is excellent, and the throughput can be improved.

本発明に係るヒータ及びその製造方法の第１実施形態において、ヒータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a heater in 1st Embodiment of the heater which concerns on this invention, and its manufacturing method. 第１実施形態において、プリフォームを示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ線断面図（ｂ）である。In 1st Embodiment, it is the top view (a) and AA sectional view (b) which show a preform. 第１実施形態において、ヒータ線を設置したプリフォームを示す平面図（ａ）及びＢ−Ｂ線断面図（ｂ）である。In 1st Embodiment, it is the top view (a) and BB sectional view (b) which show the preform which installed the heater wire. 第１実施形態において、ヒータ線を設置したプリフォームを治具にセットした状態を示す断面図である。In 1st Embodiment, it is sectional drawing which shows the state which set the preform which installed the heater wire to the jig | tool. 第１実施形態において、治具にセットしたプリフォームを金型にセットした状態でアルミニウムの溶湯を流し込む工程を示す説明図である。In 1st Embodiment, it is explanatory drawing which shows the process of pouring the molten metal of aluminum in the state which set the preform set to the jig to the metal mold | die. 第１実施形態において、高圧含浸工程における高圧プレス工程を示す断面図である。In 1st Embodiment, it is sectional drawing which shows the high pressure press process in a high pressure impregnation process. 第１実施形態において、高圧含浸工程における取り出し工程を示す断面図である。In 1st Embodiment, it is sectional drawing which shows the taking-out process in a high pressure impregnation process. 本発明に係るヒータ及びその製造方法の第２実施形態において、ヒータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a heater in 2nd Embodiment of the heater which concerns on this invention, and its manufacturing method. 第２実施形態において、治具にセットしたプリフォームを金型にセットした状態でアルミニウムの溶湯を流し込む工程を示す説明図である。In 2nd Embodiment, it is explanatory drawing which shows the process of pouring the molten metal of aluminum in the state which set the preform set to the jig to the metal mold | die. 第２実施形態において、高圧含浸工程における高圧プレス工程を示す断面図である。In 2nd Embodiment, it is sectional drawing which shows the high pressure press process in a high pressure impregnation process.

以下、本発明に係るヒータの第１実施形態を、図１から図７を参照しながら説明する。   Hereinafter, a first embodiment of a heater according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.

本実施形態のヒータ１は、Ｓｉウエハ等の成膜加熱用、ＣＶＤ装置用又はＰＶＤ装置用などのヒータであって、図１に示すように、支持体２と、支持体２内に埋設されたヒータ線３とを備えている。
上記支持体２は、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成されている。 The heater 1 of the present embodiment is a heater for film formation heating of a Si wafer or the like, a CVD apparatus, or a PVD apparatus, and is embedded in the support 2 and the support 2 as shown in FIG. Heater wire 3.
The support 2 is formed of a graphite-based aluminum composite material in which aluminum is impregnated with graphite.

また、支持体２の表面には、アルミニウム膜４が形成されている。
さらに、支持体２の下面には溝部２ａが形成されていると共に、溝部２ａ内にヒータ線３が配置されている。また、溝部２ａとヒータ線３との間には、アルミニウムが介在している。
支持体２は、円盤状に形成されており、溝部２ａが、支持体２の外周に沿って略円形状又は渦巻き状等に延在して配されている。すなわち、ヒータ線３も略円形状又は渦巻き状等に配されている。 An aluminum film 4 is formed on the surface of the support 2.
Further, a groove 2a is formed on the lower surface of the support 2, and a heater wire 3 is disposed in the groove 2a. Aluminum is interposed between the groove 2a and the heater wire 3.
The support body 2 is formed in a disk shape, and the groove portion 2 a extends along the outer periphery of the support body 2 so as to extend in a substantially circular shape or a spiral shape. That is, the heater wire 3 is also arranged in a substantially circular shape or a spiral shape.

上記ヒータ線３は、シースヒータであって、金属シースとしてはＳＵＳ（ステンレス）、アルミニウム又はインコネル（登録商標）等が採用可能である。
なお、このヒータ線３は、支持体２の下面中央部に一対の端子部３ａが突出した状態で設けられている。 The heater wire 3 is a sheath heater, and SUS (stainless steel), aluminum, Inconel (registered trademark), or the like can be adopted as a metal sheath.
The heater wire 3 is provided in a state in which a pair of terminal portions 3 a protrude from the center of the lower surface of the support 2.

上記支持体２を構成するグラファイト基アルミニウム複合材について、熱膨張、ヤング率、高温条件（寸法安定性が確保可能な温度）、熱伝導率、熱拡散率及びコスト（アルミニウムを１とした場合）について、セラミックス（ＡｌＮ）及びアルミニウム単体（Ａ１０５０）と比較したものを表１に示す。
この表１からわかるように、グラファイト基アルミニウム複合材は、熱膨張率がアルミニウム単体よりも大幅に低いと共に、熱伝導率がセラミックス（ＡｌＮ）よりも高い。 About the graphite-based aluminum composite constituting the support 2, the thermal expansion, Young's modulus, high temperature conditions (temperature at which dimensional stability can be ensured), thermal conductivity, thermal diffusivity, and cost (when aluminum is 1) Table 1 shows a comparison between ceramic (AlN) and aluminum simple substance (A1050).
As can be seen from Table 1, the graphite-based aluminum composite material has a coefficient of thermal expansion that is significantly lower than that of aluminum alone, and a thermal conductivity that is higher than that of ceramics (AlN).

Figure 0006611347
Figure 0006611347

本実施形態のヒータ１では、支持体２表面のアルミニウム膜４の熱膨張率が２０ｐｐｍ／ｋ程度であるが、内部の支持体２を構成するグラファイト基アルミニウム複合材の熱膨張率が小さいため、アルミニウム膜４の伸びを抑制することができ、実際の熱膨張率が９〜１０ｐｐｍ／ｋ程度となる。   In the heater 1 of the present embodiment, the thermal expansion coefficient of the aluminum film 4 on the surface of the support 2 is about 20 ppm / k, but the thermal expansion coefficient of the graphite-based aluminum composite constituting the internal support 2 is small. The elongation of the aluminum film 4 can be suppressed, and the actual coefficient of thermal expansion is about 9 to 10 ppm / k.

次に、本実施形態のヒータ１を製造する方法は、図２から図７に示すように、溝部２ａが形成されたプリフォーム５をグラファイトで作製する工程と、溝部２ａ内にヒータ線３を設置する工程と、プリフォーム５にアルミニウムの溶湯を高圧で含浸させ、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成された支持体２を作製する高圧含浸工程とを有している。
また、ヒータ１の製造方法では、上記高圧含浸工程の際に、支持体２の表面にアルミニウム膜４を形成する工程を有している。 Next, as shown in FIGS. 2 to 7, the method of manufacturing the heater 1 according to the present embodiment includes a step of making a preform 5 with a groove 2a formed of graphite, and a heater wire 3 in the groove 2a. And a high pressure impregnation step in which the preform 5 is impregnated with a molten aluminum at a high pressure, and the support 2 formed of a graphite-based aluminum composite material in which the graphite is impregnated with aluminum is prepared.
In addition, the method for manufacturing the heater 1 includes a step of forming the aluminum film 4 on the surface of the support 2 during the high-pressure impregnation step.

本実施形態の製造方法では、まず図２に示すように、グラファイト製のプリフォーム５を円盤状に作製する。また、このプリフォーム５の一方の面には、溝部２ａをヒータ線パターンに沿って形成する。次に、図３に示すように、このプリフォーム５の溝部２ａ内にヒータ線３を設置する。このとき、プリフォーム５の中央部には、ヒータ線３の一対の端子部３ａを突出状態に設置しておく。
なお、プリフォーム５を構成するグラファイト特性は、等方性グラファイトであって、体積率Ｖｆ：８０〜８５％、厳密度１．７５〜１．８５ｇ／ｃｍ３、熱伝導率１３０〜１４０ｗ／ｍ・ｋ、熱膨張率４〜５ｐｐｍ／ｋのものを使用している。 In the manufacturing method of the present embodiment, first, as shown in FIG. 2, a graphite preform 5 is formed into a disk shape. Further, a groove 2a is formed on one surface of the preform 5 along the heater line pattern. Next, as shown in FIG. 3, the heater wire 3 is installed in the groove 2 a of the preform 5. At this time, a pair of terminal portions 3 a of the heater wire 3 are installed in a protruding state at the center of the preform 5.
In addition, the graphite characteristic which comprises the preform 5 is isotropic graphite, Comprising: Volume ratio Vf: 80-85%, Stringency 1.75-1.85 g / cm < 3 >, Thermal conductivity 130-140 w / m -The thing of k and a thermal expansion coefficient of 4-5 ppm / k is used.

このようにヒータ線３を設置したプリフォーム５を、図４に示すように、溝部２ａ側（一方の面側）を下側にして鉄製の板状ベースである治具７上にセットする。この治具７の上面には、ヒータ線３の端子部３ａ用に一対の逃げ穴７ａが形成されており、これら逃げ穴７ａ内に一対の端子部３ａを差し込んでプリフォーム５をセットする。また、このとき、プリフォーム５と治具７との間にスペーサとしてコマ６を設置し、プリフォーム５と治具７との間に隙間を設けておく。   As shown in FIG. 4, the preform 5 in which the heater wire 3 is installed as described above is set on a jig 7 that is an iron plate base with the groove 2a side (one surface side) facing down. A pair of escape holes 7a are formed on the upper surface of the jig 7 for the terminal portions 3a of the heater wires 3, and the preform 5 is set by inserting the pair of terminal portions 3a into the escape holes 7a. At this time, the top 6 is installed as a spacer between the preform 5 and the jig 7, and a gap is provided between the preform 5 and the jig 7.

次に、図５に示すように、治具７にセットした上記プリフォーム５を金型８内にセットし、溶湯アルミＡｌを金型８内に流し込み、治具７と共にプリフォーム５全体を溶湯アルミＡｌの中に浸す。このとき、コマ６によって空けられたプリフォーム５と治具７との隙間にも溶湯アルミＡｌが回り込むと共に、溝部２ａとヒータ線３との隙間にも溶湯アルミＡｌが入り込む。
なお、溶湯アルミＡｌのアルミニウムの種類としては、Ａ１０５０，ＡＣ３Ａ，Ａ５０５２などの純アルミニウム又はアルミニウム合金が用途に合わせて選択される。 Next, as shown in FIG. 5, the preform 5 set on the jig 7 is set in the mold 8, molten aluminum Al is poured into the mold 8, and the entire preform 5 together with the jig 7 is melted. Immerse in aluminum Al. At this time, the molten aluminum Al enters the gap between the preform 5 and the jig 7 evacuated by the top 6, and the molten aluminum Al also enters the gap between the groove 2 a and the heater wire 3.
In addition, as a kind of aluminum of molten aluminum Al, pure aluminum or aluminum alloys, such as A1050, AC3A, and A5052, are selected according to a use.

さらに、図６に示すように、高圧プレスの押し子１０を金型８内に押し込み、金型８内に満たされた溶湯アルミＡｌを高圧でプレスすることで、プリフォーム５内に溶湯アルミＡｌを含浸させる。
すなわち、高圧でプレスされた溶湯アルミＡｌがプリフォーム５内のグラファイト間に介在する空隙に浸入して空隙を埋め、プリフォーム５がグラファイト基アルミニウム複合材で形成された支持体２となる。 Furthermore, as shown in FIG. 6, the presser 10 of the high-pressure press is pushed into the mold 8 and the molten aluminum Al filled in the mold 8 is pressed at a high pressure, so that the molten aluminum Al is placed in the preform 5. Impregnate.
That is, the molten aluminum Al pressed at a high pressure penetrates into the gaps interposed between the graphites in the preform 5 to fill the gaps, and the preform 5 becomes the support 2 formed of the graphite-based aluminum composite material.

溶湯アルミＡｌが冷えて硬化した後、図７に示すように、金型８のノックアウト９で、治具７及び支持体２を周囲のアルミニウム層４ａと共に押し上げて取り出す。さらに取り出した支持体２から治具７を取り外す。
このように取り出した支持体２の表面には、アルミニウム層４ａが厚く形成されているので、このアルミニウム層４ａを適切な膜厚（本実施形態では、膜厚２〜３ｍｍ）まで研磨してアルミニウム膜４を形成することで、図１に示す本実施形態のヒータ１が作製される。 After the molten aluminum Al has cooled and hardened, as shown in FIG. 7, the jig 7 and the support body 2 are pushed up together with the surrounding aluminum layer 4a by the knockout 9 of the mold 8 and taken out. Further, the jig 7 is removed from the taken out support 2.
Since the aluminum layer 4a is thickly formed on the surface of the support 2 thus taken out, the aluminum layer 4a is polished to an appropriate film thickness (in this embodiment, a film thickness of 2 to 3 mm) to obtain aluminum. By forming the film 4, the heater 1 of this embodiment shown in FIG. 1 is produced.

このように本実施形態のヒータ１では、支持体２が、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成されているので、高い熱伝導性を有していると共に、低い熱膨張率を有している。すなわち、グラファイト内で断熱要因となっていた空隙（サイズが約１０〜２０μｍ）が、含浸されたアルミニウムで埋まっていることで、高い熱伝導率を得ることができる。また、グラファイトによってアルミニウム単体よりも熱膨張率が大幅に小さく抑えられ、表面に溶射でセラミックス膜を形成した場合でも熱膨張率差が小さくなり、高温時（４００℃程度）でもひびが発生することを抑制することができる。   Thus, in the heater 1 of this embodiment, since the support body 2 is formed of a graphite-based aluminum composite material in which aluminum is impregnated with graphite, it has high thermal conductivity and a low coefficient of thermal expansion. have. That is, a high thermal conductivity can be obtained by filling the voids (size is about 10 to 20 μm) that have become a heat insulating factor in the graphite with the impregnated aluminum. In addition, the thermal expansion coefficient of graphite is significantly lower than that of aluminum alone, and even when a ceramic film is formed on the surface by thermal spraying, the difference in thermal expansion coefficient is small and cracking occurs even at high temperatures (about 400 ° C). Can be suppressed.

また、支持体２の表面にアルミニウム膜４が形成されているので、支持体２表面全体の熱伝導性がさらに高くなると共に、グラファイト基アルミニウム複合材から発生するカーボンすすを防ぐことができる。また、グラファイト内に含浸しているアルミニウムと表面のアルミニウム膜４とが連続又は接触していることで、高い熱伝導性が得られる。特に、グラファイト内のアルミニウムと表面のアルミニウム膜４とが連続形成されていることで、アルミニウム膜４の高い界面強度が保持され、剥がれを防止することができる。さらに、グラファイト基アルミニウム複合材である支持体２の熱膨張率が小さいため、表面のアルミニウム膜４の伸びを抑制することができ、ひびの発生も抑制することができる。   Further, since the aluminum film 4 is formed on the surface of the support 2, the thermal conductivity of the entire surface of the support 2 can be further increased, and carbon soot generated from the graphite-based aluminum composite material can be prevented. Moreover, high thermal conductivity is obtained because the aluminum impregnated in the graphite and the surface aluminum film 4 are continuous or in contact with each other. In particular, since the aluminum in the graphite and the aluminum film 4 on the surface are continuously formed, the high interfacial strength of the aluminum film 4 is maintained, and peeling can be prevented. Furthermore, since the thermal expansion coefficient of the support body 2 which is a graphite-based aluminum composite material is small, the elongation of the aluminum film 4 on the surface can be suppressed, and the generation of cracks can also be suppressed.

また、溝部２ａとヒータ線３との間にアルミニウムが介在しているので、グラファイトに含浸しているアルミニウムだけでなく、溝部２ａとヒータ線３との間に介在するアルミニウムによって、ヒータ線３の熱をより効率的に支持体２に熱伝導させることができる。   Further, since aluminum is interposed between the groove 2a and the heater wire 3, not only the aluminum impregnated with graphite but also the aluminum interposed between the groove 2a and the heater wire 3, the heater wire 3 Heat can be more efficiently conducted to the support 2.

さらに、本実施形態のヒータ１の製造方法では、プリフォーム５に溶湯アルミＡｌを高圧で含浸させる高圧含浸工程を有しているので、グラファイト内の空隙を埋めてアルミニウムが含浸されてグラファイト基アルミニウム複合材の支持体２を形成できると共に、同時に溝部２ａ内のヒータ線３もアルミニウムで埋めることができる。   Furthermore, in the manufacturing method of the heater 1 of this embodiment, since the preform 5 has a high-pressure impregnation step of impregnating the molten aluminum Al with high pressure, the voids in the graphite are filled and impregnated with aluminum to form graphite-based aluminum. The composite support 2 can be formed, and at the same time, the heater wire 3 in the groove 2a can be filled with aluminum.

また、高圧含浸工程の際に、支持体２の表面にアルミニウム膜４を形成する工程を有しているので、支持体２内に含浸したアルミニウムと表面のアルミニウム膜４とが連続した状態となり、上述したように、アルミニウム膜４の高い界面強度が得られ、剥がれを防止することができる。また、支持体２内のアルミニウムと表面のアルミニウム膜４とが連続していることで、高い熱伝導性が得られる。   In addition, since the aluminum film 4 is formed on the surface of the support 2 during the high-pressure impregnation step, the aluminum impregnated in the support 2 and the aluminum film 4 on the surface are in a continuous state. As described above, high interfacial strength of the aluminum film 4 can be obtained, and peeling can be prevented. Moreover, since the aluminum in the support body 2 and the aluminum film 4 on the surface are continuous, high thermal conductivity is obtained.

次に、本発明に係るヒータの第２実施形態について、図８から図１０を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。   Next, a second embodiment of the heater according to the present invention will be described below with reference to FIGS. Note that, in the following description of the embodiment, the same components described in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、支持体２の表面にアルミニウム膜４が形成されているのに対し、第２実施形態のヒータ２１では、図８に示すように、支持体２２の表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材でセラミックス−アルミニウム複合層２４が形成されている点である。
また、第２実施形態のヒータの製造方法では、図９及び図１０に示すように、予めプリフォーム５の表面をセラミックス粉２４ａで覆い、高圧含浸工程の際に、アルミニウムの溶湯（溶湯アルミＡｌ）をセラミックス粉２４ａ間にも含浸させ、支持体２２の表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材によるセラミックス−アルミニウム複合層２４を形成している。 The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the aluminum film 4 is formed on the surface of the support 2 in the first embodiment, whereas the heater 21 of the second embodiment is different from that shown in FIG. As shown in FIG. 4, the ceramic-aluminum composite layer 24 is formed on the surface of the support 22 with a composite material of ceramics and aluminum.
Further, in the heater manufacturing method of the second embodiment, as shown in FIGS. 9 and 10, the surface of the preform 5 is previously covered with ceramic powder 24a, and during the high-pressure impregnation step, molten aluminum (molten aluminum Al) is used. ) Is also impregnated between the ceramic powders 24a to form a ceramic-aluminum composite layer 24 of a composite material of ceramic and aluminum on the surface of the support 22.

より具体的には、ヒータ線３を設置したプリフォーム５を、図９に示すように、溝部２ａ側（一方の面側）を下側にして鉄製容器２７上にセットする。この鉄製容器２７の上面には、ヒータ線３の端子部３ａ用に一対の逃げ穴が形成されており、これら逃げ穴内に一対の端子部３ａを差し込んでプリフォーム５をセットする。また、このとき、プリフォーム５と鉄製容器２７との間にスペーサとしてコマ６を設置し、プリフォーム５と鉄製容器２７との間に隙間を設けておく。なお、コマ６は、体積率（Ｖｆ）が５０％のＳｉＣで形成されている。   More specifically, as shown in FIG. 9, the preform 5 on which the heater wire 3 is installed is set on the iron container 27 with the groove 2a side (one surface side) facing down. On the upper surface of the iron container 27, a pair of escape holes are formed for the terminal portions 3a of the heater wire 3, and the preform 5 is set by inserting the pair of terminal portions 3a into the escape holes. At this time, the top 6 is installed as a spacer between the preform 5 and the iron container 27, and a gap is provided between the preform 5 and the iron container 27. Note that the top 6 is made of SiC having a volume ratio (Vf) of 50%.

さらに、プリフォーム５全体を覆うように鉄製容器２７とプリフォーム５との間にセラミックス粉２４ａを詰める。
上記セラミックス粉２４ａは、例えばＳｉＣ粉である。ＳｉＣ粉としては、例えば＃６００と＃１５０との粉体を２：１の割合で混合したものを用いている。また、ＳｉＣ粉は、体積率（Ｖｆ）が５０〜６０％になるように詰めている。 Further, ceramic powder 24 a is packed between the iron container 27 and the preform 5 so as to cover the entire preform 5.
The ceramic powder 24a is, for example, SiC powder. As the SiC powder, for example, powder obtained by mixing # 600 and # 150 powder at a ratio of 2: 1 is used. Moreover, SiC powder is packed so that volume ratio (Vf) may be 50 to 60%.

上記セラミックス粉２４ａを詰めた状態で、鉄製容器２７を鉄製蓋部材２８で蓋をする。この鉄製蓋部材２８には、複数の貫通孔２８ａが形成されている。
上記鉄製容器２７にプリフォーム５をセットしセラミックス粉２４ａを詰めたものを金型８にセットした状態で、第１実施形態と同様に、溶湯アルミＡｌを金型８内に流し込む。このとき、鉄製蓋部材２８の貫通孔２８ａから溶湯アルミＡｌが鉄製容器２７内に流れ込み、セラミックス粉２４ａ間に浸透する。また、コマ６によって空けられたプリフォーム５と鉄製容器２７との隙間のセラミックス粉２４ａ間にも溶湯アルミＡｌが回り込むと共に、溝部２ａとヒータ線３との隙間にも溶湯アルミＡｌが入り込む。 The iron container 27 is covered with an iron lid member 28 in a state where the ceramic powder 24a is packed. The iron lid member 28 has a plurality of through holes 28a.
In the state where the preform 5 is set in the iron container 27 and the ceramic powder 24a is packed in the mold 8, the molten aluminum Al is poured into the mold 8 as in the first embodiment. At this time, molten aluminum Al flows into the iron container 27 from the through hole 28a of the iron lid member 28 and permeates between the ceramic powders 24a. The molten aluminum Al also enters between the ceramic powder 24 a in the gap between the preform 5 and the iron container 27 evacuated by the top 6, and the molten aluminum Al also enters the gap between the groove 2 a and the heater wire 3.

さらに、図１０に示すように、高圧プレスの押し子１０を金型８内に押し込み、金型８内に満たされた溶湯アルミＡｌを高圧でプレスすることで、プリフォーム５内に溶湯アルミＡｌを含浸させる。
すなわち、高圧でプレスされた溶湯アルミＡｌがプリフォーム５内のグラファイト間に介在する空隙に浸入して空隙を埋め、プリフォーム５がグラファイト基アルミニウム複合材で形成された支持体２２となる。 Further, as shown in FIG. 10, the presser 10 of the high-pressure press is pushed into the mold 8 and the molten aluminum Al filled in the mold 8 is pressed at a high pressure, so that the molten aluminum Al is placed in the preform 5. Impregnate.
That is, the molten aluminum Al pressed at a high pressure enters the gaps interposed between the graphites in the preform 5 to fill the gaps, and the preform 5 becomes the support 22 formed of the graphite-based aluminum composite material.

また、溶湯アルミＡｌが冷えて硬化すると、支持体２２の表面には、セラミックスとアルミニウムとの複合材によるセラミックス−アルミニウム複合層２４が形成される。このセラミックス−アルミニウム複合層２４は、ＳｉＣ−Ａｌ複合層である。
溶湯アルミＡｌが硬化後、金型８のノックアウト９で、鉄製容器２７及び支持体２２を押し上げて取り出す。さらに鉄製容器２７から鉄製蓋部材２８を取り外すと共に支持体２２を取り出す。 When the molten aluminum Al is cooled and hardened, a ceramic-aluminum composite layer 24 made of a composite material of ceramics and aluminum is formed on the surface of the support 22. This ceramics-aluminum composite layer 24 is a SiC-Al composite layer.
After the molten aluminum Al is hardened, the iron container 27 and the support 22 are pushed up and taken out by the knockout 9 of the mold 8. Further, the iron lid member 28 is removed from the iron container 27 and the support 22 is taken out.

このように作製されたヒータ２１は、表面のセラミックス−アルミニウム複合層２４が熱膨張率６〜７ｐｐｍ／ｋであり、支持体２２のグラファイト基アルミニウム複合材の熱膨張率７〜８ｐｐｍ／ｋとほぼ同じである。なお、セラミックス−アルミニウム複合層２４の他の特性は、密度３．０ｇ／ｃｍ３、曲げ３５０ＭＰａ、ヤング率２４０ＧＰａ、熱伝導率２６０Ｗ／ｍ・ｋである。 The heater 21 thus manufactured has a ceramic-aluminum composite layer 24 on the surface having a thermal expansion coefficient of 6 to 7 ppm / k, and a thermal expansion coefficient of 7 to 8 ppm / k of the graphite-based aluminum composite material of the support 22. The same. Other characteristics of the ceramic-aluminum composite layer 24 are a density of 3.0 g / cm 3 , a bending of 350 MPa, a Young's modulus of 240 GPa, and a thermal conductivity of 260 W / m · k.

なお、他のセラミックス−アルミニウム複合層としては、ホウ酸アルミニウム粉を用いたアルミニウムとホウ素との複合材で形成されたものや、アルミナ粉を用いたアルミナ−アルミニウム複合材で形成されたもの等が採用可能である。   Other ceramic-aluminum composite layers include those formed of a composite material of aluminum and boron using aluminum borate powder, and those formed of an alumina-aluminum composite material using alumina powder. It can be adopted.

このように第２実施形態のヒータ２１では、支持体２２の表面にセラミックス−アルミニウム複合層２４が形成されているので、グラファイト基アルミニウム複合材よりも高剛性かつ高強度のセラミックス−アルミニウム複合層２４により支持体２２を補強することができる。特に、セラミックス−アルミニウム複合層２４はアルミニウム膜よりも熱膨張率が低く、支持体２２との熱膨張率差が小さくなって内部応力の発生を抑制することができる。また、支持体２２表面全体の熱伝導性がさらに高くなると共に、グラファイト基アルミニウム複合材から発生するカーボンすすを防ぐことができる。   As described above, in the heater 21 of the second embodiment, the ceramic-aluminum composite layer 24 is formed on the surface of the support 22, so that the ceramic-aluminum composite layer 24 has higher rigidity and strength than the graphite-based aluminum composite material. Thus, the support 22 can be reinforced. In particular, the ceramic-aluminum composite layer 24 has a lower coefficient of thermal expansion than the aluminum film, and the difference in the coefficient of thermal expansion from the support 22 becomes smaller, so that the generation of internal stress can be suppressed. Further, the thermal conductivity of the entire surface of the support 22 can be further increased, and carbon soot generated from the graphite-based aluminum composite material can be prevented.

また、グラファイト内に含浸しているアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層２４のアルミニウムとが連続又は接触していることで、高い熱伝導性が得られる。特に、グラファイト内のアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層２４のアルミニウムとが連続形成されていることで、セラミックス−アルミニウム複合層２４の高い界面強度が保持され、剥がれを防止することができる。また、セラミックス−アルミニウム複合層２４が支持体２２の表面に形成されているので、支持体２２表面にセラミックス溶射をする必要も無くなる。   Moreover, high thermal conductivity is obtained because the aluminum impregnated in the graphite and the aluminum of the ceramic-aluminum composite layer 24 on the surface are continuous or in contact with each other. In particular, since the aluminum in the graphite and the aluminum in the ceramic-aluminum composite layer 24 on the surface are continuously formed, high interfacial strength of the ceramic-aluminum composite layer 24 is maintained, and peeling can be prevented. Further, since the ceramic-aluminum composite layer 24 is formed on the surface of the support 22, it is not necessary to spray ceramics on the surface of the support 22.

特に、上記セラミックスが、ＳｉＣであるので、セラミックス−アルミニウム複合層２４がグラファイト基アルミニウム複合材とほぼ同じ熱膨張率のＳｉＣ−Ａｌ複合材となり、支持体２２との間で熱膨張率差が生じ難く、内部応力の発生を極力抑制することができる。   In particular, since the ceramic is SiC, the ceramic-aluminum composite layer 24 becomes a SiC-Al composite material having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the graphite-based aluminum composite material, and a difference in thermal expansion coefficient occurs between the support 22 and the ceramic-aluminum composite layer 24. It is difficult to suppress the generation of internal stress as much as possible.

さらに、第２実施形態のヒータ２１の製造方法では、予めプリフォーム５の表面をセラミックス粉２４ａで覆い、高圧含浸工程の際に、アルミニウムの溶湯をセラミックス粉２４ａ間にも含浸させ、支持体２２の表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材によるセラミックス−アルミニウム複合層２４を形成するので、支持体２２内に含浸したアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層２４のアルミニウムとが連続した状態となり、セラミックス−アルミニウム複合層２４の高い界面強度が得られ、剥がれを防止することができる。また、支持体２２内のアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層２４のアルミニウムとが連続していることで、高い熱伝導性が得られる。   Furthermore, in the method for manufacturing the heater 21 of the second embodiment, the surface of the preform 5 is previously covered with the ceramic powder 24a, and in the high-pressure impregnation step, the molten aluminum is also impregnated between the ceramic powders 24a. Since the ceramic-aluminum composite layer 24 made of a composite material of ceramic and aluminum is formed on the surface, the aluminum impregnated in the support 22 and the aluminum of the ceramic-aluminum composite layer 24 on the surface are in a continuous state. High interfacial strength of the aluminum composite layer 24 can be obtained, and peeling can be prevented. In addition, since the aluminum in the support 22 and the aluminum in the ceramic-aluminum composite layer 24 on the surface are continuous, high thermal conductivity is obtained.

なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

１，２１…ヒータ、２，２２…支持体、２ａ…溝部、３…ヒータ線、４…アルミニウム膜、５…プリフォーム、２４…セラミックス−アルミニウム複合層、２４ａ…セラミックス粉、Ａｌ…溶湯アルミ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,21 ... Heater, 2,22 ... Support body, 2a ... Groove part, 3 ... Heater wire, 4 ... Aluminum film, 5 ... Preform, 24 ... Ceramics-aluminum composite layer, 24a ... Ceramic powder, Al ... Molten aluminum

Claims (6)

支持体と、
前記支持体内に埋設されたヒータ線とを備え、
前記支持体が、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成され、且つ、表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材でセラミックス−アルミニウム複合層が形成されていることを特徴とするヒータ。 A support;
A heater wire embedded in the support body,
A heater, wherein the support is formed of a graphite-based aluminum composite material in which graphite is impregnated with aluminum, and a ceramic-aluminum composite layer is formed on a surface of the composite material of ceramics and aluminum . 請求項１に記載のヒータにおいて、
前記セラミックスが、ＳｉＣであることを特徴とするヒータ。 The heater according to claim 1 , wherein
The heater is characterized in that the ceramic is SiC. 請求項１又は２に記載のヒータにおいて、
前記支持体に溝部が形成されていると共に、前記溝部内に前記ヒータ線が配置され、
前記溝部と前記ヒータ線との間にアルミニウムが介在していることを特徴とするヒータ。 The heater according to claim 1 or 2 ,
A groove is formed in the support, and the heater wire is disposed in the groove,
A heater characterized in that aluminum is interposed between the groove and the heater wire. 支持体と、前記支持体内に埋設されたヒータ線とを備え、
前記支持体が、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成されているヒータを製造する方法であって、
溝部が形成されたプリフォームをグラファイトで作製する工程と、
前記溝部内にヒータ線を設置する工程と、
前記プリフォームにアルミニウムの溶湯を高圧で含浸させ、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成された支持体を作製する高圧含浸工程とを有していることを特徴とするヒータの製造方法。 A support, and a heater wire embedded in the support,
The support is a method of manufacturing a heater formed of a graphite-based aluminum composite material in which graphite is impregnated with aluminum ,
Producing a preform with a groove formed of graphite;
Installing a heater wire in the groove;
A high-pressure impregnation step of impregnating the preform with a molten aluminum at high pressure and producing a support made of a graphite-based aluminum composite material in which graphite is impregnated with aluminum. Production method. 請求項４に記載のヒータの製造方法において、
前記高圧含浸工程の際に、前記支持体の表面にアルミニウム膜を形成する工程を有していることを特徴とするヒータの製造方法。 In the manufacturing method of the heater according to claim 4 ,
A method for manufacturing a heater, comprising a step of forming an aluminum film on a surface of the support during the high-pressure impregnation step. 請求項４に記載のヒータの製造方法において、
予め前記プリフォームの表面をセラミックス粉で覆い、前記高圧含浸工程の際に前記アルミニウムの溶湯を前記セラミックス粉間にも含浸させ、前記支持体の表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材によるセラミックス−アルミニウム複合層を形成することを特徴とするヒータの製造方法。 In the manufacturing method of the heater according to claim 4 ,
The surface of the preform is covered with ceramic powder in advance, and the molten metal of aluminum is impregnated between the ceramic powder during the high-pressure impregnation step, and the surface of the support is a ceramic-aluminum made of a composite material of ceramic and aluminum. A method for manufacturing a heater, comprising forming a composite layer.
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