JPH0714806B2 - 炭素膜被覆黒鉛材 - Google Patents
炭素膜被覆黒鉛材Info
- Publication number
- JPH0714806B2 JPH0714806B2 JP1019094A JP1909489A JPH0714806B2 JP H0714806 B2 JPH0714806 B2 JP H0714806B2 JP 1019094 A JP1019094 A JP 1019094A JP 1909489 A JP1909489 A JP 1909489A JP H0714806 B2 JPH0714806 B2 JP H0714806B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- thermal expansion
- carbon film
- graphite material
- thermosetting resin
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ハーメチックシール用、セラミック用、ろう
付用の治具等の各種電子用治具、エピタキシャル成長
用、絶縁膜形成用のサセプタ、結晶成長用の治具、金属
溶融用、結晶成長用のルツボ、ボート、あるいはヒータ
等の半導体用各種部材、金属鋳造用ダイス、鋳型、蒸着
用ルツボ等の各種用途に適した炭素膜被覆黒鉛材に関す
る。
付用の治具等の各種電子用治具、エピタキシャル成長
用、絶縁膜形成用のサセプタ、結晶成長用の治具、金属
溶融用、結晶成長用のルツボ、ボート、あるいはヒータ
等の半導体用各種部材、金属鋳造用ダイス、鋳型、蒸着
用ルツボ等の各種用途に適した炭素膜被覆黒鉛材に関す
る。
（従来の技術） 黒鉛は耐熱性にすぐれ、高温下で溶融金属等と反応しに
くい特性をもっており、特に等方性黒鉛は熱衝撃に強い
という長所をもっているので、上記各種部材の材料とし
て使われている。
くい特性をもっており、特に等方性黒鉛は熱衝撃に強い
という長所をもっているので、上記各種部材の材料とし
て使われている。
しかしながら、黒鉛は一方において、表面から結晶粒子
が脱落しやすく、多孔質であるため内部の不純物元素を
表面に拡散させやすいという性質をもっている。
が脱落しやすく、多孔質であるため内部の不純物元素を
表面に拡散させやすいという性質をもっている。
このため、従来より、上記各種部材では、実公昭59−35
547号公報、特開昭63−79761号公報に記載されるよう
に、黒鉛基材の表面にガス不浸透性の緻密な熱分解炭素
によるコーティングが施されている。
547号公報、特開昭63−79761号公報に記載されるよう
に、黒鉛基材の表面にガス不浸透性の緻密な熱分解炭素
によるコーティングが施されている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、一般の等方性黒鉛材の熱膨張係数は2.5
〜7.0×10-6/℃（RT〜450℃）の範囲にあり、熱分解炭
素の熱膨張係数は、0.5〜1.8×10-6/℃（RT〜450℃面方
向）の範囲にあり、この熱膨張係数の差は黒鉛基材上に
熱分解炭素の被覆を施す場合に以下のような大きな制限
を加えている。
〜7.0×10-6/℃（RT〜450℃）の範囲にあり、熱分解炭
素の熱膨張係数は、0.5〜1.8×10-6/℃（RT〜450℃面方
向）の範囲にあり、この熱膨張係数の差は黒鉛基材上に
熱分解炭素の被覆を施す場合に以下のような大きな制限
を加えている。
（１）基材である等方性黒鉛の熱膨張係数のグレードが
限定される。
限定される。
（２）被覆の厚膜化がむずかしく、たとえ一時的に被覆
できてもヒートサイクルのくり返しによるクラック、剥
離が多発し、実用に供し得ない。
できてもヒートサイクルのくり返しによるクラック、剥
離が多発し、実用に供し得ない。
このようなことから、熱分解炭素の熱膨張係数に近い基
材を得るには材料が高価なものとなり、又、被膜が薄い
場合には上記各種部材について長期間使用することがで
きなかった。
材を得るには材料が高価なものとなり、又、被膜が薄い
場合には上記各種部材について長期間使用することがで
きなかった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
熱膨張係数の差による黒鉛基材上の熱分解炭素被覆の剥
離やクラックの発生をおさえ、さらに厚膜の熱分解炭素
被膜を形成することができる炭素膜被覆黒鉛材を提供す
ることを目的としている。
熱膨張係数の差による黒鉛基材上の熱分解炭素被覆の剥
離やクラックの発生をおさえ、さらに厚膜の熱分解炭素
被膜を形成することができる炭素膜被覆黒鉛材を提供す
ることを目的としている。
（課題を解決するための手段） すなわち、本発明に係る炭素膜被覆黒鉛材は、「等方性
黒鉛基材上に、熱硬化性樹脂を加熱硬化した後炭化して
成る熱膨張係数1.04〜4.0×10-6/℃の熱硬化性樹脂炭化
物の中間層と、熱分解炭素の表面層とによる層状の被膜
を形成してなる」ことを特徴としている。
黒鉛基材上に、熱硬化性樹脂を加熱硬化した後炭化して
成る熱膨張係数1.04〜4.0×10-6/℃の熱硬化性樹脂炭化
物の中間層と、熱分解炭素の表面層とによる層状の被膜
を形成してなる」ことを特徴としている。
前記熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、フラン樹
脂、ジビニルベンゼン樹脂、又はコプナ樹脂がある。こ
れらのうち、寸法安定性の要求される各種電子用治具に
は、炭素化収率の高いコプナ樹脂を使用することが好ま
しい。
脂、ジビニルベンゼン樹脂、又はコプナ樹脂がある。こ
れらのうち、寸法安定性の要求される各種電子用治具に
は、炭素化収率の高いコプナ樹脂を使用することが好ま
しい。
熱硬化性樹脂炭化物の中間層を形成するには、まず黒鉛
基材上に熱硬化性樹脂を融点以上の温度に加熱溶融させ
た液状物もしくは溶剤に溶解させた液状物にして、塗布
する。この黒鉛基材上への塗布は、刷毛塗り、ロールコ
ーター、スプレー、あるいは浸漬等の方法によって行な
う。この後、硬化させて、炭化処理をする。硬化は100
〜400℃の温度範囲内で行なうのが好ましい。また、炭
化は1000℃以上で処理し、好ましくは1000〜2600℃の温
度で処理するのがよい。
基材上に熱硬化性樹脂を融点以上の温度に加熱溶融させ
た液状物もしくは溶剤に溶解させた液状物にして、塗布
する。この黒鉛基材上への塗布は、刷毛塗り、ロールコ
ーター、スプレー、あるいは浸漬等の方法によって行な
う。この後、硬化させて、炭化処理をする。硬化は100
〜400℃の温度範囲内で行なうのが好ましい。また、炭
化は1000℃以上で処理し、好ましくは1000〜2600℃の温
度で処理するのがよい。
こうして形成される中間層の厚みは、１〜30μｍの範囲
にすることが好ましい。
にすることが好ましい。
熱分解炭素の被膜を形成する方法としては、通常用いら
れる各種化学蒸着法（CVD）により行なうことができ
る。すなわち、前記処理された黒鉛基材上を80〜2600℃
に加熱しておき、炭化水素あるいはハロゲン化炭化水素
を水素ガス共存下で基材と接触反応させる。これらの反
応は常圧もしくは減圧下で行なわれるが、熱分解炭素被
膜の均一性、平滑性を得るために減圧下で行なうことが
望ましい。
れる各種化学蒸着法（CVD）により行なうことができ
る。すなわち、前記処理された黒鉛基材上を80〜2600℃
に加熱しておき、炭化水素あるいはハロゲン化炭化水素
を水素ガス共存下で基材と接触反応させる。これらの反
応は常圧もしくは減圧下で行なわれるが、熱分解炭素被
膜の均一性、平滑性を得るために減圧下で行なうことが
望ましい。
（発明の作用） 熱硬化性樹脂の炭化物はそれ自身、熱衝撃に強い特性を
もっている。又、熱硬化性樹脂炭化物の熱膨張係数は1.
0〜4.0×10-6/℃の範囲にあり、これを黒鉛基材と表面
熱分解炭素層との中間に設けることにより、この中間層
は、緩衝層として大きく作用する。
もっている。又、熱硬化性樹脂炭化物の熱膨張係数は1.
0〜4.0×10-6/℃の範囲にあり、これを黒鉛基材と表面
熱分解炭素層との中間に設けることにより、この中間層
は、緩衝層として大きく作用する。
従って、基材及び各層間の熱膨張係数の差が小さくな
り、被膜の剥離及びクラックの発生が大幅におさえられ
る。
り、被膜の剥離及びクラックの発生が大幅におさえられ
る。
また、このような中間層を設けることにより熱分解炭素
表面層の膜厚を厚くすることが可能である。これによ
り、耐久性にすぐれた各種部材を作製することができ
る。
表面層の膜厚を厚くすることが可能である。これによ
り、耐久性にすぐれた各種部材を作製することができ
る。
（実施例） 実施例１ 寸法、250×500×12mmの等方性黒鉛基材（熱膨張係数4.
8×10-6/℃）を用意した。熱硬化性樹脂として、軟化点
80℃の石油系ピッチのベンゼン可溶分（平均分子量34
0）とＰ−キシレングリコールをモル比で1:2の割合で混
合し、そこに1wt％のＰ−トルエンスルホン酸を加えた
混合物を用い、これを130℃で40分間反応させた。
8×10-6/℃）を用意した。熱硬化性樹脂として、軟化点
80℃の石油系ピッチのベンゼン可溶分（平均分子量34
0）とＰ−キシレングリコールをモル比で1:2の割合で混
合し、そこに1wt％のＰ−トルエンスルホン酸を加えた
混合物を用い、これを130℃で40分間反応させた。
この反応生成物を130℃で溶融させ、前記等方性黒鉛基
材に塗りつけ、180℃で硬化させた後、再度塗布して硬
化処理をし、1900℃で焼成した。
材に塗りつけ、180℃で硬化させた後、再度塗布して硬
化処理をし、1900℃で焼成した。
ひきつづき、熱分解炭素蒸着炉内へ設置し、原料をメタ
ンとし、蒸着温度2000℃、圧力30Torrの条件下で熱分解
炭素膜を約50μｍ被覆させサンプル１を得た。
ンとし、蒸着温度2000℃、圧力30Torrの条件下で熱分解
炭素膜を約50μｍ被覆させサンプル１を得た。
実施例２ 寸法、250×500×12mmの等方性黒鉛材（熱膨張係数4.8
×10-6/℃）を用意した。熱硬化性樹脂として、フェノ
ール樹脂にコプナ樹脂を加えた混合物を130℃で溶融さ
せたものを用い、前記等方性黒鉛基材にスプレーで塗布
し、180℃で硬化させた後、再度塗布して硬化処理を
し、熱分解炭素蒸着炉内へ設置した。同炉内で2000℃で
焼成させると同時に、実施例１と同様の方法で熱分解炭
素膜を約50μｍ被覆させサンプル２を得た。
×10-6/℃）を用意した。熱硬化性樹脂として、フェノ
ール樹脂にコプナ樹脂を加えた混合物を130℃で溶融さ
せたものを用い、前記等方性黒鉛基材にスプレーで塗布
し、180℃で硬化させた後、再度塗布して硬化処理を
し、熱分解炭素蒸着炉内へ設置した。同炉内で2000℃で
焼成させると同時に、実施例１と同様の方法で熱分解炭
素膜を約50μｍ被覆させサンプル２を得た。
比較例 寸法、250×500×12mmの等方性黒鉛材（熱膨張係数4.8
×10-6/℃）を用意し、熱分解炭素蒸着炉内へ設置し、
実施例1,2と同様に、メタン原料を用い、2000℃、30Tor
rの条件下で熱分解炭素膜を約50μｍ被覆させサンプル
３を得た。
×10-6/℃）を用意し、熱分解炭素蒸着炉内へ設置し、
実施例1,2と同様に、メタン原料を用い、2000℃、30Tor
rの条件下で熱分解炭素膜を約50μｍ被覆させサンプル
３を得た。
次に、サンプル1,2,3を用い、加熱後急冷するサイクル
を繰り返す熱衝撃試験を行なった。サンプルをAr雰囲
気、800℃の電気炉内に約30分間保持した後、約20℃の
水中へ投下し急冷することを１サイクルとし、各サイク
ル毎に被膜の剥離及びクラックの発生状況を観察した。
を繰り返す熱衝撃試験を行なった。サンプルをAr雰囲
気、800℃の電気炉内に約30分間保持した後、約20℃の
水中へ投下し急冷することを１サイクルとし、各サイク
ル毎に被膜の剥離及びクラックの発生状況を観察した。
各サンプルについてそれぞれ５枚ずつ用意し、上記試験
を行なった結果、サンプル1,2については、上記サイク
ルを10回繰り返しても、サンプルすべてについて被膜の
剥離及びクラックの発生は認められなかったが、サンプ
ル３については上記サイクルを３回繰り返すまでにすべ
てのサンプルについて被膜の剥離及びクラック発生が確
認された。
を行なった結果、サンプル1,2については、上記サイク
ルを10回繰り返しても、サンプルすべてについて被膜の
剥離及びクラックの発生は認められなかったが、サンプ
ル３については上記サイクルを３回繰り返すまでにすべ
てのサンプルについて被膜の剥離及びクラック発生が確
認された。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明に係る炭素膜被覆黒鉛材で
は、黒鉛基材と熱分解炭素表面層との中間に、熱膨張係
数1.0〜4.0×10-6/℃の熱硬化性樹脂炭化物の中間層を
設けることにより、この中間層が緩衝層として作用し、
熱分解炭素の被膜の剥離及びクラックの発生が大幅にお
さえることができる。
は、黒鉛基材と熱分解炭素表面層との中間に、熱膨張係
数1.0〜4.0×10-6/℃の熱硬化性樹脂炭化物の中間層を
設けることにより、この中間層が緩衝層として作用し、
熱分解炭素の被膜の剥離及びクラックの発生が大幅にお
さえることができる。
また、このような中間層を設けることにより熱分解炭素
表面層の膜厚を厚くすることが可能である。これによ
り、耐久性にすぐれた各種電子用治具、半導体用各種部
材、金属鋳造用ダイス、鋳型、蒸着用ルツボ等の各種部
材を作製することができる。
表面層の膜厚を厚くすることが可能である。これによ
り、耐久性にすぐれた各種電子用治具、半導体用各種部
材、金属鋳造用ダイス、鋳型、蒸着用ルツボ等の各種部
材を作製することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】等方性黒鉛基材上に、熱硬化性樹脂を加熱
硬化した後炭化して成る熱膨張係数1.0〜4.0×10-6/℃
の熱硬化性樹脂炭化物の中間層と、熱分解炭素の表面層
とによる層状の被膜を形成してなることを特徴とする炭
素膜被覆黒鉛材。 - 【請求項２】中間層は、フェノール樹脂、フラン樹脂、
ジビニルベンゼン樹脂、又は、縮合多環芳香族化合物と
ヒドロキシメチル基、ハロメチル基のいずれか少なくと
も一種の基を二個以上有する一環または二環以上の芳香
環から成る芳香族架橋剤と酸触媒とを組合せて成る組成
物（以下、コプナ樹脂という）、の中から選ばれる一種
または二種以上の熱硬化性樹脂を加熱硬化した後炭化し
て成る熱膨張係数1.0〜4.0×10-6/℃の熱硬化性樹脂炭
化物であることを特徴とする請求項１記載の炭素膜被覆
黒鉛材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1019094A JPH0714806B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 炭素膜被覆黒鉛材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1019094A JPH0714806B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 炭素膜被覆黒鉛材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02199012A JPH02199012A (ja) | 1990-08-07 |
| JPH0714806B2 true JPH0714806B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=11989886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1019094A Expired - Lifetime JPH0714806B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 炭素膜被覆黒鉛材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0714806B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160090608A (ko) * | 2015-01-22 | 2016-08-01 | 에스케이씨 주식회사 | 그라파이트 시트 및 이의 제조방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5105909B2 (ja) * | 2007-03-08 | 2012-12-26 | イビデン株式会社 | 炭素複合部材 |
| CN218025871U (zh) * | 2021-03-29 | 2022-12-13 | 翔名科技股份有限公司 | 石墨组件 |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1019094A patent/JPH0714806B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160090608A (ko) * | 2015-01-22 | 2016-08-01 | 에스케이씨 주식회사 | 그라파이트 시트 및 이의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02199012A (ja) | 1990-08-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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