JPH07288178A - 炭素質材料からなる導電性構造体及びその取付け方法 - Google Patents
炭素質材料からなる導電性構造体及びその取付け方法Info
- Publication number
- JPH07288178A JPH07288178A JP11333694A JP11333694A JPH07288178A JP H07288178 A JPH07288178 A JP H07288178A JP 11333694 A JP11333694 A JP 11333694A JP 11333694 A JP11333694 A JP 11333694A JP H07288178 A JPH07288178 A JP H07288178A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive structure
- sheet
- graphite sheet
- joint
- flexible graphite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、半導体等の単結晶引上げ炉、ＣＶ
Ｄ炉、金属溶融炉等に使用される高温炉の導電性構造体
に関し、導電性構造体の各部品間の接合部や、導電性構
造体と金属製電極との接合部に放電や発熱が生じないよ
うな導電性構造体及びその取付け方法を提供することを
目的とする。 【構成】 炭素質材料からなる導電構造体であって、導
電性構造体を構成する部品間に可とう性黒鉛シートを介
して固定されてなることを特徴とする導電性構造体及び
その取付け方法である。特に好ましくは、無荷重時の厚
みが０．３〜２．０ミリメートル、圧縮率が３０％以
上、復元率が８％以上、１０ＭＰａ荷重時における表面
に垂直方向の電気抵抗率が５×１０−３Ω・ｍ以下又は
／及び表面に垂直方向の熱膨張係数が５×１０−４／Ｋ
（５７３〜６７３Ｋ）以下の可とう性黒鉛シートであ
る。
Ｄ炉、金属溶融炉等に使用される高温炉の導電性構造体
に関し、導電性構造体の各部品間の接合部や、導電性構
造体と金属製電極との接合部に放電や発熱が生じないよ
うな導電性構造体及びその取付け方法を提供することを
目的とする。 【構成】 炭素質材料からなる導電構造体であって、導
電性構造体を構成する部品間に可とう性黒鉛シートを介
して固定されてなることを特徴とする導電性構造体及び
その取付け方法である。特に好ましくは、無荷重時の厚
みが０．３〜２．０ミリメートル、圧縮率が３０％以
上、復元率が８％以上、１０ＭＰａ荷重時における表面
に垂直方向の電気抵抗率が５×１０−３Ω・ｍ以下又は
／及び表面に垂直方向の熱膨張係数が５×１０−４／Ｋ
（５７３〜６７３Ｋ）以下の可とう性黒鉛シートであ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンや化合物半導
体等の単結晶引上げ炉、多結晶引上げ炉、多結晶溶融
炉、ＣＶＤ（化学蒸着）炉、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学
蒸着）炉、セラミック（例えば炭化ケイ素、窒化ケイ
素）焼結炉、炭素繊維の焼成炉や黒鉛化炉、炭素繊維強
化炭素複合材（Ｃ／Ｃ複合材）の熱処理炉や高純度炉、
金属蒸着炉、金属溶融炉等に使用される高温炉の導電性
構造体に関する。
体等の単結晶引上げ炉、多結晶引上げ炉、多結晶溶融
炉、ＣＶＤ（化学蒸着）炉、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学
蒸着）炉、セラミック（例えば炭化ケイ素、窒化ケイ
素）焼結炉、炭素繊維の焼成炉や黒鉛化炉、炭素繊維強
化炭素複合材（Ｃ／Ｃ複合材）の熱処理炉や高純度炉、
金属蒸着炉、金属溶融炉等に使用される高温炉の導電性
構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、高温炉の導電性構造体は、発熱
部、電極部、及び必要に応じて両者をつなぐ継手部（電
流導入部ともいう）等の各部位からなり、取扱いや加工
のし易さ等の観点から、各部位が一体に作製されている
ものや、各部位が各部品として分割作製されておりそれ
ら各部品を接合することによって導電性構造体として構
成させているものがある。通常は主にヒーターとして使
用されている。
部、電極部、及び必要に応じて両者をつなぐ継手部（電
流導入部ともいう）等の各部位からなり、取扱いや加工
のし易さ等の観点から、各部位が一体に作製されている
ものや、各部位が各部品として分割作製されておりそれ
ら各部品を接合することによって導電性構造体として構
成させているものがある。通常は主にヒーターとして使
用されている。
【０００３】これらの導電性構造体は、耐熱性が必要な
ことから炭素質材料で製造されている。炭素質材料は、
酸素雰囲気下では酸化により消耗してしまうので、炭素
質材料からなる導電性構造体は、アルゴンガス等の非酸
化性ガス雰囲気下、又は真空下で使用されている。かか
る導電性構造体は、炉内壁付近にあらかじめ設けられて
いる電極（主に銅等の金属製である）に取り付けて、電
流を流し、ジュール熱によって発熱部を発熱させてい
る。
ことから炭素質材料で製造されている。炭素質材料は、
酸素雰囲気下では酸化により消耗してしまうので、炭素
質材料からなる導電性構造体は、アルゴンガス等の非酸
化性ガス雰囲気下、又は真空下で使用されている。かか
る導電性構造体は、炉内壁付近にあらかじめ設けられて
いる電極（主に銅等の金属製である）に取り付けて、電
流を流し、ジュール熱によって発熱部を発熱させてい
る。
【０００４】従来、導電性構造体の各部品の接合は、炭
素前駆体等の接着剤を使って接合する（特開昭６２−１
３８５７７号）場合もあるが、この方法は、接着剤を接
合部に塗布した後、接着剤を硬化させるために熱処理を
行わなければならず、非常に手間がかかり作業性の悪い
方法であるため、あまり行われておらず、一般的には各
部品同士を炭素製ボルト等の固定部品を使って機械的に
直接接合していた。
素前駆体等の接着剤を使って接合する（特開昭６２−１
３８５７７号）場合もあるが、この方法は、接着剤を接
合部に塗布した後、接着剤を硬化させるために熱処理を
行わなければならず、非常に手間がかかり作業性の悪い
方法であるため、あまり行われておらず、一般的には各
部品同士を炭素製ボルト等の固定部品を使って機械的に
直接接合していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年、炉の大型化にと
もない炉内部品も大型化している。それにともなって、
導電性構造体の熱膨張による寸法変化は無視できなくな
ってきている。また、使用温度の上昇や使用時間の長期
化により、導電性構造体自身のクリープ等による変形量
も多くなってきている。そのため、導電性構造体の各部
品間の接合部や、導電性構造体と金属製電極との接合部
に歪や変形が集中し、接合部に隙間ができてしまう。接
合部に隙間があると、その間で放電（特にアルゴン雰囲
気では顕著に発現する）を起こし、発熱体に十分電力が
投入できなったり、放電のために導電性構造体にき裂や
破損を生じたりする場合があった。また、接合部に熱が
発生し、その付近にある部品等を損傷してしまうことも
あった。
もない炉内部品も大型化している。それにともなって、
導電性構造体の熱膨張による寸法変化は無視できなくな
ってきている。また、使用温度の上昇や使用時間の長期
化により、導電性構造体自身のクリープ等による変形量
も多くなってきている。そのため、導電性構造体の各部
品間の接合部や、導電性構造体と金属製電極との接合部
に歪や変形が集中し、接合部に隙間ができてしまう。接
合部に隙間があると、その間で放電（特にアルゴン雰囲
気では顕著に発現する）を起こし、発熱体に十分電力が
投入できなったり、放電のために導電性構造体にき裂や
破損を生じたりする場合があった。また、接合部に熱が
発生し、その付近にある部品等を損傷してしまうことも
あった。
【０００６】本発明は、上述のような問題を解決するた
めになされたものであり、導電性構造体の各部品間の接
合部や、導電性構造体と金属製電極との接合部に放電や
発熱が生じないような導電性構追体及びその取付け方法
を提供することを目的とする。
めになされたものであり、導電性構造体の各部品間の接
合部や、導電性構造体と金属製電極との接合部に放電や
発熱が生じないような導電性構追体及びその取付け方法
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係る導電性構造体は、炭素質材料からなる導電
性構造体であって、導電性構造体を構成する部品間に可
とう性黒鉛シートを介して固定されてなることを特徴と
する導電性構造体である。
本発明に係る導電性構造体は、炭素質材料からなる導電
性構造体であって、導電性構造体を構成する部品間に可
とう性黒鉛シートを介して固定されてなることを特徴と
する導電性構造体である。
【０００８】ここで、導電性構造体とは、通電すること
を目的とし、二つ以上の部品を接合してなるものをとい
うが、本明細書では便宜上、一体で構成されてなるもの
も含むものとする。
を目的とし、二つ以上の部品を接合してなるものをとい
うが、本明細書では便宜上、一体で構成されてなるもの
も含むものとする。
【０００９】
【発明の構成】本発明に係る導電性構造体を構成する各
部品の材料については、炭素質材料であれば良く、代表
的には等方性黒鉛材や炭素繊維強化炭素複合材（いわゆ
るＣ／Ｃ複合材）を挙げることができるが、これらに限
らず、酸化物が不動態膜を形成する元素（チタン、ケイ
素、ホウ素、タンタル、ジルコニウム等）の炭化物、そ
の前駆体のうち少なくとも１種以上から選ばれた炭化
物、又はその前駆体を含む炭素複合材でも良い。また炭
素複合材としては、炭素繊維を含んでも良く、不動態膜
を形成する元素が均質に分散したバルク材、表面に局在
した被覆材、表面に近くにつれて濃度が高くなるＦＧＭ
（傾斜機能材）でも良い。
部品の材料については、炭素質材料であれば良く、代表
的には等方性黒鉛材や炭素繊維強化炭素複合材（いわゆ
るＣ／Ｃ複合材）を挙げることができるが、これらに限
らず、酸化物が不動態膜を形成する元素（チタン、ケイ
素、ホウ素、タンタル、ジルコニウム等）の炭化物、そ
の前駆体のうち少なくとも１種以上から選ばれた炭化
物、又はその前駆体を含む炭素複合材でも良い。また炭
素複合材としては、炭素繊維を含んでも良く、不動態膜
を形成する元素が均質に分散したバルク材、表面に局在
した被覆材、表面に近くにつれて濃度が高くなるＦＧＭ
（傾斜機能材）でも良い。
【００１０】導電性構造体の発熱部の形状は、代表的に
はかご形、パイプ形、棒形、うず巻き形、蛇行形のもの
を挙げることができるが、これらの形状に制約は受けな
い。また、導電性構造体自体の形状、大きさや、導電性
構造体を構成する部品の数、形状、大きさ、名称等にも
制約を受けない。
はかご形、パイプ形、棒形、うず巻き形、蛇行形のもの
を挙げることができるが、これらの形状に制約は受けな
い。また、導電性構造体自体の形状、大きさや、導電性
構造体を構成する部品の数、形状、大きさ、名称等にも
制約を受けない。
【００１１】接合部に介在させる可とう性黒鉛シートと
しては、天然黒鉛の粉末を酸処理して黒鉛層間化合物を
得、これを熱処理して膨張黒鉛とした後、シート状に圧
縮、圧延して製造されたものや、合成黒鉛を高倍率に膨
張させた膨張黒鉛を加圧によりシート状に成形した、い
わゆる膨張黒鉛シートが例示できるが、可とう性黒鉛シ
ートの製造方法に制約を受けるものではない。
しては、天然黒鉛の粉末を酸処理して黒鉛層間化合物を
得、これを熱処理して膨張黒鉛とした後、シート状に圧
縮、圧延して製造されたものや、合成黒鉛を高倍率に膨
張させた膨張黒鉛を加圧によりシート状に成形した、い
わゆる膨張黒鉛シートが例示できるが、可とう性黒鉛シ
ートの製造方法に制約を受けるものではない。
【００１２】導電性構造体を構成する各部品の固定方法
や、導電性構造体と金属製電極との固定方法は、通常行
われている方法で良く、例えば、後記する実施例のよう
にボルトを使って締付けて固定する方法、嵌め入れて固
定する方法、クランプ部品等を使って挟み込んで固定す
る方法が挙げられるが、これ以外の公知の固定方法でも
十分に効果がある。
や、導電性構造体と金属製電極との固定方法は、通常行
われている方法で良く、例えば、後記する実施例のよう
にボルトを使って締付けて固定する方法、嵌め入れて固
定する方法、クランプ部品等を使って挟み込んで固定す
る方法が挙げられるが、これ以外の公知の固定方法でも
十分に効果がある。
【００１３】また、全ての接合箇所に可とう性黒鉛シー
トを介在させるのが好ましいが、このようにすると導電
性構造体の組立てに時間がかかるため、隙間が発生し易
い接合部のみにシートを介在させても良い。
トを介在させるのが好ましいが、このようにすると導電
性構造体の組立てに時間がかかるため、隙間が発生し易
い接合部のみにシートを介在させても良い。
【００１４】導電性構造体に流す電流の種類は、直流、
交流を問わず、また二相交流や三相交流等の多相交流で
も良い。
交流を問わず、また二相交流や三相交流等の多相交流で
も良い。
【００１５】各部品の接続法は、直列接続や並列接続、
又は星形接続や環状接続でも良い。
又は星形接続や環状接続でも良い。
【００１６】本発明は、シートの有する可とう性によ
り、接合部の隙間を埋めることができるので、接合部に
可とう性黒鉛シートを介在させて接合するだけで十分に
効果を発揮するが、特に好適な可とう性黒鉛シートの厚
み及び特性としては、シートの無荷重時の厚みが０．３
〜２．０ミリメートル（以下ｍｍと記す）、日本工業規
格（ＪＩＳ） Ｒ ３４５３−１９８５に準拠して測定
される圧縮率が３０％以上、同ＪＩＳに準拠して測定さ
れる復元率が８％以上、シート表面に垂直方向（電流が
流れる方向）の電気抵抗率が１０ＭＰａ荷重時で５×１
０−３オーム・メートル（以下Ω・ｍと記す）以下また
は／及びシート表面に垂直方向の平均熱膨張係数が５×
１０−４／Ｋ（５７３〜６７３Ｋ）以下であることが好
ましい。
り、接合部の隙間を埋めることができるので、接合部に
可とう性黒鉛シートを介在させて接合するだけで十分に
効果を発揮するが、特に好適な可とう性黒鉛シートの厚
み及び特性としては、シートの無荷重時の厚みが０．３
〜２．０ミリメートル（以下ｍｍと記す）、日本工業規
格（ＪＩＳ） Ｒ ３４５３−１９８５に準拠して測定
される圧縮率が３０％以上、同ＪＩＳに準拠して測定さ
れる復元率が８％以上、シート表面に垂直方向（電流が
流れる方向）の電気抵抗率が１０ＭＰａ荷重時で５×１
０−３オーム・メートル（以下Ω・ｍと記す）以下また
は／及びシート表面に垂直方向の平均熱膨張係数が５×
１０−４／Ｋ（５７３〜６７３Ｋ）以下であることが好
ましい。
【００１７】以下にその理由を記す。
【００１８】圧縮率が３０％未満だと、接合面の凹凸を
十分に吸収できないので、接合面が完全に面当りしない
場合があり、接合面に隙間ができることがある。したが
って圧縮率３０％以上の可とう性黒鉛シートが好適であ
る。
十分に吸収できないので、接合面が完全に面当りしない
場合があり、接合面に隙間ができることがある。したが
って圧縮率３０％以上の可とう性黒鉛シートが好適であ
る。
【００１９】復元率が８％未満だと、十分に厚み方向に
寸法が復元しないので、接合面に隙間ができても、その
隙間を埋めることができにくく、接合面で放電が発生す
ることがあるので、復元率８％以上の可とう性黒鉛シー
トが好適である。
寸法が復元しないので、接合面に隙間ができても、その
隙間を埋めることができにくく、接合面で放電が発生す
ることがあるので、復元率８％以上の可とう性黒鉛シー
トが好適である。
【００２０】シート表面に垂直方向で１０ＭＰａ荷重時
の電気抵抗率（室温）が５×１０−３Ω・ｍを超える
と、接続部のシート自体が発熱し、シートの昇華量が多
くなって、シートの寿命がやや短くなる。またシートの
昇華量が多くなると、接合面に隙間ができることがあ
り、その部分で放電が発生することもある。特に好まし
くは３×１０−３Ω・ｍ以下のものが良い。
の電気抵抗率（室温）が５×１０−３Ω・ｍを超える
と、接続部のシート自体が発熱し、シートの昇華量が多
くなって、シートの寿命がやや短くなる。またシートの
昇華量が多くなると、接合面に隙間ができることがあ
り、その部分で放電が発生することもある。特に好まし
くは３×１０−３Ω・ｍ以下のものが良い。
【００２１】ここで、シート表面に垂直方向の電気抵抗
率を１０ＭＰａ荷重時で定めている理由について述べ
る。可とう性を有するシート１枚の厚みは薄いため、シ
ート表面に垂直方向の電気抵抗率の測定は非常に難し
い。そこで、シートを数枚重ねてシート厚みを厚くし
て、シート表面に垂直方向に均一に電流を流し、電圧降
下法で電気抵抗率を測定するのが通常である。その際、
シート間の接触抵抗を非常に小さくする必要があるの
で、シート表面に垂直方向に荷重をかけて、接触抵抗を
小さくする。あまり荷重をかけ過ぎるとシートの物性が
大きく変わってしまうのを勘案して、１０ＭＰａ荷重時
で電気抵抗率を規定したのである。
率を１０ＭＰａ荷重時で定めている理由について述べ
る。可とう性を有するシート１枚の厚みは薄いため、シ
ート表面に垂直方向の電気抵抗率の測定は非常に難し
い。そこで、シートを数枚重ねてシート厚みを厚くし
て、シート表面に垂直方向に均一に電流を流し、電圧降
下法で電気抵抗率を測定するのが通常である。その際、
シート間の接触抵抗を非常に小さくする必要があるの
で、シート表面に垂直方向に荷重をかけて、接触抵抗を
小さくする。あまり荷重をかけ過ぎるとシートの物性が
大きく変わってしまうのを勘案して、１０ＭＰａ荷重時
で電気抵抗率を規定したのである。
【００２２】シート表面に垂直方向の平均熱膨張係数が
５×１０−４／Ｋ（５７３〜６７３Ｋ）を超えるような
シートを用いると、導電部品の接合部を固定しているボ
ルトを破損したり、冷却時に接合面に隙間が生じたりし
て放電が発生する場合がある。特にシートの全厚みが厚
くなるほど全熱膨張量も多くなるため、ボルトの破損や
放電の発生率が高くなり、安心して使用できなくなる。
特に好ましくは３×１０−４／Ｋ（５７３〜６７３Ｋ）
以下の平均熱膨張係数のものが良い。さらには、導電性
構造体を構成している炭素質材料の平均熱膨張係数より
小さい可とう性黒鉛シートを用いた場合には、発熱時や
冷却時に隙間が生じて放電が発生する場合があるため、
導電性構造体を構成している炭素質材料の平均熱膨張係
数より大きい可とう性黒鉛シートを用いた方が最も良
い。この場合において、通常、導電性構造体として使用
される炭素質材料は６×１０−６／Ｋ（５７３〜６７３
Ｋ）以下の平均熱膨張係数であるため、可とう性黒鉛シ
ートの平均熱膨張係数はこの値以上が最も好適である。
５×１０−４／Ｋ（５７３〜６７３Ｋ）を超えるような
シートを用いると、導電部品の接合部を固定しているボ
ルトを破損したり、冷却時に接合面に隙間が生じたりし
て放電が発生する場合がある。特にシートの全厚みが厚
くなるほど全熱膨張量も多くなるため、ボルトの破損や
放電の発生率が高くなり、安心して使用できなくなる。
特に好ましくは３×１０−４／Ｋ（５７３〜６７３Ｋ）
以下の平均熱膨張係数のものが良い。さらには、導電性
構造体を構成している炭素質材料の平均熱膨張係数より
小さい可とう性黒鉛シートを用いた場合には、発熱時や
冷却時に隙間が生じて放電が発生する場合があるため、
導電性構造体を構成している炭素質材料の平均熱膨張係
数より大きい可とう性黒鉛シートを用いた方が最も良
い。この場合において、通常、導電性構造体として使用
される炭素質材料は６×１０−６／Ｋ（５７３〜６７３
Ｋ）以下の平均熱膨張係数であるため、可とう性黒鉛シ
ートの平均熱膨張係数はこの値以上が最も好適である。
【００２３】なお、シートの厚みが薄いため、シート表
面に垂直方向の熱膨張係数が測定できないことがある。
このような場合には、熱膨張係数が正確に分かっている
標準サンプル（例えば、石英ガラス製の標準サンプル）
の上に可とう性黒鉛シートを載せて、熱膨張係数を測定
し、その値から標準サンプルの寄与した分を引いた値
を、シートの熱膨張係数としても良い。
面に垂直方向の熱膨張係数が測定できないことがある。
このような場合には、熱膨張係数が正確に分かっている
標準サンプル（例えば、石英ガラス製の標準サンプル）
の上に可とう性黒鉛シートを載せて、熱膨張係数を測定
し、その値から標準サンプルの寄与した分を引いた値
を、シートの熱膨張係数としても良い。
【００２４】次に、介在させる可とう性黒鉛シートの厚
みについて最適条件を調べた。図２にその時に行った試
験の模式図を示す。
みについて最適条件を調べた。図２にその時に行った試
験の模式図を示す。
【００２５】かさ密度１．７７Ｍｇ／ｍ３で電気抵抗率
１１×１０−６Ω．ｍ（室温）の微粒子等方性黒鉛素材
からなる円柱（直径φ１４０×長さ１００ｍｍ）の電極
１と、電極１の一端が入るような窪みを付けた同じ黒鉛
素材からなる継手２を製作した。
１１×１０−６Ω．ｍ（室温）の微粒子等方性黒鉛素材
からなる円柱（直径φ１４０×長さ１００ｍｍ）の電極
１と、電極１の一端が入るような窪みを付けた同じ黒鉛
素材からなる継手２を製作した。
【００２６】電極１と継手２との接合部（接合表面の最
大高さＲｍａｘ１２マイクロメートル）の間に、日本工
業規格（ＪＩＳ）Ｒ ３４５３−１９８５に準拠して測
定された圧縮率が４２％、同ＪＩＳに準拠して測定され
た復元率が１２％、かさ密度が１．０Ｍｇ／ｍ３、シー
ト表面に垂直方向で１０ＭＰａ荷重下の電気抵抗率が
２．５×１０−３Ω・ｍ及びシート表面に垂直方向の平
均熱膨張係数が２×１０−４／Ｋ（５７３〜６７３Ｋ）
の膨張黒鉛シート４を介在し、Ｍ３０の等方性黒鉛製ボ
ルト（引張強さ３０ＭＰａ）３で締め付けた。使用した
膨張黒鉛シート４の無荷重時における１枚の厚みは、
０．３ｍｍと１．０ｍｍの２種類である。
大高さＲｍａｘ１２マイクロメートル）の間に、日本工
業規格（ＪＩＳ）Ｒ ３４５３−１９８５に準拠して測
定された圧縮率が４２％、同ＪＩＳに準拠して測定され
た復元率が１２％、かさ密度が１．０Ｍｇ／ｍ３、シー
ト表面に垂直方向で１０ＭＰａ荷重下の電気抵抗率が
２．５×１０−３Ω・ｍ及びシート表面に垂直方向の平
均熱膨張係数が２×１０−４／Ｋ（５７３〜６７３Ｋ）
の膨張黒鉛シート４を介在し、Ｍ３０の等方性黒鉛製ボ
ルト（引張強さ３０ＭＰａ）３で締め付けた。使用した
膨張黒鉛シート４の無荷重時における１枚の厚みは、
０．３ｍｍと１．０ｍｍの２種類である。
【００２７】ボルト３の締付けトルクとシート４の厚み
（枚数と１枚当たりの厚み）を変えてａ−ｂ間（図２中
に示した位置）の電気抵抗値（室温）を電圧降下法にて
求めた。
（枚数と１枚当たりの厚み）を変えてａ−ｂ間（図２中
に示した位置）の電気抵抗値（室温）を電圧降下法にて
求めた。
【００２８】なお、ボルト３の締付けトルクを３〜１０
Ｎ・ｍで測定した理由は、通常、炭素製ボルトを締め付
ける場合は、その炭素材の強度を配慮して、トルク値３
〜１０Ｎ・ｍで締め付けを行っているからであり、本試
験の場合も通常の場合と同様にこのトルク値の範囲で十
分に両者を固定できたからである。
Ｎ・ｍで測定した理由は、通常、炭素製ボルトを締め付
ける場合は、その炭素材の強度を配慮して、トルク値３
〜１０Ｎ・ｍで締め付けを行っているからであり、本試
験の場合も通常の場合と同様にこのトルク値の範囲で十
分に両者を固定できたからである。
【００２９】無荷重時における１枚の厚みが０．３ｍｍ
と１．０ｍｍのシートを０〜３枚重ねて、継手２と電極
１の間に介在させたときのａ−ｂ間の電気抵抗値の測定
結果を、図３と図４にそれぞれ示す。
と１．０ｍｍのシートを０〜３枚重ねて、継手２と電極
１の間に介在させたときのａ−ｂ間の電気抵抗値の測定
結果を、図３と図４にそれぞれ示す。
【００３０】締め付けトルクが３Ｎ．ｍ以上の場合にお
いて、図３より、介在させるシート４の全厚みが０．３
ｍｍ以上になると電気抵抗値が下がっている。同じよう
に締付けトルクが３Ｎ・ｍ以上の場合において、図４よ
り、シート４の全厚みが２．０ｍｍを超えると電気抵抗
値はシート４を介在させないときよりも上がっている。
いて、図３より、介在させるシート４の全厚みが０．３
ｍｍ以上になると電気抵抗値が下がっている。同じよう
に締付けトルクが３Ｎ・ｍ以上の場合において、図４よ
り、シート４の全厚みが２．０ｍｍを超えると電気抵抗
値はシート４を介在させないときよりも上がっている。
【００３１】したがって、接合部の発熱を抑え、シート
の寿命を長くするためには、介在させるシートの全厚み
は０．３〜２．０ｍｍが特に好ましいことが分かる。
の寿命を長くするためには、介在させるシートの全厚み
は０．３〜２．０ｍｍが特に好ましいことが分かる。
【００３２】このようにして、導電性構造体の電気抵抗
値を下げることができれば、シート自体の発熱を抑える
ことができ、シートの寿命を長くすることができる。
値を下げることができれば、シート自体の発熱を抑える
ことができ、シートの寿命を長くすることができる。
【００３３】一方、図５と図６に、締め付けトルクを横
軸にとり、ａ−ｂ間の電気抵抗値の変化をそれぞれ示し
た。図５は、シート４の無荷重時における１枚の厚みが
０．３ｍｍのとき、図６はシート４の無荷重時における
１枚の厚みが１．０ｍｍのときの測定結果である。
軸にとり、ａ−ｂ間の電気抵抗値の変化をそれぞれ示し
た。図５は、シート４の無荷重時における１枚の厚みが
０．３ｍｍのとき、図６はシート４の無荷重時における
１枚の厚みが１．０ｍｍのときの測定結果である。
【００３４】３Ｎ・ｍ以上のトルク、すなわちシート４
と電極１との接触面積（０．０１５ｍ２）当たり２００
Ｎ・ｍ／ｍ２以上の締付けトルクがあれば十分ａ−ｂ間
の抵抗を下げることが分かった。この例は、構成部品を
ボルトで締付けて固定する場合の最適締付けトルク値で
あるが、本発明は各部品が固定できる方法であれば良い
ので、締付けトルク値は関係なく、これ以外の固定方法
でも最適シート全厚みは０．３〜２．０ｍｍである。
と電極１との接触面積（０．０１５ｍ２）当たり２００
Ｎ・ｍ／ｍ２以上の締付けトルクがあれば十分ａ−ｂ間
の抵抗を下げることが分かった。この例は、構成部品を
ボルトで締付けて固定する場合の最適締付けトルク値で
あるが、本発明は各部品が固定できる方法であれば良い
ので、締付けトルク値は関係なく、これ以外の固定方法
でも最適シート全厚みは０．３〜２．０ｍｍである。
【００３５】
【作用】導電性構造体を構成する各部品間の接合部、及
び導電性構造体と金属製電極との接合部に可とう性黒鉛
シートを介在させると、接合部に隙間ができず、放電が
起こらない。したがって、所望の電力が投入することが
でき、導電性構造体にき裂や破損が発生しない。
び導電性構造体と金属製電極との接合部に可とう性黒鉛
シートを介在させると、接合部に隙間ができず、放電が
起こらない。したがって、所望の電力が投入することが
でき、導電性構造体にき裂や破損が発生しない。
【００３６】さらには、導電性構造体を構成する部品が
炭素質材料であり、部品の接合部に介在させる可とう性
黒鉛シートも炭素質材料であるため、耐熱性を有し、か
つ異種物質間の接合部に見られるペルティエ効果による
発熱が本導電性構造体では起こらず、効率良く発熱部の
みを発熱させることができる。
炭素質材料であり、部品の接合部に介在させる可とう性
黒鉛シートも炭素質材料であるため、耐熱性を有し、か
つ異種物質間の接合部に見られるペルティエ効果による
発熱が本導電性構造体では起こらず、効率良く発熱部の
みを発熱させることができる。
【００３７】
【実施例】以下に本発明を実施した一例を示し、更に具
体的に説明する。
体的に説明する。
【００３８】実施例１ 図１に示すように、等方性黒鉛（かさ密度１．７７Ｍｇ
／ｍ３、電気抵抗率１３．０×１０−６Ω・ｍ、平均熱
膨張係数４．６×１０−６／Ｋ（５７３〜６７３Ｋ））
製のかご形発熱体１６（外径ＯＤ９００×内径ＩＤ８６
０×高さＨ６００ｍｍ）と、発熱体１６と同じ等方性黒
鉛製の継手１２との接合部に、圧縮率４２％、復元率１
２％、かさ密度１．０Ｍｇ／ｍ３、シート表面に垂直方
向の電気抵抗率２．５×１０−３Ω・ｍ（１０ＭＰａ荷
重下）、シート表面に垂直方向の平均熱膨張係数が３×
１０−４／Ｋ（５７３〜６７３Ｋ）、無荷重時の厚み
１．０ｍｍの膨張黒鉛シート１４ａ（シート厚みの寸法
は拡大誇張して図示している）を１枚介して、引張り強
さが９８ＭＰａの２Ｄ−Ｃ／Ｃ複合材製のＭ２０ボルト
１５を使い、トルク４Ｎ・ｍでボルト１５を締め付けて
固定した。さらに、継手１２と等方性黒鉛製の電極１１
の接合部に、可とう性黒鉛シート１４ｂを１枚介して、
引張り強度３０ＭＰａの等方性黒鉛製のＭ２０ボルト１
３を使い、トルク４Ｎ．ｍでボルト１３を締め付けて固
定した。このようにして導電性構造体を組み立てた。
／ｍ３、電気抵抗率１３．０×１０−６Ω・ｍ、平均熱
膨張係数４．６×１０−６／Ｋ（５７３〜６７３Ｋ））
製のかご形発熱体１６（外径ＯＤ９００×内径ＩＤ８６
０×高さＨ６００ｍｍ）と、発熱体１６と同じ等方性黒
鉛製の継手１２との接合部に、圧縮率４２％、復元率１
２％、かさ密度１．０Ｍｇ／ｍ３、シート表面に垂直方
向の電気抵抗率２．５×１０−３Ω・ｍ（１０ＭＰａ荷
重下）、シート表面に垂直方向の平均熱膨張係数が３×
１０−４／Ｋ（５７３〜６７３Ｋ）、無荷重時の厚み
１．０ｍｍの膨張黒鉛シート１４ａ（シート厚みの寸法
は拡大誇張して図示している）を１枚介して、引張り強
さが９８ＭＰａの２Ｄ−Ｃ／Ｃ複合材製のＭ２０ボルト
１５を使い、トルク４Ｎ・ｍでボルト１５を締め付けて
固定した。さらに、継手１２と等方性黒鉛製の電極１１
の接合部に、可とう性黒鉛シート１４ｂを１枚介して、
引張り強度３０ＭＰａの等方性黒鉛製のＭ２０ボルト１
３を使い、トルク４Ｎ．ｍでボルト１３を締め付けて固
定した。このようにして導電性構造体を組み立てた。
【００３９】この導電性構造体を、一端が雄ネジになっ
ており炉内壁に設けられている銅製電極１７に膨張黒鉛
シート１４ｃを介して取り付けた。
ており炉内壁に設けられている銅製電極１７に膨張黒鉛
シート１４ｃを介して取り付けた。
【００４０】真空炉を圧力１ｋＰａのアルゴン雰囲気に
して、この導電性構造体に電流を流し、発熱体１６を発
熱させ、炉内温度を１７００℃にした。加熱中は電圧と
発熱体に流れる電流とは順調に増加していた。
して、この導電性構造体に電流を流し、発熱体１６を発
熱させ、炉内温度を１７００℃にした。加熱中は電圧と
発熱体に流れる電流とは順調に増加していた。
【００４１】適度に冷却させた後、この導電性構造体を
取り出し、接合面を調べたところ、放電の跡がなく、き
裂や破損もなかった。また、導電性構造体は発熱体１６
のみ暖かく、良好に発熱が行われいたことが分かった。
取り出し、接合面を調べたところ、放電の跡がなく、き
裂や破損もなかった。また、導電性構造体は発熱体１６
のみ暖かく、良好に発熱が行われいたことが分かった。
【００４２】比較例１ 膨張黒鉛シートを全く使わないで、実施例１と同材質で
導電性構造体を組み立てて、実施例１で使用した同じ真
空炉に取り付け、実施例１と同様に電流を流したとこ
ろ、昇温途中で電流計が激しく振れ、炉内温度が上がら
なくなったので通電を中止した。
導電性構造体を組み立てて、実施例１で使用した同じ真
空炉に取り付け、実施例１と同様に電流を流したとこ
ろ、昇温途中で電流計が激しく振れ、炉内温度が上がら
なくなったので通電を中止した。
【００４３】適度に冷却させた後、導電性構造体を取り
出したところ、電極１１と継手１２との接合面の一部に
放電した跡があり、さらに、継手１２にはき裂があっ
た。これは発熱体１６の熱膨張により電極１１と継手１
２との接合部に隙間が生じ、その間で放電が発生したも
のである。また、導電性構造体は発熱体１６と各接合部
が暖かくなっており、接合部も発熱していたことが分か
った。
出したところ、電極１１と継手１２との接合面の一部に
放電した跡があり、さらに、継手１２にはき裂があっ
た。これは発熱体１６の熱膨張により電極１１と継手１
２との接合部に隙間が生じ、その間で放電が発生したも
のである。また、導電性構造体は発熱体１６と各接合部
が暖かくなっており、接合部も発熱していたことが分か
った。
【００４４】なお、圧縮率及び復元率はＪＩＳ Ｒ ３
４５３−１９８５に準拠して測定した値であり、以下の
ように算出した。 圧縮率（％）＝（ｔ１−ｔ２）／ｔ１×１００ 復元率（％）＝（ｔ３−ｔ２）／（ｔ１−ｔ２）×１０
０ ｔ１：予圧（０．６９ＭＰａ）を１５秒間加えた後の厚
み ｔ２：全圧（３４．３ＭＰａ）を６０秒間加えた後の厚
み ｔ３：再び予圧まで戻し、６０秒後の厚み
４５３−１９８５に準拠して測定した値であり、以下の
ように算出した。 圧縮率（％）＝（ｔ１−ｔ２）／ｔ１×１００ 復元率（％）＝（ｔ３−ｔ２）／（ｔ１−ｔ２）×１０
０ ｔ１：予圧（０．６９ＭＰａ）を１５秒間加えた後の厚
み ｔ２：全圧（３４．３ＭＰａ）を６０秒間加えた後の厚
み ｔ３：再び予圧まで戻し、６０秒後の厚み
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、導電性構造体を構成す
る各部品に可とう性黒鉛シートを介して固定するだけの
簡単な作業で、接合部での放電が発生せず、安定して高
温炉の導電性構造体に電流を流すことができ、ペルティ
エ効果による発熱も起こらず、効率良く発熱部のみを発
熱させることができる。さらには、接合部に発生する熱
を極力抑えているため、可とう性黒鉛シートの寿命を長
くすることができ、ひいては長寿命の導電性構造体を提
供することができる。
る各部品に可とう性黒鉛シートを介して固定するだけの
簡単な作業で、接合部での放電が発生せず、安定して高
温炉の導電性構造体に電流を流すことができ、ペルティ
エ効果による発熱も起こらず、効率良く発熱部のみを発
熱させることができる。さらには、接合部に発生する熱
を極力抑えているため、可とう性黒鉛シートの寿命を長
くすることができ、ひいては長寿命の導電性構造体を提
供することができる。
【図１】かご形導電性構造体の断面図及び側面図であ
る。
る。
【図２】最適シート厚みを調べるための試験模式図であ
る。
る。
【図３】シート１枚の厚みが０．３ｍｍにおける、シー
ト全厚みと電気抵抗値との関係を示すグラフである。
ト全厚みと電気抵抗値との関係を示すグラフである。
【図４】シート１枚の厚みが１．０ｍｍにおける、シー
ト全厚みと電気抵抗値との関係を示すグラフである。
ト全厚みと電気抵抗値との関係を示すグラフである。
【図５】シート１枚の厚みが０．３ｍｍにおける、締付
けトルクと電気抵抗値との関係を示すグラフである。
けトルクと電気抵抗値との関係を示すグラフである。
【図６】シート１校の厚みが１．０ｍｍにおける、締付
けトルクと電気抵抗値との関係を示すグラフである。
けトルクと電気抵抗値との関係を示すグラフである。
１ 微粒子等方性黒鉛製電極 ２ 微粒子等方性黒鉛製継手 ３ 等方性黒鉛製Ｍ３０ボルト ４ 膨張黒鉛シート １１ 等方性黒鉛製電極 １２ 等方性黒鉛製継手 １３ 等方性黒鉛製Ｍ２０ボルト １４ 膨張黒鉛シート １５ ２Ｄ−Ｃ／Ｃ複合材製Ｍ２０ボルト １６ 等方性黒鉛製発熱体 １７ スリット １８ 銅製電極
Claims (7)
- 【請求項１】 炭素質材料からなる導電性構造体であっ
て、導電性構造体を構成する部品間に可とう性黒鉛シー
トを介して固定されてなることを特徴とする導電性構造
体。 - 【請求項２】 導電性構造体とそれを取り付ける電極と
の間に可とう性黒鉛シートを介して取付けを行うことを
特徴とする導電性構造体の取付け方法。 - 【請求項３】 可とう性黒鉛シートの無荷重時の厚みが
０．３〜２．０ミリメートルであることを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の導電性構造体及び／又は導
電性構造体の取付け方法。 - 【請求項４】可とう性黒鉛シートの圧縮率が３０％以上
であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
か１項に記載の導電性構造体及び／又は導電性構追体の
取付け方法。 - 【請求項５】 可とう性黒鉛シートの復元率が８％以上
であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれ
か１項に記載の導電性構造体及び／又は導電性構造体の
取付け方法。 - 【請求項６】 可とう性黒鉛シートの１０ＭＰａ荷重時
における表面に垂直方向の電気抵抗率が５×１０−３オ
ーム・メートル以下であることを特徴とする請求項１乃
至請求項５のいずれか１項に記載の導電性構造体及び／
又は導電性構造体の取付け方法。 - 【請求項７】 可とう性黒鉛シートの表面に垂直方向の
平均熱膨張係数が５×１０−４／Ｋ（５７３〜６７３
Ｋ）以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項６
のいずれか１項に記載の導電性構造体及び／又は導電性
構造体の取付け方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11333694A JPH07288178A (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 炭素質材料からなる導電性構造体及びその取付け方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11333694A JPH07288178A (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 炭素質材料からなる導電性構造体及びその取付け方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07288178A true JPH07288178A (ja) | 1995-10-31 |
Family
ID=14609668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11333694A Pending JPH07288178A (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 炭素質材料からなる導電性構造体及びその取付け方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07288178A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10212181A (ja) * | 1997-01-30 | 1998-08-11 | Toyo Tanso Kk | アンモニア雰囲気炉用炭素複合材料 |
| JPH10340777A (ja) * | 1997-06-06 | 1998-12-22 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 面状ヒータ |
| JP2003206601A (ja) * | 2002-01-15 | 2003-07-25 | Taisei Laminator Co Ltd | 屋根材 |
| JP2005085600A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | 炭化珪素発熱体 |
| JP2016515283A (ja) * | 2013-03-01 | 2016-05-26 | プランゼー エスエー | ヒーターエレメント用保持装置及びヒーター |
| JP2018014314A (ja) * | 2016-07-11 | 2018-01-25 | 信越化学工業株式会社 | 加熱炉 |
| JP2020026366A (ja) * | 2018-08-10 | 2020-02-20 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素単結晶の製造装置 |
-
1994
- 1994-04-15 JP JP11333694A patent/JPH07288178A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10212181A (ja) * | 1997-01-30 | 1998-08-11 | Toyo Tanso Kk | アンモニア雰囲気炉用炭素複合材料 |
| JPH10340777A (ja) * | 1997-06-06 | 1998-12-22 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 面状ヒータ |
| JP2003206601A (ja) * | 2002-01-15 | 2003-07-25 | Taisei Laminator Co Ltd | 屋根材 |
| JP2005085600A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | 炭化珪素発熱体 |
| JP2016515283A (ja) * | 2013-03-01 | 2016-05-26 | プランゼー エスエー | ヒーターエレメント用保持装置及びヒーター |
| US10107552B2 (en) | 2013-03-01 | 2018-10-23 | Plansee Se | Holding device for a heating element, and heater |
| JP2018014314A (ja) * | 2016-07-11 | 2018-01-25 | 信越化学工業株式会社 | 加熱炉 |
| JP2020026366A (ja) * | 2018-08-10 | 2020-02-20 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素単結晶の製造装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xu et al. | Enhanced thermal contact conductance using carbon nanotube array interfaces | |
| JP3790000B2 (ja) | セラミックス部材と電力供給用コネクターとの接合構造 | |
| JP4031782B2 (ja) | 多結晶シリコン製造方法およびシード保持電極 | |
| TWI450353B (zh) | A bonding structure and a semiconductor manufacturing apparatus | |
| JP4672597B2 (ja) | 基板処理装置 | |
| US7679034B2 (en) | Power-supplying member and heating apparatus using the same | |
| US9562289B2 (en) | Carbon electrode with slidable contact surfaces and apparatus for manufacturing polycrystalline silicon rod | |
| US7053339B2 (en) | Ceramic heater | |
| JPH07288178A (ja) | 炭素質材料からなる導電性構造体及びその取付け方法 | |
| JP5143029B2 (ja) | 接合構造及び半導体製造装置 | |
| JP4905375B2 (ja) | ウエハ保持体の支持構造 | |
| CN108138318A (zh) | 对cvd反应器中的电极夹持器进行绝缘和密封的设备 | |
| JP5666983B2 (ja) | シリコン芯線ホルダおよび多結晶シリコンの製造方法 | |
| Hasegawa et al. | Thermal conductivity of an individual bismuth nanowire covered with a quartz template using a 3-omega technique | |
| JP6837806B2 (ja) | 加熱素子 | |
| JP3889309B2 (ja) | 給電用電極棒と給電用端子との連結構造、ヒータエレメント、加熱装置及び基板加熱装置 | |
| JP3285958B2 (ja) | セラミックスヒータと金属電極との取り付け構造 | |
| TW446997B (en) | Corrosion-resistant members against a chlorine based gas | |
| JP2007335831A (ja) | 耐久性グラファイトコネクタ及びそれを製造する方法 | |
| JP5507493B2 (ja) | シリコン芯線ホルダおよび多結晶シリコンの製造方法 | |
| JP2000049217A (ja) | ウエハ支持部材 | |
| EP2408946B1 (en) | Filament arrangement for hot wire chemical vapour deposition | |
| JP3435306B2 (ja) | カーボンヒーターの接続方法 | |
| CN107606953B (zh) | 加热炉 | |
| KR101194437B1 (ko) | 반도체 제조장치용 석영히터의 제조방법 |