JPH0724796Y2 - 高温用プレートヒータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、半導体製造装置やその他の加熱装置に使用す
る高温用プレートヒータに関するものである。

「従来の技術」 従来のプレートヒータは、第７〜９図に示すように発熱
体として使い易い発熱線55を使用し、その取付けには耐
熱性及び絶縁性を有した基板52の上面に設けた溝53内に
嵌合させてから放熱板57を蓋したり、又は、溝53内に発
熱線55を収容して耐熱性を有する充填材56を充填して放
熱板57を蓋することによりプレートヒータ51を形成して
いる。

而して、熱膨張を考慮して基板52上に渦巻状に形成した
溝53内に、発熱線55を嵌め込む場合、該溝53の形状と発
熱線55の形状とを正確に合致させることが困難なため、
溝53の幅を大きく取る必要がある。そうすると非発熱部
の面積が大きくなって発熱線の配置が必ずしも一様にな
らない結果、均熱特性を向上させることが出来なかっ
た。

また、プレートヒータ51の使用温度を高くするには、発
熱線55の発熱面積を大きくする必要があり、それには各
発熱線53間の非発熱部54の面積を小さくしなければなら
ない。しかし、基板52の強度上、非発熱部54の薄さには
限界があって各溝53どうしを余り接近させることができ
なかった。そのため、発熱線55の熱が効率よく放熱板57
に伝わらないので熱損を生じ、プレートヒータ51と発熱
線55との間の温度差を縮めることができず、その結果、
使用できる温度にかなりの制限を有していた。

「考案が解決しようとする課題」 本考案は、従来の発熱線が基板に溝部内に収容させる困
難さのため、溝部を幅広に形成すると溝部や該溝部の間
の非発熱部の比率が高くなる結果、発熱積の比率が低下
し、発熱線と放熱板との温度差が大きくなってプレート
ヒータの使用温度を高めることができなかった点に鑑み
てなされたものである。

「課題を解決するための手段」 本考案は、円周の三分の１以下の範囲内に、同心円状の
切込を等間隔毎に交互に設けて外側から中心及び中心か
ら外側につづら折に形成した複数の発熱回路を連続して
設けた略円板状の発熱体と、該発熱体の厚さ及び形状に
合せて形成した溝部の両側に設けた突条部と等間隔に放
射方向に設けて前記突条部の左右両端とを交互に連結し
て仕切壁の内部に折曲部を設けて前記溝部をつづら折に
連続した基板と、発熱体を上方から押圧する押圧面と前
記突条部及び仕切壁を係合させる凹入部を下面に設けた
放熱板とからなり、基板の溝部内に収容させた発熱体を
放熱板の押圧面で押圧して該溝部の折曲部内に収容した
発熱体と仕切壁との間に該発熱体の面方向の変形量を吸
収する間隙部を夫々設け、該基板の突条部及び仕切壁を
該放熱板の凹入部内に嵌め込んでボルト等の固定具で一
体に固定する構成を、上記課題を解決するための手段と
するものである。

「作用」 円周の三分の１以下の範囲内において、同心円状の切込
を等間隔毎に交互に連続してつづら折に形成した複数の
発熱回路を連続させて設けた略円板状の発熱体を、前記
発熱体の厚さ及び形状に合わせて形成した基板の溝部内
に嵌合し、放熱板の下面に設けた押圧面と前記溝部との
間には余分な隙間を設けずに、該発熱体を上下から押圧
挟持して密着させたため、発熱体の熱膨張による変形は
発熱体の面方向に限られる。ついでこの変形量を吸収す
るため、つづら折りに形成した溝部の折曲部内に収容し
た発熱体と仕切壁との間に該発熱体の熱膨張による変形
量を吸収できる間隙部を設けてあるので、該発熱体の面
方向の変形を吸収できる。

「実施例」 本考案を実施例の図面により説明すると、第２図におい
て、ニクロム、グラファイト等の抵抗板材が熱膨張によ
り変形するのを防止するため、略1/4円周の範囲内にお
いて、同心円状の切込２を等間隔毎に複数設け、夫々交
互に連続してつづら折に形成した発熱回路3a、3b、3c、
3dを連続させて略円板状の発熱体１を形成する。

この発熱体１は、板状の抵抗板材を使用目的に合わせて
所望温度を得るため、必要な大きさ及び熱膨張による変
形を防止できるように抵抗板材の横幅及び長さを決定す
る。また、発熱回路のつづら折の最長辺の長さを円周全
体や1/2円周のような長さにすると、熱膨張による変形
量が大きくなってしまうので、これを防止するため円周
の三分の１以下、例えば円周の四分の１の範囲内に、交
互に連続してつづら折に形成した発熱回路を同心円状に
形成する。

発熱体１は、板状部材に90度づつ略1/4円周の範囲内
で、等間隔毎に同心円状の切込２を交互に連続して外側
から中心に向かってつづら折に設けた第１の発熱回路3a
を形成し、内側の一端をさらに同心円状に略1/4円周延
長して略1/2円周の長さに形成した第１の接続部4aによ
り隣接する発熱回路3bと接続する。

第２の発熱回路3bは、1/4円周の範囲内で中心から外側
に向かって等間隔毎に同心円状の切込２を交互に連続し
てつづけ折に形成したの第２の発熱回路3bを設け、外側
の一端をさらに同心円状に略1/4円周延長して略1/2円周
の長さに形成した第２の接続部4bにより隣接する発熱回
路3cと接続する。

第３の発熱回路３は、1/4円周の範囲内で外側から中心
に向かって等間隔毎に同心円状の切込２を交互に連続し
てつづら折に形成した第３の発熱回路3cを形成し、内側
の一端をさらに同心円状に略1/4円周延長して略1/2円周
の長さに形成した第３の接続部4cにより隣接する発熱回
路3dと接続する。

第４の発熱回路3dは、1/4円周の範囲内で中心から外側
に向かって等間隔毎に同心円状の切込２を交互に連続し
てつづら折に形成した第４の発熱回路3dを形成したもの
で、前記第１〜４の発熱回路を一体に接続して全体が略
円板状をした発熱体１を形成してある。

第１、６図において、５はシリカ、アルミナ等の耐熱性
及び絶縁性を有するセラミック板で形成した基板で、上
面には前記発熱体の第１〜４の発熱回路3a、3b、3c、3d
を夫々収容する溝部６を形成し、同心円状をした各溝部
６の内外両側に沿って突条部７を夫々設けてある。ま
た、1/4円周の範囲内に交互に連続してつづら折に形成
した各発熱回路を区画するため、突条部７と同じ高さで
90度の間隔を存して半径方向に仕切壁８を設け、隣接す
る両仕切壁８と等間隔毎に同心円状に設けた各突条部６
の左右端部とを交互に連結して設けた折曲部９によって
各溝部６をつづら折に形成してある。

第４、５図において、11は同じくシリカ、アルミナ等の
耐熱性及び絶縁性を有するセラミック板で形成した放熱
板で、下面には前記突条部７、仕切壁８を収容する凹入
部12と、前記基板の溝部６内に収容させた発熱体１を押
圧挟持する押圧面14とを設けてある。前記基板５の上面
には放熱板11を載置し、該放熱板11と基板５の中心部分
に設けた複数の通孔29に、ボルト30、ナット31を挿通し
て基板５と放熱板11とを一体的に固着してある。

第１、３〜５図において、16はシリカ、アルミナ等の耐
熱性及び絶縁性を有するセラミック板で形成した保護板
で、該保護板16に設けた小孔18に夫々挿通させた端子20
と発熱体１の一端との間を端子片21で接続し、端子20に
はリード線22を接続してある。

次に、本実施例の作用について説明すると、使用目的に
合わせた温度を得るため1/4円周の範囲内で、同心円状
に複数の切込２を等間隔毎に夫々設け、外側から中心及
び中心から外側に向かってつづら折に形成した複数の発
熱回路3a、3b、3c,3dを夫々連続して略円板状に形成し
た発熱体１を、基板５の溝部６内に嵌め込み、基板の突
状部７及び仕切壁８を放熱板の凹入部12に嵌合させてボ
ルトナットで一体に固着させるため、発熱体１は溝部６
と押圧面14とにより上下から押圧挟持されて無駄な空間
を無くすことができ、それによんて上下方向への変形を
牛することができる。

この発熱体１に熱膨張が生じても上下方向には変形せ
ず、面方向にのみ変形するが、その変形量は小さいので
折曲部９内で吸収することができる。この場合、折曲部
９内の発熱体１と仕切壁８との間に設ける間隙部10は、
発熱体１の使用する温度に応じた変形量を吸収できるよ
うに設計する。

このように発熱体１を溝部６と押圧面14とで上下から密
着し、発熱体１と放熱体11との間の非発熱面積に対する
発熱面積の比率を高めたので、放熱板11上に温度むらが
起こらず高温度を得ることができる。

尚、従来の発熱線と同一組成で形成した本考案の発熱体
との発熱効率を比較すると、プレートヒータの表面温度
は、前者が上限温度で約900℃前後であるのに対し、後
者では約1150℃まで昇温させることができた。

「考案の効果」 本考案は以下のよううな効果を有している。

基板の溝部と放熱板の押圧面との間で発熱体を押圧挟
持して無駄な空間を無くし、発熱面積の比率を非発熱面
積に比して十分大きくとって熱伝導の効率を向上させた
ため発熱体と放熱板との間の温度差を小さくし、それに
よんて高温度を得ることができる。

抵抗板材に設ける切込加工の精度が、発熱線に比較し
て格段に向上したため、基板の溝部と該溝部内に収容す
る発熱体とゆとりを小さくして発熱体の正確な配置が可
能となり、プレートヒータの温度分布の管理が容易とな
る。

円周の三分の一以下の範囲で抵抗板材に設ける切込の
間隔、幅、長さ及び板厚の選定が自由であるから、プレ
ートヒータの温度調整が容易である。

熱膨張による発熱体の変形は、該発熱体の面方向のみ
を考慮すればよく、また、その変形量が小さいため、溝
部の折曲部内に位置させた発熱体と仕切壁との間に設け
た間隙部で吸収することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかるプレートヒータの一部破断した
平面図、第２図は同発熱体の平面図、第３図はプレート
ヒータを一部破断した正面図、第４図は第１図Ａ−Ａ線
方向断面図、第５図は第４図Ｂ部分の拡大断面図、第６
図は基板の一部拡大平面図、第７、８図は従来の発熱線
の取付け状態を示す要部拡大断面図、第９図は従来の基
板の平面図である。 １…発熱体、２…切込、3a、3b、3c、3d…発熱回路、５
…基板、６…溝部、７…突条部、８…仕切壁、９…折曲
部、10…間隙部、11…放熱板、12…凹入部、14…押圧
面、25…プレートヒータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】円周の三分の１以下の範囲内に、同心円状
   の切込を等間隔毎に交互に設けて外側から中心及び中心
   から外側につづら折に形成した複数の発熱回路を連続し
   て設けた略円板状の発熱体と、該発熱体の厚さ及び形状
   に合せて形成した溝部の両側に設けた突条部と等間隔に
   放射方向に設けて前記突条部の左右両端とを交互に連結
   して仕切壁の内部に折曲部を設けて前記溝部をつづら折
   に連続させた基板と、発熱体を上方から押圧する押圧面
   と前記突条部及び仕切壁を係合させる凹入部を下面に設
   けた放熱板とからなり、基板の溝部内に収容させた発熱
   体を放熱板の押圧面で押圧して該溝部の折曲部内に収容
   した発熱体と仕切壁との間に該発熱体の面方向の変形量
   を吸収する間隙部を夫々設け、該基板の突条部及び仕切
   壁を該放熱板の凹入部内に嵌め込んでボルト等の固定具
   で一体に固定した高温用プレートヒータ。