JP6692046B2

JP6692046B2 - Infrared heater

Info

Publication number: JP6692046B2
Application number: JP2015175068A
Authority: JP
Inventors: 剛戸谷; 篤櫻井; 良夫近藤
Original assignee: Hokkaido University NUC; NGK Insulators Ltd; Niigata University
Current assignee: Hokkaido University NUC; NGK Insulators Ltd; Niigata University
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2020-05-13
Anticipated expiration: 2035-09-04
Also published as: JP2017050254A

Description

本発明は、赤外線ヒーターに関する。 The present invention relates to an infrared heater.

従来、赤外線を放射する赤外線ヒーターとしては、種々の構造のものが知られている。例えば、特許文献１には、発熱体と、発熱体を囲む内管及び外管と、を備えた赤外線ヒーターが記載されている。この赤外線ヒーターでは、内管及び外管が３．５μｍ以下の波長の赤外線を透過し、３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収するフィルタとして機能している。３．５μｍ以下の波長の赤外線は、水素結合を切断する能力に優れるといわれており、この波長の赤外線を放射することで効率的に対象物の乾燥などを行うことができるとしている。 Conventionally, various types of infrared heaters that emit infrared rays are known. For example, Patent Document 1 describes an infrared heater including a heating element and an inner tube and an outer tube surrounding the heating element. In this infrared heater, the inner tube and the outer tube function as a filter that transmits infrared rays having a wavelength of 3.5 μm or less and absorbs infrared rays having a wavelength of more than 3.5 μm. Infrared rays having a wavelength of 3.5 μm or less are said to have an excellent ability to break hydrogen bonds, and it is said that by radiating infrared rays having this wavelength, it is possible to efficiently dry an object.

特許第４７９００９２号公報Japanese Patent No. 4790092

ところで、対象物が効率よく赤外線を吸収するためには、対象物の赤外線吸収率が比較的高い波長領域の赤外線を集中的に放射することが好ましい。特許文献１に記載の赤外線ヒーターでは３．５μｍ以下の波長の赤外線を主に放射し、３．５μｍを超える波長の赤外線はヒーター内部で吸収されていたが、より効率よく対象物の赤外線吸収体に放射できる赤外線ヒーターが望まれていた。 By the way, in order for an object to efficiently absorb infrared rays, it is preferable to intensively radiate infrared rays in a wavelength region in which the infrared absorption rate of the object is relatively high. The infrared heater described in Patent Document 1 mainly radiates infrared rays having a wavelength of 3.5 μm or less, and infrared rays having a wavelength of more than 3.5 μm are absorbed inside the heater, but the infrared absorber of the object is more efficiently. Infrared heaters that can radiate in the air have been desired.

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、対象物に効率よく赤外線を放射できる赤外線ヒーターを提供することを主目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and a main object thereof is to provide an infrared heater capable of efficiently emitting infrared rays to an object.

本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。 The present invention has adopted the following means in order to achieve the above-mentioned main object.

本発明の赤外線ヒーターは、
発熱体と、
赤外線の放射面と、該放射面に沿った方向に周期構造を有する第１導体層と、を有し、前記発熱体からのエネルギーを吸収すると波長２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内に半値幅が１．５μｍ以下で放射率が値０．８以上の最大ピークを有する赤外線を前記放射面から放射する特性を有する構造体と、
を備えたものである。 The infrared heater of the present invention,
A heating element,
It has an infrared radiation surface and a first conductor layer having a periodic structure in a direction along the radiation surface. When the energy from the heating element is absorbed, the half width is 1 in the wavelength range of 2 μm to 10 μm. A structure having a characteristic of radiating infrared rays having a maximum peak with an emissivity of 0.8 or more at 0.5 μm or less from the radiation surface;
It is equipped with.

この赤外線ヒーターでは、構造体が、放射面に沿った方向に周期構造を有する第１導体層を備えている。そして、構造体が発熱体からのエネルギーを吸収すると、波長２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内に半値幅（FWHM：full width at half maximum）が１．５μｍ以下で放射率が値０．８以上の最大ピークを有する赤外線が構造体の放射面から放射される。このように、本発明の赤外線ヒーターは、半値幅が比較的小さく放射率が比較的高い最大ピークを有する赤外線を放射する。そのため、この最大ピーク付近の波長領域の赤外線吸収率が比較的高い対象物に対して、効率よく赤外線を放射することができる。 In this infrared heater, the structure includes the first conductor layer having the periodic structure in the direction along the radiation surface. When the structure absorbs the energy from the heating element, the maximum of the full width at half maximum (FWHM) of 1.5 μm or less and the emissivity of 0.8 or more in the wavelength range of 2 μm or more and 10 μm or less. Infrared light having a peak is emitted from the emitting surface of the structure. Thus, the infrared heater of the present invention radiates infrared rays having a maximum peak with a relatively small half width and a relatively high emissivity. Therefore, infrared rays can be efficiently emitted to an object having a relatively high infrared absorption rate in the wavelength region near the maximum peak.

本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記構造体は、前記発熱体側で前記第１導体層に接合された誘電体層と、前記発熱体側で該誘電体層に接合された第２導体層と、を有し、前記第１導体層は、前記放射面に沿った方向に互いに離間して配置されることで前記周期構造を構成する複数の個別導体層を有していてもよい。構造体がこのような構成を有することで、構造体に上述した特性を比較的容易に持たせることができる。 In the infrared heater of the present invention, the structure has a dielectric layer joined to the first conductor layer on the heating element side and a second conductor layer joined to the dielectric layer on the heating element side. However, the first conductor layer may include a plurality of individual conductor layers that form the periodic structure by being spaced apart from each other in the direction along the radiation surface. With the structure having such a configuration, the structure can have the above-described characteristics relatively easily.

本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記構造体は、少なくとも表面が前記第１導体層からなり前記周期構造を構成する複数のマイクロキャビティ、を有しており、複数の前記マイクロキャビティの各々は、円柱形状又は多角柱形状であり、直径又は幅が３．０μｍ以上５．０μｍ以下であってもよい。構造体がこのような構成を有することで、構造体に上述した特性を比較的容易に持たせることができる。 In the infrared heater of the present invention, the structure has a plurality of microcavities at least the surface of which is composed of the first conductor layer and constitutes the periodic structure, and each of the plurality of microcavities has a cylindrical shape. Alternatively, it may have a polygonal prism shape, and the diameter or width may be 3.0 μm or more and 5.0 μm or less. With the structure having such a configuration, the structure can have the above-described characteristics relatively easily.

個別導体層を有する態様の本発明の赤外線ヒーターにおいて、複数の前記個別導体層の各々は、横幅が１０００ｎｍ以上８０００ｎｍ以下、縦幅が１０００ｎｍ以上８０００ｎｍ以下、厚さが５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の直方体形状としてもよい。複数の前記個別導体層は、前記放射面に沿った所定の第１方向及び該第１方向に直交する第２方向の各々に沿って等間隔に格子状に配列されていてもよい。複数の前記個別導体層は、前記第１方向に沿った互いの間隔が１０００ｎｍ以上４０００ｎｍ以下であり、前記第２方向に沿った互いの間隔が１０００ｎｍ以上４０００ｎｍ以下であってもよい。前記第１導体層及び前記第２導体層の少なくとも一方は、金属であってもよい。前記構造体は、前記発熱体側で前記第２導体層に接合された支持基板を有していてもよい。 In the infrared heater of the aspect of the invention having an individual conductor layer, each of the plurality of individual conductor layers has a rectangular parallelepiped shape having a width of 1000 nm or more and 8000 nm or less, a vertical width of 1000 nm or more and 8000 nm or less, and a thickness of 50 nm or more and 200 nm or less. Good. The plurality of individual conductor layers may be arranged in a grid pattern at equal intervals along each of a predetermined first direction along the radiation surface and a second direction orthogonal to the first direction. The plurality of individual conductor layers may have a mutual distance of 1000 nm or more and 4000 nm or less along the first direction, and a mutual distance of 1000 nm or more and 4000 nm or less along the second direction. At least one of the first conductor layer and the second conductor layer may be a metal. The structure may include a support substrate bonded to the second conductor layer on the heating element side.

本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記構造体は、前記最大ピークが波長６μｍ以上７μｍ以下の範囲内にあってもよい。 In the infrared heater of the present invention, the structure may have the maximum peak in a wavelength range of 6 μm or more and 7 μm or less.

本発明の赤外線ヒーターにおいて、前記構造体は、前記最大ピークの立ち上がりから立ち下がりまでの波長領域以外の波長領域における赤外線の放射率が値０．２以下であってもよい。こうすれば、最大ピーク付近以外の波長領域における赤外線の強度が比較的小さくなるため、赤外線ヒーターのエネルギー効率が向上する。 In the infrared heater of the present invention, the structure may have an infrared emissivity of 0.2 or less in a wavelength region other than the wavelength region from the rising to the falling of the maximum peak. In this case, the intensity of infrared rays in the wavelength region other than the vicinity of the maximum peak becomes relatively small, so that the energy efficiency of the infrared heater is improved.

赤外線ヒーター１０の断面図。Sectional drawing of the infrared heater 10. 放射面３８から放射される赤外線の放射特性の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the radiation characteristic of the infrared rays radiated from the radiation surface 38. 変形例の赤外線ヒーター１１０の断面図。Sectional drawing of the infrared heater 110 of a modification. 放射面１３８から放射される赤外線の放射特性の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the radiation characteristic of the infrared rays radiated from the radiation surface 138.

次に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である赤外線ヒーター１０の断面図である。なお、本実施形態において、左右方向、前後方向及び上下方向は、図１に示した通りとする。赤外線ヒーター１０は、ヒーター本体１１と、構造体３０と、ケーシング７０とを備えている。この赤外線ヒーター１０は、下方に配置された図示しない対象物に向けて、波長２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内に最大ピークを有する赤外線を放射する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of an infrared heater 10 which is an embodiment of the present invention. In this embodiment, the left-right direction, the front-back direction, and the up-down direction are as shown in FIG. The infrared heater 10 includes a heater body 11, a structure 30, and a casing 70. The infrared heater 10 radiates infrared rays having a maximum peak in a wavelength range of 2 μm or more and 10 μm or less toward an object (not shown) arranged below.

ヒーター本体１１は、いわゆる面状ヒーターとして構成されており、線状の部材をジグザグに湾曲させた発熱体１２と、発熱体１２に接触して発熱体１２の周囲を覆う絶縁体である保護部材１３とを備えている。発熱体１２の材質としては、例えばＷ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金及びＮｉ−Ｃｒ合金などが挙げられる。保護部材１３の材質としては、例えばポリイミドなどの絶縁性の樹脂やセラミックス等が挙げられる。ヒーター本体１１は、ケーシング７０の内部に配置されている。発熱体１２の両端は、ケーシング７０に取り付けられた図示しない一対の入力端子にそれぞれ接続されている。この一対の入力端子を介して、発熱体１２に外部から電力を供給可能である。なお、ヒーター本体１１は、絶縁体にリボン状の発熱体を巻き付けた構成の面状ヒーターとしてもよい。なお、面状ヒーターの外形は、例えば被処理物の形状に応じて適宜設計することができ、例えば矩形ないし円形であっても良い。 The heater body 11 is configured as a so-called planar heater, and is a heating member 12 in which a linear member is bent in a zigzag shape, and a protection member that is an insulator that contacts the heating member 12 and covers the periphery of the heating member 12. 13 and 13. Examples of the material of the heating element 12 include W, Mo, Ta, Fe-Cr-Al alloy and Ni-Cr alloy. Examples of the material of the protective member 13 include insulating resins such as polyimide and ceramics. The heater body 11 is arranged inside the casing 70. Both ends of the heating element 12 are connected to a pair of input terminals (not shown) attached to the casing 70. Electric power can be externally supplied to the heating element 12 via the pair of input terminals. The heater body 11 may be a planar heater having a structure in which a ribbon-shaped heating element is wound around an insulator. The outer shape of the planar heater can be appropriately designed depending on, for example, the shape of the object to be processed, and may be rectangular or circular.

構造体３０は、発熱体１２の下方に配設された板状の部材である。構造体３０は、赤外線ヒーター１０の下側から発熱体１２側に向かって、複数の個別導体層３２を有する第１導体層３１と、接着層３３と、誘電体層３４と、第２導体層３５と、接着層３６と、支持基板３７と、をこの順に備えている。また、構造体３０の最下面（下表面）に位置する、誘電体層３４の下面（個別導体層３２が配設されていない部分）が、対象物に赤外線を放射する放射面３８となっている。構造体３０は、ケーシング７０の下方の開口を塞ぐように配置されており、ヒーター本体１１の真下及び真下の周辺（前後左右方向）の領域を覆うように位置している。 The structure 30 is a plate-shaped member disposed below the heating element 12. The structure 30 includes a first conductor layer 31 having a plurality of individual conductor layers 32, a bonding layer 33, a dielectric layer 34, and a second conductor layer from the lower side of the infrared heater 10 toward the heating element 12 side. 35, an adhesive layer 36, and a support substrate 37 are provided in this order. Further, the lower surface of the dielectric layer 34 (the portion where the individual conductor layer 32 is not disposed), which is located on the lowermost surface (lower surface) of the structure 30, serves as a radiation surface 38 that radiates infrared rays to the object. There is. The structure 30 is arranged so as to close the lower opening of the casing 70, and is located so as to cover the region immediately below the heater body 11 and the peripheral region (front-rear, left-right direction) immediately below.

第１導体層３１は、導体（電気伝導体）からなる層であり、放射面３８に沿った方向（前後左右方向）に周期構造を有する。具体的には、第１導体層３１は複数の個別導体層３２を備えており、この個別導体層３２が放射面３８に沿った方向に互いに離間して配置されることで、周期構造を構成している（図１の左下拡大図参照）。複数の個別導体層３２は、左右方向（第１方向）に間隔Ｄ１ずつ離れて互いに等間隔に配設されている。また、複数の個別導体層３２は、左右方向に直交する前後方向（第２方向）に間隔Ｄ２ずつ離れて互いに等間隔に配設されている。個別導体層３２は、このように格子状に配列されている。複数の個別導体層３２の各々は、厚さｈ（上下高さ）が横幅Ｗ（左右方向の幅）及び縦幅Ｌ（前後方向の幅）よりも小さい直方体形状をしている。第１導体層３１の周期構造の周期は、横方向の周期Λ１＝Ｄ１＋Ｗ、縦方向の周期Λ２＝Ｄ２＋Ｌである。第１導体層３１（個別導体層３２）の材質は、例えば金属などの導体である。金属の具体例としては、金，アルミニウム（Ａｌ）などが挙げられる。本実施形態では、第１導体層３１の材質は金とした。複数の個別導体層３２の各々は、接着層３３を介して誘電体層３４に接合されている。接着層３３は、誘電体層３４と個別導体層３２とを直接接合する場合と比べて両者の接合力を高める目的で配設されている。接着層３３の材質としては、例えばクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）などが挙げられる。本実施形態では、接着層３３の材質はクロムとした。 The first conductor layer 31 is a layer made of a conductor (electric conductor), and has a periodic structure in the direction along the radiation surface 38 (front-rear, left-right direction). Specifically, the first conductor layer 31 includes a plurality of individual conductor layers 32, and the individual conductor layers 32 are arranged apart from each other in the direction along the radiation surface 38 to form a periodic structure. (See the enlarged view at the lower left of Fig. 1). The plurality of individual conductor layers 32 are arranged at equal intervals in the left-right direction (first direction) by an interval of D1. Further, the plurality of individual conductor layers 32 are arranged at equal intervals with each other with a distance D2 therebetween in the front-rear direction (second direction) orthogonal to the left-right direction. The individual conductor layers 32 are thus arranged in a grid pattern. Each of the plurality of individual conductor layers 32 has a rectangular parallelepiped shape having a thickness h (vertical height) smaller than a horizontal width W (horizontal width) and a vertical width L (front-back width). The period of the periodic structure of the first conductor layer 31 is a horizontal period Λ1 = D1 + W and a vertical period Λ2 = D2 + L. The material of the first conductor layer 31 (individual conductor layer 32) is a conductor such as metal. Specific examples of the metal include gold and aluminum (Al). In this embodiment, the material of the first conductor layer 31 is gold. Each of the plurality of individual conductor layers 32 is joined to the dielectric layer 34 via the adhesive layer 33. The adhesive layer 33 is provided for the purpose of increasing the bonding force between the dielectric layer 34 and the individual conductor layer 32 as compared with the case of directly bonding them. Examples of the material of the adhesive layer 33 include chromium (Cr), titanium (Ti), ruthenium (Ru), and the like. In this embodiment, the material of the adhesive layer 33 is chromium.

誘電体層３４は、第１導体層３１に発熱体１２側（上側）で接合された厚さｄの平板状の部材である。誘電体層３４は、第１導体層３１と第２導体層３５との間に挟まれている。誘電体層３４の材質としては、例えば、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃），シリカ（ＳｉＯ₂）などが挙げられる。本実施形態では、誘電体層３４の材質はアルミナとした。 The dielectric layer 34 is a plate-shaped member having a thickness d and joined to the first conductor layer 31 on the heating element 12 side (upper side). The dielectric layer 34 is sandwiched between the first conductor layer 31 and the second conductor layer 35. Examples of the material of the dielectric layer 34 include alumina (Al ₂ O ₃ ) and silica (SiO ₂ ). In this embodiment, the material of the dielectric layer 34 is alumina.

第２導体層３５は、誘電体層３４に発熱体１２側（上側）で接合された平板状の部材である。第２導体層３５の材質は例えば金属などの導体であり、第１導体層３１と同様の材質を用いることができる。第１導体層３１及び第２導体層３５の少なくとも一方が金属であってもよい。本実施形態では、第２導体層３５の材質は第１導体層３１と同じ金とした。第２導体層３５は、接着層３６を介して支持基板３７に接合されている。接着層３６は、第２導体層３５と支持基板３７とを直接接合する場合と比べて両者の接合力を高める目的で配設されている。接着層３６は、上述した接着層３３と同様の材質を用いることができる。本実施形態では、接着層３６の材質は接着層３３と同じクロムとした。 The second conductor layer 35 is a plate-shaped member that is joined to the dielectric layer 34 on the heating element 12 side (upper side). The material of the second conductor layer 35 is a conductor such as a metal, and the same material as that of the first conductor layer 31 can be used. At least one of the first conductor layer 31 and the second conductor layer 35 may be a metal. In this embodiment, the material of the second conductor layer 35 is the same as that of the first conductor layer 31. The second conductor layer 35 is bonded to the support substrate 37 via the adhesive layer 36. The adhesive layer 36 is provided for the purpose of increasing the bonding force between the second conductor layer 35 and the support substrate 37 as compared with the case of directly bonding them. The adhesive layer 36 can be made of the same material as the adhesive layer 33 described above. In this embodiment, the material of the adhesive layer 36 is the same chromium as that of the adhesive layer 33.

支持基板３７は、接着層３６を介して第２導体層３５に発熱体１２側（上側）で接合された平板状の部材である。支持基板３７は、ケーシング７０の内部に図示しない固定具などにより固定されており、第１導体層３１，誘電体層３４，及び第２導体層３５を支持する。支持基板３７の材質としては、例えばＳｉウェハ，ガラス，など平滑面が維持しやすく、耐熱性が高く、熱反りが低い素材が挙げられる。本実施形態では、支持基板３７はＳｉウェハとした。本実施形態では、支持基板３７はヒーター本体１１の下面に接触しているものとした。なお、支持基板３７とヒーター本体１１とは接触だけでなく接合されていてもよいし、接触せず空間を介して上下に離間して配設されていてもよい。 The support substrate 37 is a flat plate-like member that is joined to the second conductor layer 35 via the adhesive layer 36 on the heating element 12 side (upper side). The support substrate 37 is fixed to the inside of the casing 70 by a fixture or the like not shown, and supports the first conductor layer 31, the dielectric layer 34, and the second conductor layer 35. As the material of the support substrate 37, for example, a material such as a Si wafer or glass, which can easily maintain a smooth surface, has high heat resistance, and has low thermal warpage can be used. In this embodiment, the support substrate 37 is a Si wafer. In this embodiment, the support substrate 37 is in contact with the lower surface of the heater body 11. The support substrate 37 and the heater main body 11 may be not only in contact with each other but also bonded to each other, or may be disposed apart from each other vertically without a contact.

このように、構造体３０は、周期構造を有する第１導体層３１（個別導体層３２）と、第２導体層３５と、第１導体層３１及び第２導体層３５に挟まれた誘電体層３４とを有している。これにより、構造体３０は、特定の波長の赤外線を選択的に放射する特性を有するメタマテリアルエミッターとして機能する。この特性は、マグネティックポラリトン（Magnetic polariton）で説明される共鳴現象によるものと考えられている。なお、マグネティックポラリトンとは、上下２枚の導体（第１導体層３１及び第２導体層３５）間の誘電体（誘電体層３４）内において強い電磁場の閉じ込め効果が得られる共鳴現象のことである。これにより、構造体３０では、誘電体層３４のうち第２導体層３５と個別導体層３２とに挟まれる部分が赤外線の放射源となる。そして、その放射源から放たれる赤外線は個別導体層３２をまわり込んで、誘電体層３４のうち個別導体層３２が配設されていない部分（すなわち放射面３８）から周囲環境に放射される。また、この構造体３０では、第１導体層３１，誘電体層３４及び第２導体層３５の材質や、第１導体層３１の形状及び周期構造を調整することで、共鳴波長を調整することができる。これにより、構造体３０の放射面３８から放射される赤外線は、特定の波長の赤外線の放射率が高くなる特性を示す。本実施形態では、構造体３０が、波長２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内に半値幅が１．５μｍ以下で放射率が値０．８以上の最大ピークを有する赤外線を放射面３８から放射する特性（以下、単に「所定の放射特性」と称する）を有するように、上述した材質，形状，及び周期構造などが調整されている。すなわち、構造体３０は、半値幅が比較的小さく放射率が比較的高い急峻な最大ピークを有する赤外線を放射する特性を有する。例えば、個別導体層３２の各々の形状に関して、横幅Ｗが１６５０ｎｍ以上１８００ｎｍ以下としてもよい。縦幅Ｌが１０００ｎｍ以上８０００ｎｍ以下としてもよい。厚さｈが５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下としてもよい。また、第１導体層３１の周期構造に関して、左右方向の間隔Ｄ１が１０００ｎｍ以上４０００ｎｍ以下としてもよい。前後方向の間隔Ｄ２が１０００ｎｍ以上４０００ｎｍ以下としてもよい。これらの数値範囲のうち１以上を満たすようにすることで、構造体３０が所定の放射特性を満たしやすくなる。なお、横幅Ｗと縦幅Ｌとは、同じ値としてもよいし異なる値としてもよい。間隔Ｄ１及び間隔Ｄ２や、周期Λ１及び周期Λ２についても同様である。構造体３０は、所定の放射特性における上述した最大ピークが波長６μｍ以上７μｍ以下の範囲内にあってもよい。また、構造体３０は、所定の放射特性における最大ピークの立ち上がりから立ち下がりまでの波長領域以外の波長領域における赤外線の放射率が値０．２以下であることが好ましい。構造体３０は、最大ピークの半値幅が１．０μｍ以下であることが好ましい。 As described above, the structure 30 includes the first conductor layer 31 (individual conductor layer 32) having the periodic structure, the second conductor layer 35, and the dielectric body sandwiched between the first conductor layer 31 and the second conductor layer 35. And layer 34. Accordingly, the structure 30 functions as a metamaterial emitter having a characteristic of selectively emitting infrared rays having a specific wavelength. This property is considered to be due to the resonance phenomenon explained by the magnetic polariton. The magnetic polariton is a resonance phenomenon in which a strong electromagnetic field confinement effect is obtained in the dielectric (dielectric layer 34) between the upper and lower two conductors (the first conductor layer 31 and the second conductor layer 35). is there. As a result, in the structure 30, the portion of the dielectric layer 34 that is sandwiched between the second conductor layer 35 and the individual conductor layer 32 serves as an infrared radiation source. Then, the infrared rays emitted from the radiation source go around the individual conductor layer 32, and are radiated to the surrounding environment from the portion of the dielectric layer 34 where the individual conductor layer 32 is not provided (that is, the emission surface 38). .. In the structure 30, the resonance wavelength can be adjusted by adjusting the materials of the first conductor layer 31, the dielectric layer 34, and the second conductor layer 35, and the shape and periodic structure of the first conductor layer 31. You can As a result, the infrared rays emitted from the emission surface 38 of the structure 30 have a characteristic that the emissivity of infrared rays having a specific wavelength is high. In the present embodiment, the structure 30 emits infrared rays having a maximum peak with a half value width of 1.5 μm or less and an emissivity of 0.8 or more from the emission surface 38 within a wavelength range of 2 μm or more and 10 μm or less ( Hereinafter, the above-mentioned material, shape, periodic structure, and the like are adjusted so as to have a “predetermined radiation characteristic”. That is, the structure 30 has a characteristic of emitting infrared rays having a steep maximum peak having a relatively small half width and a relatively high emissivity. For example, the width W of each individual conductor layer 32 may be 1650 nm or more and 1800 nm or less. The vertical width L may be 1000 nm or more and 8000 nm or less. The thickness h may be 50 nm or more and 200 nm or less. Further, with respect to the periodic structure of the first conductor layer 31, the distance D1 in the left-right direction may be 1000 nm or more and 4000 nm or less. The distance D2 in the front-rear direction may be 1000 nm or more and 4000 nm or less. By satisfying one or more of these numerical ranges, the structure 30 can easily satisfy the predetermined radiation characteristics. The horizontal width W and the vertical width L may have the same value or different values. The same applies to the intervals D1 and D2 and the periods Λ1 and Λ2. The structure 30 may have the above-mentioned maximum peak in a predetermined radiation characteristic within a wavelength range of 6 μm or more and 7 μm or less. Further, the structure 30 preferably has an infrared emissivity of 0.2 or less in a wavelength region other than the wavelength region from the rising to the falling of the maximum peak in the predetermined radiation characteristic. The structure 30 preferably has a maximum peak full width at half maximum of 1.0 μm or less.

なお、このような構造体３０は、例えば以下のように形成することができる。まず、支持基板３７の表面（図１の下面）にスパッタリングにより接着層３６及び第２導体層３５をこの順に形成する。次に、第２導体層３５の表面（図１の下面）にＡＬＤ法（atomic layer deposition：原子層堆積法）により誘電体層３４を形成する。続いて、誘電体層３４の表面（図１の下面）に所定のレジストパターンを形成してからヘリコンスパッタリング法により接着層３３及び第１導体層３１の材質からなる層を順次形成する。そして、レジストパターンを除去することにより、接着層３３及び第１導体層３１（複数の個別導体層３２）を形成する。 In addition, such a structure 30 can be formed as follows, for example. First, the adhesive layer 36 and the second conductor layer 35 are formed in this order on the surface of the support substrate 37 (the lower surface in FIG. 1) by sputtering. Next, the dielectric layer 34 is formed on the surface of the second conductor layer 35 (the lower surface in FIG. 1) by the ALD method (atomic layer deposition). Subsequently, a predetermined resist pattern is formed on the surface of the dielectric layer 34 (the lower surface of FIG. 1), and then layers made of the materials of the adhesive layer 33 and the first conductor layer 31 are sequentially formed by the helicon sputtering method. Then, by removing the resist pattern, the adhesive layer 33 and the first conductor layer 31 (a plurality of individual conductor layers 32) are formed.

ケーシング７０は、内部に空間を有し且つ底面が開放された略直方体の形状をしている。このケーシング７０内部の空間に、ヒーター本体１１及び構造体３０が配置されている。ケーシング７０は、発熱体１２から放出される赤外線を反射するように金属（例えばＳＵＳやアルミニウム）で形成されている。 The casing 70 has a substantially rectangular parallelepiped shape with a space inside and an open bottom surface. The heater body 11 and the structure 30 are arranged in the space inside the casing 70. The casing 70 is made of metal (for example, SUS or aluminum) so as to reflect the infrared rays emitted from the heating element 12.

こうした赤外線ヒーター１０の使用例を以下に説明する。まず、図示しない電源から入力端子を介して発熱体１２の両端に電力を供給する。電力の供給は、発熱体１２の温度が予め設定された温度（特に限定するものではないが、ここでは３５０℃とする）になるように行う。なお、構造体３０の温度が予め設定された温度になるように発熱体１２に電力を供給してもよい。所定の温度に達した発熱体１２からは、伝導・対流・放射の伝熱３形態のうち１以上の形態によって周囲にエネルギーが伝達され、構造体３０が加熱される。その結果、構造体３０は所定温度に上昇し、二次放射体となって、赤外線を放射するようになる。このとき、構造体３０が上述したように第１導体層３１，誘電体層３４，及び第２導体層３５を有することで、赤外線ヒーター１０は所定の放射特性に基づいた赤外線を放射する。すなわち、赤外線ヒーター１０は、構造体３０の放射面３８から、波長２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内に半値幅が１．５μｍ以下で放射率が値０．８以上の最大ピークを有する赤外線を下方に放射する。図２は、放射面３８から放射される赤外線の放射特性の一例を示すグラフである。図２に示す曲線Ａ〜Ｄは、個別導体層３２の横幅Ｗ及び縦幅Ｌを変化させた場合の放射面３８からの赤外線の放射率を測定して、測定値をグラフにしたものである。放射率の測定は、以下のように行った。まず、積分球を有するＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光計）で放射面３８からの赤外線の垂直入射半球反射率を測定した。次に、透過率を値０として、キルヒホッフの法則を適用することで得られる、（放射率）＝１−（反射率）の式により換算した値を、放射率の測定値とした。なお、曲線Ａ〜Ｄのいずれも、第１導体層３１及び第２導体層３５を金とし、誘電体層３４をアルミナとし、第１導体層３１の厚さｈを１００μｍとし，間隔Ｄ１及び間隔Ｄ２を１．５０μｍとし，誘電体層３４の厚さｄを１２０μｍとし、構造体３０の温度を２００℃とした状態での結果である。曲線Ａ（細い実線），曲線Ｂ（破線），曲線Ｃ（一点鎖線），曲線Ｄ（太い実線）は、それぞれ横幅Ｗ及び縦幅Ｌを１．６５μｍ，１．７０μｍ，１．７５μｍ，１．８０μｍとした場合のグラフである。図２からもわかるように、曲線Ａ〜Ｄのいずれも、波長２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内，且つ波長６μｍ以上７μｍ以下の範囲内に最大ピークを有していた。また、曲線Ａ〜Ｄのいずれも、最大ピークの半値幅は１．５μｍ以下であり、最大ピークの放射率が値０．８（＝８０％）を超えていた。さらに、曲線Ａ〜Ｄのいずれも、最大ピークの立ち上がりから立ち下がりまでの波長領域以外の波長領域における赤外線の放射率が値０．２（＝２０％）以下であり、最大ピークの半値幅が１．０μｍ以下であった。また、横幅Ｗ及び縦幅Ｌの値が大きいほど、最大ピークのピーク波長が大きくなる傾向にあった。 An example of using the infrared heater 10 will be described below. First, power is supplied to both ends of the heating element 12 from an unillustrated power source through the input terminals. The electric power is supplied so that the temperature of the heating element 12 reaches a preset temperature (which is not particularly limited, but here is 350 ° C.). Note that electric power may be supplied to the heating element 12 so that the temperature of the structure 30 reaches a preset temperature. From the heating element 12 that has reached a predetermined temperature, energy is transferred to the surroundings by one or more of the three modes of heat transfer of conduction, convection, and radiation, and the structure 30 is heated. As a result, the structure 30 rises to a predetermined temperature, becomes a secondary radiator, and emits infrared rays. At this time, since the structure 30 has the first conductor layer 31, the dielectric layer 34, and the second conductor layer 35 as described above, the infrared heater 10 emits infrared rays based on a predetermined radiation characteristic. That is, the infrared heater 10 moves downward from the emission surface 38 of the structure 30 infrared rays having a maximum peak with a half width of 1.5 μm or less and an emissivity of 0.8 or more within a wavelength range of 2 μm or more and 10 μm or less. Radiate. FIG. 2 is a graph showing an example of radiation characteristics of infrared rays radiated from the radiation surface 38. Curves A to D shown in FIG. 2 are graphs of the measured values obtained by measuring the emissivity of infrared rays from the emitting surface 38 when the horizontal width W and the vertical width L of the individual conductor layer 32 are changed. .. The emissivity was measured as follows. First, the FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectrometer) having an integrating sphere was used to measure the normal incidence hemispherical reflectance of infrared rays from the emitting surface 38. Next, a value obtained by applying Kirchhoff's law with the transmittance set to 0 and converted by the equation of (emissivity) = 1- (reflectance) was taken as the measured value of the emissivity. In each of the curves A to D, the first conductor layer 31 and the second conductor layer 35 are gold, the dielectric layer 34 is alumina, the thickness h of the first conductor layer 31 is 100 μm, and the interval D1 and the interval This is the result when D2 is 1.50 μm, the thickness d of the dielectric layer 34 is 120 μm, and the temperature of the structure 30 is 200 ° C. The curve A (thin solid line), the curve B (dashed line), the curve C (dashed line), and the curve D (thick solid line) have a horizontal width W and a vertical width L of 1.65 μm, 1.70 μm, 1.75 μm, 1. It is a graph when it is set to 80 μm. As can be seen from FIG. 2, each of the curves A to D had the maximum peak in the wavelength range of 2 μm to 10 μm and in the wavelength range of 6 μm to 7 μm. In addition, in each of the curves A to D, the half-value width of the maximum peak was 1.5 μm or less, and the emissivity of the maximum peak exceeded the value 0.8 (= 80%). Further, in each of the curves A to D, the emissivity of infrared rays in the wavelength region other than the wavelength region from the rising to the falling of the maximum peak is 0.2 (= 20%) or less, and the half-value width of the maximum peak is It was 1.0 μm or less. Further, the larger the width W and the length L, the larger the peak wavelength of the maximum peak.

赤外線ヒーター１０がこのような所定の放射特性の赤外線を放射することで、赤外線ヒーター１０の下方に配置された対象物に対して、特定の波長領域の赤外線（最大ピーク付近の波長領域の赤外線）を選択的に放射することができる。そのため、この最大ピーク付近の波長領域の赤外線吸収率が比較的高い対象物に対して、効率よく赤外線を放射して加熱などを行うことができる。例えば、トルエンは波長６．６８４μｍ（図２の破線の直線参照）に赤外線の吸収ピークを有する。そのため、例えば曲線Ｄの放射特性を有する構造体３０を備えた赤外線ヒーター１０を用いることで、トルエンを効率よく蒸発させることができる。ここで、例えば半導体素子の表面にシリコーンとトルエンとを含む塗膜を形成して、塗膜からトルエンを蒸発させることで半導体素子上に保護膜を形成する場合がある。このような場合に、曲線Ｄの放射特性を有する赤外線ヒーター１０を用いることで、トルエンを効率よく蒸発させて、効率よく保護膜を形成することができる。なお、図２に示したような構造体３０の放射特性（例えば最大ピークのピーク波長等）は、構造体３０の温度によって変化しない。そのため、対象物に放射が必要な赤外線のエネルギーの大きさに応じて、赤外線ヒーター１０の使用時の構造体３０の温度を定めればよい。 The infrared heater 10 emits infrared rays having such a predetermined radiation characteristic, so that an infrared ray in a specific wavelength range (infrared ray in a wavelength range near the maximum peak) with respect to an object arranged below the infrared heater 10. Can be selectively emitted. Therefore, it is possible to efficiently radiate infrared rays to heat an object having a relatively high infrared absorption rate in the wavelength region near the maximum peak. For example, toluene has an infrared absorption peak at a wavelength of 6.684 μm (see the broken line in FIG. 2). Therefore, for example, by using the infrared heater 10 including the structure 30 having the radiation characteristic of the curve D, toluene can be efficiently evaporated. Here, for example, a protective film may be formed on the semiconductor element by forming a coating film containing silicone and toluene on the surface of the semiconductor element and evaporating toluene from the coating film. In such a case, by using the infrared heater 10 having the radiation characteristic of the curve D, toluene can be efficiently evaporated and the protective film can be efficiently formed. Note that the radiation characteristics (for example, the peak wavelength of the maximum peak) of the structure 30 as shown in FIG. 2 do not change depending on the temperature of the structure 30. Therefore, the temperature of the structure 30 when the infrared heater 10 is used may be determined according to the amount of infrared energy that the object needs to radiate.

以上詳述した本実施形態の赤外線ヒーター１０では、構造体３０が、放射面３８に沿った方向に周期構造を有する第１導体層３１を備えている。そして、構造体３０が発熱体１２からのエネルギーを吸収すると、波長２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内に半値幅が１．５μｍ以下で放射率が値０．８以上の最大ピークを有する赤外線が構造体３０の放射面３８から放射される。このように、赤外線ヒーター１０は、半値幅が比較的小さく放射率が比較的高い最大ピークを有する赤外線を放射する。そのため、この最大ピーク付近の波長領域の赤外線吸収率が比較的高い対象物に対して、効率よく赤外線を放射することができる。 In the infrared heater 10 of the present embodiment described in detail above, the structure 30 includes the first conductor layer 31 having the periodic structure in the direction along the radiation surface 38. When the structure 30 absorbs energy from the heating element 12, infrared rays having a maximum peak with a half width of 1.5 μm or less and an emissivity value of 0.8 or more within a wavelength range of 2 μm or more and 10 μm or less are generated. It is emitted from the emitting surface 38 of 30. In this way, the infrared heater 10 radiates infrared rays having a maximum peak with a relatively small half width and a relatively high emissivity. Therefore, infrared rays can be efficiently emitted to an object having a relatively high infrared absorption rate in the wavelength region near the maximum peak.

また、構造体３０は、発熱体１２側で第１導体層３１に接合された誘電体層３４と、発熱体１２側で誘電体層３４に接合された第２導体層３５と、を有している。そして、第１導体層３１は、放射面３８に沿った方向に互いに離間して配置されることで周期構造を構成する複数の個別導体層３２を有している。構造体３０がこのような構成を有することで、構造体に上述した所定の放射特性を比較的容易に持たせることができる。 The structure 30 has a dielectric layer 34 joined to the first conductor layer 31 on the heating element 12 side and a second conductor layer 35 joined to the dielectric layer 34 on the heating element 12 side. ing. The first conductor layer 31 has a plurality of individual conductor layers 32 that are arranged in the direction along the radiation surface 38 so as to be separated from each other to form a periodic structure. With the structure 30 having such a configuration, the structure can have the predetermined radiation characteristics described above relatively easily.

さらに、構造体３０は、最大ピークの立ち上がりから立ち下がりまでの波長領域以外の波長領域における赤外線の放射率が値０．２以下である。これにより、最大ピーク付近以外の波長領域における赤外線の強度が比較的小さくなるため、赤外線ヒーター１０のエネルギー効率が向上する。 Furthermore, the structure 30 has an infrared emissivity of 0.2 or less in a wavelength region other than the wavelength region from the rising of the maximum peak to the falling. Thereby, the intensity of infrared rays in the wavelength region other than the vicinity of the maximum peak becomes relatively small, so that the energy efficiency of the infrared heater 10 is improved.

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be implemented in various modes within the technical scope of the present invention.

例えば、上述した実施形態では、構造体３０は第１導体層３１と誘電体層３４と第２導体層３５とを有していたが、これに限られない。構造体３０は、放射面と放射面に沿った方向に周期構造を有する第１導体層とを有し、上述した所定の放射特性を有していればよい。例えば、構造体は、複数のマイクロキャビティを有するマイクロキャビティ形成体として構成されていてもよい。図３は、変形例の赤外線ヒーター１１０の断面図である。赤外線ヒーター１１０は、構造体３０を備えない代わりに、構造体１３０を備えている。構造体１３０は、少なくとも表面（下面）が第１導体層１３１からなり前後左右方向の周期構造を構成する複数のマイクロキャビティ４０を有している。構造体１３０は、赤外線ヒーター１０の下側から発熱体１２側に向かって、第１導体層１３１と、凹部形成層１３２と、本体層１３３と、をこの順に備えている。本体層１３３は、例えばガラス基板などからなる。凹部形成層１３２は、例えば樹脂や、セラミックス及びガラスなどの無機材料などからなり、本体層１３３の下面に形成されて円柱状の凹部を形成している。凹部形成層１３２は、第１導体層１３１と同じ材料であってもよい。第１導体層１３１は、構造体１３０の表面（下面）に配設されており、凹部形成層１３２の表面（下面及び側面）と、本体層１３３の下面（凹部形成層１３２が配設されていない部分）とを覆っている。第１導体層１３１は導体からなり、材質としては、例えば金，ニッケルなどの金属や導電性樹脂などが挙げられる。マイクロキャビティ４０は、この第１導体層１３１の側面４２（凹部形成層１３２の側面を覆う部分）と、底面４４（本体層１３３の下面を覆う部分）とで囲まれ、下方に開口した略円柱形状の空間である。マイクロキャビティ４０は、図３下段の拡大図に示すように、前後左右に並べて複数配設されている。なお、構造体１３０の下面が対象物に赤外線を放射する放射面１３８となっている。具体的には、構造体１３０が発熱体１２からのエネルギーを吸収すると、底面４４と側面４２とで形成される空間内での入射波と反射波との共振作用により、放射面１３８から下方の対象物に向けて特定の波長の赤外線が強く放射される。これにより、構造体１３０は、上述した所定の放射特性を有する。なお、複数のマイクロキャビティ４０の各々の円柱の直径を３．０μｍ以上５．０μｍ以下とすることで、構造体１３０に所定の放射特性を比較的容易に持たせることができる。なお、マイクロキャビティ４０は円柱に限らず多角柱形状でもよい。多角柱形状の場合、マイクロキャビティ４０を下方から平面視したときの多角形の幅を３．０μｍ以上５．０μｍ以下とすればよい。なお、この多角形が例えば四角形であれば、四角形の横幅及び縦幅が「多角形の幅」に相当する。その他の多角形についても近似的にはこの四角形の幾何平均を一辺長とする。また、マイクロキャビティ４０の深さは、例えば３μｍ以上１０μｍ以下としてもよい。図４は、放射面１３８から放射される赤外線の放射特性の一例を示すグラフである。図４に示す曲線は、マイクロキャビティ４０の円柱の直径を４．４μｍ、深さを４．４μｍとし、構造体１３０の温度を２００℃とした状態での、放射面１３８からの赤外線の放射率を図２と同様に測定して、グラフにしたものである。図２は、上述した所定の放射特性を満たしている。このように、赤外線ヒーター１１０においても、上述した実施形態と同様に、対象物に対して効率よく赤外線を放射する効果が得られる。なお、このような構造体１３０は、例えば以下のように形成することができる。まず、本体層１３３の下面となる部分に周知のナノインプリントにより凹部形成層１３２を形成する。そして、凹部形成層１３２の表面及び本体層１３３の表面を覆うように、例えばスパッタリングにより第１導体層１３１を形成する。 For example, in the above-described embodiment, the structure 30 includes the first conductor layer 31, the dielectric layer 34, and the second conductor layer 35, but the structure is not limited to this. The structure 30 has a radiation surface and a first conductor layer having a periodic structure in a direction along the radiation surface, and may have the above-described predetermined radiation characteristics. For example, the structure may be configured as a microcavity forming body having a plurality of microcavities. FIG. 3 is a cross-sectional view of a modified infrared heater 110. The infrared heater 110 does not include the structure 30 but includes a structure 130. The structure 130 has a plurality of micro-cavities 40 at least the surface (lower surface) of which is composed of the first conductor layer 131 and which forms a periodic structure in the front-rear, left-right direction. The structure 130 includes a first conductor layer 131, a recess forming layer 132, and a main body layer 133 in this order from the lower side of the infrared heater 10 toward the heating element 12 side. The body layer 133 is made of, for example, a glass substrate. The recess forming layer 132 is made of, for example, an inorganic material such as resin or ceramics and glass, and is formed on the lower surface of the main body layer 133 to form a cylindrical recess. The recess forming layer 132 may be made of the same material as the first conductor layer 131. The first conductor layer 131 is disposed on the surface (lower surface) of the structure 130, and the front surface (lower surface and side surfaces) of the recess forming layer 132 and the lower surface of the main body layer 133 (recess forming layer 132) are disposed. Part that does not exist). The first conductor layer 131 is made of a conductor, and examples of the material thereof include metals such as gold and nickel and conductive resins. The microcavity 40 is surrounded by a side surface 42 (a portion that covers the side surface of the recess forming layer 132) of the first conductor layer 131 and a bottom surface 44 (a portion that covers the lower surface of the main body layer 133), and has a substantially cylindrical shape that opens downward. It is a space of shape. As shown in the enlarged view of the lower part of FIG. 3, a plurality of microcavities 40 are arranged side by side in the front-rear direction. The lower surface of the structure 130 serves as a radiation surface 138 that radiates infrared rays to the object. Specifically, when the structure 130 absorbs the energy from the heating element 12, the resonance action of the incident wave and the reflected wave in the space formed by the bottom surface 44 and the side surface 42 causes the radiation below the radiation surface 138. Infrared rays of a specific wavelength are strongly radiated toward the object. Thereby, the structure 130 has the above-mentioned predetermined radiation characteristic. By setting the diameter of each of the columns of the plurality of microcavities 40 to be 3.0 μm or more and 5.0 μm or less, the structure 130 can have a predetermined radiation characteristic relatively easily. The microcavity 40 is not limited to a cylinder, but may have a polygonal prism shape. In the case of a polygonal column shape, the width of the polygon when the microcavity 40 is viewed in plan from below may be set to 3.0 μm or more and 5.0 μm or less. If the polygon is, for example, a quadrangle, the width and length of the quadrangle correspond to the “width of the polygon”. For other polygons, the geometric average of this quadrangle is approximately set as the side length. The depth of the microcavity 40 may be, for example, 3 μm or more and 10 μm or less. FIG. 4 is a graph showing an example of radiation characteristics of infrared rays radiated from the radiation surface 138. The curve shown in FIG. 4 is the emissivity of infrared rays from the emitting surface 138 when the diameter of the cylinder of the microcavity 40 is 4.4 μm, the depth is 4.4 μm, and the temperature of the structure 130 is 200 ° C. Is measured in the same manner as in FIG. 2 and is graphed. FIG. 2 satisfies the above-mentioned predetermined radiation characteristic. As described above, also in the infrared heater 110, as in the above-described embodiment, the effect of efficiently radiating infrared rays to the object can be obtained. In addition, such a structure 130 can be formed as follows, for example. First, the recess forming layer 132 is formed on the lower surface of the body layer 133 by known nanoimprinting. Then, the first conductor layer 131 is formed by, for example, sputtering so as to cover the surface of the recess forming layer 132 and the surface of the main body layer 133.

上述した実施形態では、個別導体層３２は直方体形状すなわち下面視が四角形状としたが、これに限られない。例えば、個別導体層３２は、下面視が円形の形状，十字形状（長方形が垂直に交差した形状）としてもよい。個別導体層３２の下面視が円形の場合、円の直径が横幅Ｗ及び縦幅Ｌに相当し、下面視が十字形状の場合、交差する２つの長方形の各々の長辺の長さが横幅Ｗ及び縦幅Ｌに相当する。また、個別導体層３２は第１方向（左右方向）及び第２方向（前後方向）に沿って等間隔に格子状に配列されていたが、これに限られない。例えば個別導体層３２は第１方向にのみ等間隔に配列されていてもよい。この場合、個別導体層３２は下面視が線状（長方形状）の形状としてもよい。 In the above-described embodiment, the individual conductor layer 32 has a rectangular parallelepiped shape, that is, a quadrangular shape when viewed from below, but is not limited to this. For example, the individual conductor layer 32 may have a circular shape in a bottom view or a cross shape (a shape in which rectangles intersect vertically). When the bottom view of the individual conductor layer 32 is circular, the diameter of the circle corresponds to the horizontal width W and the vertical width L, and when the bottom view is a cross shape, the length of each long side of the two intersecting rectangles is the width W. And the vertical width L. Further, although the individual conductor layers 32 are arranged in a grid pattern at equal intervals along the first direction (left-right direction) and the second direction (front-back direction), the present invention is not limited to this. For example, the individual conductor layers 32 may be arranged at equal intervals only in the first direction. In this case, the individual conductor layer 32 may have a linear (rectangular) shape in a bottom view.

上述した実施形態では、構造体３０は支持基板３７を備えていたが、支持基板３７を省略してもよい。また、構造体３０において接着層３３を省略し、第１導体層３１と誘電体層３４とが直接接合されていてもよい。接着層３６についても同様である。 Although the structure 30 includes the support substrate 37 in the above-described embodiment, the support substrate 37 may be omitted. Further, the adhesive layer 33 may be omitted in the structure 30 and the first conductor layer 31 and the dielectric layer 34 may be directly bonded. The same applies to the adhesive layer 36.

上述した実施形態では、放射面３８は個別導体層３２の下面及び誘電体層３４の下面としたが、これに限られない。例えば、構造体３０が、最下面に個別導体層３２及び誘電体層３４を被覆する赤外線の透過層を有する場合には、その透過層の下面が放射面３８となる。図３の赤外線ヒーター１１０においても同様である。 In the above-described embodiment, the radiation surface 38 is the lower surface of the individual conductor layer 32 and the lower surface of the dielectric layer 34, but it is not limited to this. For example, when the structure 30 has an infrared transmitting layer that covers the individual conductor layer 32 and the dielectric layer 34 on the lowermost surface, the lower surface of the transmitting layer becomes the emitting surface 38. The same applies to the infrared heater 110 shown in FIG.

１０，１１０赤外線ヒーター、１１ヒーター本体、１２発熱体、１３保護部材、３０，１３０構造体、３１，１３１第１導体層、３２個別導体層、３３接着層、３４誘電体層、３５第２導体層、３６接着層、３７支持基板、３８放射面、７０ケーシング、１３２凹部形成層、１３３本体層、１３８放射面、４０マイクロキャビティ、４２側面、４４底面。 10,110 infrared heater, 11 heater body, 12 heating element, 13 protective member, 30,130 structure, 31,131 first conductor layer, 32 individual conductor layer, 33 adhesive layer, 34 dielectric layer, 35 second conductor Layer, 36 Adhesive layer, 37 Support substrate, 38 Radiating surface, 70 Casing, 132 Recess forming layer, 133 Body layer, 138 Radiating surface, 40 Microcavity, 42 Side surface, 44 Bottom surface.

Claims

A heating element,
It has an infrared radiation surface and a first conductor layer having a periodic structure in a direction along the radiation surface. When the energy from the heating element is absorbed, the half width is 1 in the wavelength range of 2 μm to 10 μm. A structure having a characteristic of radiating infrared rays having a maximum peak with an emissivity of 0.8 or more at 0.5 μm or less from the radiation surface;
Equipped with
The structure has a dielectric layer joined to the first conductor layer on the heating element side, and a second conductor layer joined to the dielectric layer on the heating element side,
The first conductor layer has a plurality of individual conductor layers that form the periodic structure by being spaced apart from each other in a direction along the radiation surface,
The structure has the first conductor layer, the dielectric layer, and the second conductor layer, and is configured to emit the infrared rays by utilizing a resonance phenomenon due to magnetic polaritons.
The structure has a support substrate joined to the second conductor layer on the heating element side,
The support substrate is glass,
Infrared heater.

Each of the plurality of individual conductor layers has a rectangular parallelepiped shape having a width of 1000 nm or more and 8000 nm or less, a vertical width of 1000 nm or more and 8000 nm or less, and a thickness of 50 nm or more and 200 nm or less.
The infrared heater according to claim 1 .

The plurality of individual conductor layers are arranged in a grid pattern at equal intervals along each of a predetermined first direction along the radiation surface and a second direction orthogonal to the first direction.
The infrared heater according to claim 1 or 2 .

The plurality of individual conductor layers have a mutual distance of 1000 nm or more and 4000 nm or less along the first direction, and a mutual distance of 1000 nm or more and 4000 nm or less along the second direction,
The infrared heater according to claim 3 .

At least one of the first conductor layer and the second conductor layer is a metal,
The infrared heater according to any one of claims 1 to 4 .

In the structure, the maximum peak is within a wavelength range of 6 μm or more and 7 μm or less,
Infrared heater according to any one of claims 1-5.

The structure has an infrared emissivity of 0.2 or less in a wavelength region other than the wavelength region from the rise to the fall of the maximum peak.
Infrared heater according to any one of claims 1-6.