JPH10506680A - 高密度フラッシュエバポレーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 グラファイト体と、２．１５ｇ／ｃｃ以上の密度、好ましくは２．１９〜２．２ｇ／ｃｃの密度とを有する高密度熱分解性窒化ホウ素（ＰＢＮ）の外面コート層とを含んでなる繰り返し熱サイクルを行う条件下での金属フラッシュ気化のためのフラッシュエバポレーター気化ボート。

Description

【発明の詳細な説明】 高密度フラッシュエバポレーター 発明の分野 本発明は、金属を気化させるための抵抗熱フラッシュエバポレーター、特にグ ラファイト体及び熱分解性窒化ホウ素外面コートからなるフラッシュエバポレー ターの気化ボートに関する。 発明の背景 真空蒸着は、アルミニウム、銅、亜鉛、錫などの金属を金属、ガラス、プラス チックの各種基板にコートする一般的な方法である。金属は、電気抵抗による加 熱によって一般に「気化ボート」といわれる容器内で気化される。このボートは 、電力源と接続し、ボートに接している金属の装填材料が気化する温度にまで容 器を加熱する。典型的には、その容器は、金属を気化する排気されたチャンバー に設置される。その容器は、個々にあるいは連続的にチャンバーの中に送られて もよいし、あるいは、チャンバー自体の一部を形成してもよい。例えばテレビ受 像管、自動車のヘッドライト、おもちゃなどを含む様々な製品が真空めっき法を 用いて金属でコートされる。 金属装填材料は、ボートの上面に機械加工された凹所に設置される。金属が気 化温度に達すると、金属装填材料は溶け、急速に気化する。この装填材料は、力 強く突然にフラッシュし、その過程は金属を新たに装填材料することにより繰り 返される。与えられた時間に実行可能なフラッシュの数は、製品製造を制御する 。したがって、ボートが故障することなく維持できるフラッシュの数は、その方 法の重要な作動性能である。逆に、もし、故障が起きれば、コートされた部品は 廃棄されるか、さらに時間とコストをかけてつくり直されねばならない。このよ け いなコストをなくすために、予期される故障が起こる前に気化容器を捨ててもよ い。短い耐用期間をもつ気化ボートは、部品あたりの製造コストを増大させ、効 率を下げる。 発明の要旨 グラファイト体でコートされた熱分解性窒化ホウ素からなるフラッシュエバポ レーターを用いた金属の抵抗加熱方法は米国特許番号５，２３９、６１２号に開 示され、その文献は引用することによって本明細書にそのまま組み込むものとす る。上記の特許に記載のように、熱分解性窒化ホウ素（以下、「ＰＢＮ」という ）でのコートは、アンモニアと三塩化ホウ素のようなハロゲン化ホウ素との気相 反応により形成されてもよい。本願発明によれば、気化されるべき金属と接触し て外側ＰＢＮコートの密度を少なくとも２．１９ｇ／ｃｃ以上の密度、好ましく は２．１９ｇ／ｃｃ〜２．２ｇ／ｃｃの密度に増大させることによって、気化ボ ートの有益な耐用期間が延長されてうることがわかっている。 本願発明のフラッシュエバポレーター気化ボートは、凹所を有するグラファイ ト体と、少なくとも２．１９ｇ／ｃｃ以上の密度をもつ高密度熱分解性窒化ホウ 素の外側表面組成物とを含んでなる。 図面の簡単な説明 本願発明の他の有利な点は、添付の図面とともに読むと、以下の発明の詳細な 記述で明らかになる。 図１は、本願発明の気化ボートの等尺図である。 図２は、ＰＢＮコート単層を示す図１の線ＡＡにそった横断面図である。 図３は、接触ＰＢＮコート多層である本発明の他の実施例を示す図１の線ＡＡ に沿った横断面図である。 発明の詳細な説明 抵抗タイプの気化ボート１０は、抵抗回路に合うように正確な形である必要が ある。気化ボートは、図１に示すように、通常、長く、かつ、狭く作られ、本体 １１の少なくとも片側表面１４に機械的に加工された凹所又はくぼみ１２をもつ 。本体１１は、グラファイトのブロック、好ましくは高密度で高い強度のグラフ ァイトのブロックから形成され、熱分解性窒化ホウ素１４の薄い層でコートされ ている。窒化ホウ素をコートする方法は、従来法であり、要約すれば、アンモニ ア蒸気とガス化したハロゲン化ホウ素を適当な割合でグラファイト体を含む加熱 された反応炉に導入する工程を含むものである。反応炉は、１８００〜２２００ ℃の制御温度に維持されている。通常０．０３０インチ以下である熱分解性窒化 ホウ素のコート１８は、端１５と端１６以外はグラファイト体を十分包んでいる 。端１５と端１６は、コートされておらず、電源と外部接続するためのクランプ 組立部品と電気的な接続をするために、グラファイトがむき出しになっている。 本発明によれば、金属装填材料と接触するＰＢＮコートの表面の密度を上げて 、金属装填材料がアルミニウム気化過程から作用する反応性を下げることによっ てボートに特有の運転性能を改良し、それによって、問題の起こる前までにボー トがを使用できるフラッシュの回数を実質的に増やすことができるとわかってい る。ＰＢＮ層は、少なくとも２．１９ｇ／ｃｃ以上、好ましくは２．１９ｇ／ｃ ｃ〜２．２ｇ／ｃｃの非常に高密度である外面を有すると仮定されている。ＰＢ Ｎの理論的最大密度は、本質的に、２．２７ｇ／ｃｃであり、従来法による気化 ボートの密度は、２．１５ｇ／ｃｃ以下であり、安定な操作性のための低い方の 限界は、約１．９５ｇ／ｃｃの密度であることを理解すべきである。故に、安定 な操作性と理論的最大密度との間の全密度範囲は約１．９５ｇ／ｃｃ〜２．２７ ｇ／ｃｃである。 本発明のより高密度のＰＢＮコートは、より小さい層間の空間を有する、より 大きい結晶を形成し、結果として、溶融アルミニウムによる作用に対して単位体 積あたり、より少ない反応面積を有すことが考えられている。その後の実験では 、 より大きい密度を有するＰＢＮを用いると、運転性能が改良されることが具体的 に示され、故障するまでのフラッシュの回数として測定されるボートの平均耐用 期間が２０％以上増加したことが示された。より高密度のＰＢＮは、１９５０〜 ２０００℃という狭い温度範囲内に反応炉の温度を実際に制御することによって 達成されうる。 より高密度のＰＢＮコートは、単層コートまたは外層が大きい密度を持つ二層 以上の複層コートとして形成されてもよい。 ＰＢＮ層とグラファイト体の間に中間層を含み、素材のＣＴＥの不整合を調整 することもまた本発明の範囲内である。この中間層は、０．０００２〜０．００ １インチの範囲の厚さをもつ熱分解性グラファイト層であってもよい。「熱分解 性グラファイト」という語は、本明細書においては、結晶配列の割合が高い結晶 炭素構造を意味すると定義される。結晶配列は、一般のグラファイト素材には見 つかっていない。さらに、熱分解性グラファイトは、普通のグラファイトが等方 性の物性を持つことに反して、配向されたすベり面で特徴付けられる異方性の物 性を示す。熱分解性グラファイトは、化学蒸気分解、例えば、反応用チャンバー において適当な不活性希釈剤とともに高温でメタンガスを化学蒸気分解すること により形成することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．凹所をもつグラファイト体と、外面コートとを含んでなるフラッシュエバ ポレーター気化ボートであって、該外面コートは、六方結晶構造をとり、少なく とも２．１９ｇ／ｃｃ以上の密度を有する高密度熱分解性窒化ホウ素（ＰＢＮ） からなり、前記ＰＢＮコートと前記グラファイト体との間に、厚さ０．０００２ 〜０．００１インチの熱分解グラファイトの中間層を有するフラッシュエバポレ ーター気化ボート。 ２．前記ＰＢＮのコートが２．１９〜２．２ｇ／ｃｃの密度をもっ請求項１に 記載のフラッシュエバポレーター気化ボート。 ３．前記外面コートが２層以上のＰＢＮ層を含んでなり、気化される金属と接 しているＰＢＮ層が前記高密度である請求項１に記載のフラッシュエバポレータ ー気化ボート。