JPH1041059A

JPH1041059A - 発熱体および熱処理炉

Info

Publication number: JPH1041059A
Application number: JP8192285A
Authority: JP
Inventors: Makoto Haga; 誠葉賀
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】メンテナンスが容易であり、被熱処理物Ｗの
熱処理温度を均一化し、被熱処理物Ｗを均一に熱処理す
ることができる発熱体３１および熱処理炉を提供する。【解決手段】第１棒状部３２と、第２棒状部３３と、
第１棒状部３２の長手方向における一端側３２ａと第２
棒状部３３の長手方向における一端側３３ａとを連結す
る湾曲部３４とからなり、湾曲部３４は、その長手方向
における両端側３４ａから中央部３４ｂへ向うに従い、
第１棒状部３２および第２棒状部３３の他端側３２ｂ、
３３ｂへ徐々に向うように弧状に湾曲していることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱体および熱処
理炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミック電子部品などの被熱処
理物を熱処理するには、加熱手段として炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）からなる棒状の発熱体や、モジュールヒータを備え
た熱処理炉が用いられていた。

【０００３】図９は、従来の熱処理炉の一つである縦形
焼成炉を示す断面図であり、図９（ａ）は垂直断面図で
あり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ線における水平
断面図である。この熱処理炉は、内部に被熱処理物Ｗを
収容する熱処理空間１を有する炉本体２と、熱処理空間
１に被熱処理物Ｗを搬入および搬出するため昇降可能に
設けられた炉床３と、炉床３上に載置され、熱処理空間
１に収容された被熱処理物Ｗを加熱する、炭化珪素（Ｓ
ｉＣ）からなる複数本の棒状の発熱体４とを備えてい
る。また、炉本体２には、熱処理空間１の温度を測定す
るための熱電対５が設けられている。図９（ｂ）に示す
ように、棒状の発熱体４は、被熱処理物Ｗを取り囲むよ
うに、井桁状に配置されている。（以下、「従来技術
１」とする。）また、図１０は、従来の他の熱処理炉である横形焼成炉
であり、内部に熱処理空間１１を有する炉本体１２と、
炉本体１２を水平方向に貫通し、内部に被熱処理物Ｗを
収容する炉芯管１３と、炉芯管１３の内部に供給された
被熱処理物Ｗを加熱する炭化珪素（ＳｉＣ）からなる複
数本の棒状の発熱体１４とを備えている。また、炉本体
１２には、熱処理空間１１の温度を測定するための熱電
対１５が設けられている。棒状の発熱体１４は、炉芯管
１３の上下において、炉芯管１３の長手方向に沿って所
定距離を隔てて複数本が配置されている。（以下、「従
来技術２」とする。）また、図１１は、従来の他の横形焼成炉であり、図１０
において示した横形焼成炉との相違点は、加熱手段とし
て炭化珪素（ＳｉＣ）からなる棒状の発熱体１４の代り
に、モジュールヒータ２４を用いている点である。この
モジュールヒータ２４は、熱処理空間１１を規定する炉
本体１２の上下の内壁面１２ａに内蔵されている。その
他の部分は、図１０において示した横形焼成炉と基本的
に同一であるので、同一符号を付して説明を省略する。
（以下、「従来技術３」とする。）また、炉芯管を用いた半導体製造装置においては、特開
平４−６８２９６号や特開平７−６６１８７号に示され
ているものが知られている。これらの半導体製造装置に
おいては、加熱手段として炭化珪素（ＳｉＣ）からなる
リング状の発熱体が採用されており、このリング状の発
熱体は炉芯管を取り囲むように配置されている。（以
下、「従来技術４」とする。）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術１、従
来技術２、および従来技術３においては、加熱手段とし
て、棒状の発熱体４、１４や、平面状の内壁面１２ａに
内蔵されモジュールヒータ２４を用いているため、熱処
理空間１、１１に配置された被熱処理物Ｗの位置によ
り、被熱処理物Ｗから発熱体４、１４やモジュールヒー
タ２４までの距離に違いが生じた。これにより熱処理温
度が不均一になるという問題が発生じた。

【０００５】また、上記の従来技術３においては、加熱
手段として、炉本体１２の内壁面１２ａに内蔵されたモ
ジュールヒータ２４が用いられているため、モジュール
ヒータ２４の交換が困難で、メンテナンスの面で問題が
あった。

【０００６】すなわち、モジュールヒータ２４が故障し
た際や、被熱処理物Ｗの変更により熱処理条件を変更す
る際には、炉本体１２の内壁面１２ａを解体しなければ
ならなかった。また、モジュールヒータ２４自体の取扱
いが、棒状の発熱体と比較して、困難であった。

【０００７】また、上記の従来技術４においては、リン
グ状の発熱体が炉芯管を取り囲むように配置されている
ので、発熱体の取り付けや交換が困難で、メンテナンス
の面で問題があった。

【０００８】すなわち、リング状の発熱体が故障した際
や、被熱処理物の変更により熱処理条件を変更する際に
は、炉芯管を炉本体から抜取るか、リング状の発熱体を
炉芯管に沿って平行移動させなければならなかった。こ
の点は、炉芯管が長尺化するほど顕著となった。また、
リング状の発熱体は、その形状により寸法が大型化する
ため、リング状の発熱体自体の取扱いが困難であった。
この点は、炉芯管の径寸法が大型化するほど顕著となっ
た。

【０００９】よって、本発明の目的は、メンテナンスが
容易であり、被熱処理物の熱処理温度を均一化し、被熱
処理物を均一に熱処理することができる発熱体および熱
処理炉を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の発熱体は、第１
棒状部と、第２棒状部と、前記第１棒状部の長手方向に
おける一端側と前記第２棒状部の長手方向における一端
側とを連結する湾曲部とからなり、前記湾曲部は、その
長手方向における両端側から中央部へ向うに従い、前記
第１棒状部および前記第２棒状部の他端側へ徐々に向う
ように弧状に湾曲していることを特徴とするものであ
る。

【００１１】また、本発明の熱処理炉は、内部に被熱処
理物を収容する熱処理空間を有する炉本体と、前記熱処
理空間に収容された前記被熱処理物を加熱する複数の発
熱体とを備え、各発熱体は、第１棒状部と、第２棒状部
と、前記第１棒状部の長手方向における一端側と前記第
２棒状部の長手方向における一端側とを連結する湾曲部
とからなり、各発熱体の湾曲部は、その長手方向におけ
る両端側から中央部へ向うに従い、前記第１棒状部およ
び前記第２棒状部の他端側へ徐々に向うように弧状に湾
曲し、隣接する発熱体の湾曲部と組み合わされ、前記被
熱処理物の周囲を取り囲むように配置されていることを
特徴とするものである。

【００１２】本発明の発熱体および熱処理炉によれば、
発熱体の湾曲部が、その長手方向における両端側から中
央部へ向うに従い、第１棒状部および第２棒状部におけ
る他端側へ徐々に向うように弧状に湾曲しているので、
被熱処理物から発熱体までの距離を均一にすることがで
きる。

【００１３】また、本発明の発熱体および熱処理炉によ
れば、発熱体が、第１棒状部と、第２棒状部と、第１棒
状部の長手方向における一端側と第２棒状部の長手方向
における一端側とを連結する湾曲部とからなっているの
で、発熱体の取り付けや交換が容易である。

【００１４】また、本発明の熱処理炉においては、前記
熱処理空間を規定する前記炉本体の内壁面の断面形状が
略円形であることが望ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る発熱体および
熱処理炉の一実施例につき、添付図面を参照して説明す
る。

【００１６】まず、本発明に係る発熱体について説明す
る。図１は、本発明の一実施例である発熱体を示す図面
である。この発熱体３１は、直線的な棒形状の炭化珪素
（ＳｉＣ）からなり、互に略平行に配置された第１棒状
部３２および第２棒状部３３と、湾曲形状の炭化珪素
（ＳｉＣ）からなり、第１棒状部３２と第２棒状部３３
とを連結する湾曲部３４とからなっている。

【００１７】第１棒状部３２および第２棒状部３３の長
手方向における一端側３２ａ、３３ａは、それぞれ湾曲
部３４の長手方向における両端部３４ａに連結され、第
１棒状部３２および第２棒状部３３の長手方向における
他端側３２ｂ、３３ｂは、それぞれ電源（図示せず）に
電気的に接続されていている。

【００１８】湾曲部３４は、その長手方向における両端
側３４ａから中央部３４ｂへ向うに従い、第１棒状部３
２および第２棒状部３３の他端側３２ｂ、３３ｂへ徐々
に向うように弧状に湾曲している。

【００１９】図１（ｂ）に示すように、第１棒状部３２
および第２棒状部３３と、湾曲部３４とは、耐熱性の接
着剤により接合されており、第１棒状部３２および第２
棒状部３３の一端側３２ａ、３３ａの周面と、湾曲部３
４の両端部３４ａにおける端面とで接合されている。但
し、図２に示すように、第１棒状部３２および第２棒状
部３３の一端側３２ａ、３３ｂの端面と、湾曲部３４の
両端部３４ａにおける周面とで接合されていても良い。

【００２０】したがって、第１棒状部３２および第２棒
状部３３の長手方向における他端側３２ｂ、３３ｂに電
気的に接続された電源（図示せず）から、この発熱体３
１に電力が供給されると、第１棒状部３２および第２棒
状部３３は端子として機能し、湾曲部３４が発熱する。
なお、必要に応じて、第１棒状部３２および第２棒状部
３３の長手方向における一端側３２ａ、３３ａも発熱す
るように構成することも可能である。

【００２１】次に、本発明に係る熱処理炉について説明
する。実施例１図３は、本発明の熱処理炉の実施例１を示す側面図であ
る。この熱処理炉は、内部に熱処理空間４１を有する炉
本体４２と、炉本体４２を水平方向に貫通し、被熱処理
物Ｗを収容する炉芯管４３と、炉芯管４３内に収納され
た被熱処理物Ｗを加熱する発熱体３１とからなる。

【００２２】なお、この熱処理炉において用いられる発
熱体は、図１に示した上述の発熱体３１と基本的に同一
であるので、同一符号を付することにより、発熱体自体
の詳細な説明は省略する。

【００２３】炉本体４２は、断熱材や煉瓦などの耐火物
により構成され、炉本体４２の内部には、炉本体４２の
内壁面４２ａによって規定される空間であって、炉本体
４２を水平方向に貫通し、垂直断面形状を円形とする円
柱状の熱処理空間４１が形成されている。また、炉本体
４２には、熱処理空間４１の温度を測定するための熱電
対４４が設けられている。

【００２４】炉芯管４３は、炭化珪素（ＳｉＣ）からな
り、その長手方向を水平にして、熱処理空間４１に設置
されている。

【００２５】発熱体３１は、炉芯管４３の上下において
互に対向する位置に配置された一対を一組として、炉芯
管４３の長手方向に沿って複数組が設けられている。

【００２６】発熱体３１の湾曲部３４は、炉芯管４３の
外周面と炉本体４２の内壁面４２ａの間に位置し、炉芯
管４３の外周面と炉本体４２の内壁面４２ａに沿って湾
曲するように設置されている。

【００２７】発熱体３１の第１棒状部３２と第２棒状部
３３とは、その長手方向が垂直になるようにして、炉本
体４２を熱処理空間４１から炉外へ貫通するように、炉
本体４２に埋設されている。第１棒状部３２と第２棒状
部３３の長手方向における他端側３２ｂ、３３ｂは、炉
外に露出している。

【００２８】したがって、匣などの熱処理用治具Ｓ上に
載置され、炉芯管４３内に搬入された被熱処理物Ｗは、
発熱体３１により均一に熱処理されることとなる。

【００２９】実施例２図４は、本発明の熱処理炉の実施例２を示す断面図であ
り、図４（ａ）は垂直断面図であり、図４（ｂ）は図４
（ａ）のＢ−Ｂ線における水平断面図である。

【００３０】この熱処理炉は、内部に被熱処理物Ｗを収
容する熱処理空間５１を有する炉本体５２と、熱処理空
間５１に被熱処理物Ｗを搬入および搬出するため昇降可
能に設けられた炉床５３と、炉床５３上に載置され、熱
処理空間５１に収容された被熱処理物Ｗを加熱する発熱
体３１とからなる。

【００３１】なお、この熱処理炉において用いられる発
熱体は、図１に示した上述の発熱体３１と基本的に同一
であるので、同一符号を付することにより、発熱体自体
の詳細な説明は省略する。

【００３２】炉本体５２は、断熱材や煉瓦などの耐火物
により構成され、炉本体５２の内部には、炉本体５２の
内壁面５２ａによって規定される空間であって、底面形
状を円形とする円柱状の熱処理空間５１が形成されてい
る。また、炉本体５２には、熱処理空間５１の温度を測
定するための熱電対５４が設けられている。

【００３３】発熱体３１は、水平方向における熱処理空
間５１の中央部であって、被熱処理物Ｗが載置される位
置の前後において互に対向する位置に配置された一対を
一組として、熱処理空間５１の上下方向に沿って複数組
が設けられている。

【００３４】発熱体３１の湾曲部３４は、水平方向にお
ける熱処理空間５１の中央部であって、被熱処理物Ｗが
載置される位置と、炉本体５２の内壁面５２ａの間に位
置し、炉本体５２の内壁面５２ａに沿って湾曲するよう
に設置されている。

【００３５】発熱体３１の第１棒状部３２と第２棒状部
３３とは、その長手方向が水平になるようにして、炉本
体５２を熱処理空間５１から炉外へ向けて貫通するよう
にして、炉本体５２に埋設されている。第１棒状部３２
と第２棒状部３３の長手方向における他端側３２ｂ、３
３ｂは、炉外に露出している。

【００３６】したがって、匣などの熱処理用治具Ｓ上に
載置され、炉床５３により熱処理空間５１内に搬入され
た被熱処理物Ｗは、発熱体３１により均一に熱処理され
ることとなる。

【００３７】以上の通り、本発明の発熱体および熱処理
炉について、一実施例に基づき説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、この発明の要旨の
範囲内で種々の変更が可能である。

【００３８】例えば、上記実施例においては、発熱体３
１は、炭化珪素（ＳｉＣ）からなるとしたが、本発明は
これに限定されるものではなく、ジルコニア、ランタ
ン、クロマイト等の金属酸化物系の発熱体であっても良
い。

【００３９】また、上記実施例においては、第１棒状部
３２と、第２棒状部３３と、湾曲部３４とを、耐熱性の
接着剤で接合することとしたが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、一体成形品を用いても良い。

【００４０】また、上記実施例においては、図１に示す
ように、第１棒状部３２の一端側３２ａと、第２棒状部
３３の一端側３３ａとを、湾曲部３４を用いて直接連結
することとしたが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えば図５に示すように、第２棒状部３３の一端
側３３ａと湾曲部３４との間に、連結部３５を介在させ
ても良い。この連結部３５は、１つの棒状連結部３５ａ
と１つの湾曲連結部３５ｂとから構成されている。但
し、棒状連結部３５ａや湾曲連結部３５ｂは、必要に応
じて、２つ以上であっても良い。例えば、図６に示す発
熱体３１は、２つの棒状連結部３５ａと２つの湾曲連結
部３５ｂとからなる連結部３５を用いたものである。ま
た、図５および図６に示す発熱体においては、第２棒状
部３３の一端側３３ａと湾曲部３４との間に、連結部３
５を介在させることとしたが、第１棒状部３２の一端側
３２ａと湾曲部３４との間に、連結部３５を介在させて
も良い。

【００４１】このように、発熱体３１が、湾曲部３４と
湾曲連結部３５ｂとを有する場合には、熱処理炉への発
熱体３１の取付けや取り外しが容易となる。

【００４２】また、上記実施例２においては、発熱体３
１は、炉芯管４３の上下において互に対向する位置に配
置された一対を一組として、炉芯管４３の長手方向に沿
って複数組が設けられていることとしたが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えば、炉芯管４３の周
囲に３個以上の発熱体３１を設け、これを一組の発熱体
３１としても良い。この場合には、径寸法の大きな炉芯
管４３を備えた熱処理炉であっても、一つの発熱体３１
を小型化でき、発熱体３１の取扱いが容易となり、熱処
理炉のメンテナンスがより向上する。

【００４３】また、上記実施例１においては、発熱体３
１は、水平方向における熱処理空間４１の中央部であっ
て、被熱処理物Ｗが載置される位置の前後において互に
対向する位置に配置された一対を一組として、熱処理空
間４１の上下方向に沿って複数組が設けられていること
としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例
えば、水平方向における熱処理空間４１の中央部であっ
て、被熱処理物Ｗが載置される位置の周囲に、３個以上
の発熱体３１を設け、これを一組の発熱体としても良
い。この場合には、大型の熱処理空間４３を有する熱処
理炉であっても、一つの発熱体３１を小型化でき、発熱
体３１の取扱いが容易となり、熱処理炉のメンテナンス
がより向上する。

【００４４】また、上記実施例１においては、熱処理空
間４１の垂直断面形状が円形であるとしたが、本発明は
これに限定されるものでなく、例えば図７に示すよう
に、矩形状であっても良い。この熱処理空間６１は、炉
本体６２の内壁面６２ａによって規定されている。

【００４５】また、上記実施例２においては、熱処理空
間５１の水平断面形状が円形であるとしたが、本発明は
これに限定されるものでなく、例えば図８に示すよう
に、矩形状であっても良い。この熱処理空間７１は、炉
本体７２の内壁面７２ａによって規定されている。

【００４６】また、上記実施例１においては、炉芯管４
３を備えた横形炉、上記実施例２においては、炉床昇降
式の縦形炉としたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、種々の熱処理炉に適用可能である。

【００４７】その他、炉本体４２、５２や炉芯管４３の
形状や材質が変更可能であることは勿論である。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明の発熱体および熱
処理炉によれば、発熱体の湾曲部が、その長手方向にお
ける両端側から中央部へ向うに従い、第１棒状部および
第２棒状部における他端側へ徐々に向うように弧状に湾
曲しているので、被熱処理物から発熱体までの距離を均
一にすることができる。

【００４９】したがって、被熱処理物の熱処理温度を均
一化し、被熱処理物を均一に熱処理することができる。

【００５０】また、本発明の発熱体および熱処理炉によ
れば、発熱体が、第１棒状部と、第２棒状部と、第１棒
状部の長手方向における一端側と第２棒状部の長手方向
における一端側とを連結する湾曲部とからなっているの
で、発熱体の取り付けや交換が容易である。

【００５１】したがって、メンテナンス性に優れてい
る。

【００５２】また、本発明の熱処理炉においては、前記
熱処理空間を規定する前記炉本体の内壁面の断面形状が
略円形であることが望ましい。

【００５３】この場合には、熱処理空間の温度分布を均
一にでき、被熱処理物をより均一に熱処理することがで
きる。また、熱処理空間を小型化することができ、消費
電力を削減でき、エネルギー効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発熱体の一実施例を示す図面であり、
図１（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は平面図であ
る。

【図２】本発明の発熱体の第１の変形例を示す平面図で
ある。

【図３】本発明の熱処理炉の第１の実施例を示す側面図
である。

【図４】本発明の熱処理炉の第２の実施例を示す断面図
である。

【図５】本発明の発熱体の第２の変形例を示す斜視図で
ある。

【図６】本発明の発熱体の第３の変形例を示す斜視図で
ある。

【図７】本発明の熱処理炉の第１の実施例の変形例を示
す側面図である。

【図８】本発明の熱処理炉の第２の実施例の変形例を示
す断面図である。

【図９】第１の従来例である縦形焼成炉を示す断面図で
ある。

【図１０】第２の従来例である横形焼成炉を示す側面図
である。

【図１１】第３の従来例である横形焼成炉を示す側面図
である。

【符号の説明】

３１発熱体３２第１棒状部３２ａ第１棒状部の一端側３２ｂ第１棒状部の他端側３３第２棒状部３３ａ第２棒状部の一端側３３ｂ第２棒状部の他端側３４湾曲部３４ａ湾曲部の両端側３４ｂ湾曲部の中央部４１、５１、６１、７１熱処理空間４２、５２、６２、７２炉本体４２ａ、５２ａ、６２ａ、７２ａ炉本体の内壁面Ｗ被熱処理物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１棒状部と、第２棒状部と、前記第１棒状部の長手方向における一端側と、前記第２
棒状部の長手方向における一端側とを連結する湾曲部と
からなり、前記湾曲部は、その長手方向における両端側から中央部
へ向うに従い、前記第１棒状部および前記第２棒状部の
他端側へ徐々に向うように弧状に湾曲していることを特
徴とする発熱体。
【請求項２】内部に被熱処理物を収容する熱処理空間
を有する炉本体と、前記熱処理空間に収容された前記被熱処理物を加熱する
複数の発熱体とを備え、各発熱体は、第１棒状部と、第２棒状部と、前記第１棒
状部の長手方向における一端側と前記第２棒状部の長手
方向における一端側とを連結する湾曲部とからなり、各発熱体の湾曲部は、その長手方向における両端側から
中央部へ向うに従い、前記第１棒状部および前記第２棒
状部の他端側へ徐々に向うように弧状に湾曲し、隣接す
る発熱体の湾曲部と組み合わされ、前記被熱処理物の周
囲を取り囲むように配置されていること特徴とする熱処
理炉。
【請求項３】前記熱処理空間を規定する前記炉本体の
内壁面の断面形状が略円形であることを特徴とする請求
項２に記載の熱処理炉。