JPH1167426A - プレートヒータ及びその製造方法 - Google Patents

プレートヒータ及びその製造方法

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JPH1167426A
JPH1167426A JP24479097A JP24479097A JPH1167426A JP H1167426 A JPH1167426 A JP H1167426A JP 24479097 A JP24479097 A JP 24479097A JP 24479097 A JP24479097 A JP 24479097A JP H1167426 A JPH1167426 A JP H1167426A
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Kazuyuki Oshima
一之 大嶋
Koji Sano
幸司 佐野
Mitsuhiro Fujita
光広 藤田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一な加熱を可能とするプレートヒータを提
供する。 【解決手段】 粒界成分がYX AlY Z 相のAlN板
状焼結体からなる2枚のプレートセグメント2,3がW
からなる多孔性の発熱回路4を介在して接合され、この
発熱回路の開気孔内にYX AlY Z 相が存在してい
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、半導体製造装置等
に使用されるセラミックス製のプレートヒータ及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のプレートヒータとして
は、AlN(窒化アルミニウム)板状焼結体中にW(タ
ングステン)からなる発熱回路を埋設したもの(特開平
7−326655号公報参照)、又はAlN板状焼結体
中にW等の金属からなるスパイラル状の抵抗発熱体を埋
設したもの(特開平5−101871号公報参照)が知
られている。前者のものは、AlN粉末にY2 3 (イ
ットリア)を添加、混合した原料をシート状に形成し、
2枚のグリーンシートの一方に発熱回路用Wペーストを
塗布すると共に、他方のグリーンシートをその上に積層
し、積層体を窒素ガス雰囲気において1750℃の温度
で焼成して製造される。又、後者のものは、原料粉末を
成形する時点で内部にスパイラル状の抵抗発熱体を入
れ、脱脂、焼成し、あるいはホットプレスを行って製造
されるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のいずれ
のプレートヒータも、発熱回路又は抵抗発熱体と焼結体
表面の加熱面との間の距離のばらつきが大きくなり、加
熱面における加熱温度のむらを生じ、均一な加熱が困難
になる不具合がある。これは、セラミックスは、焼成収
縮が大きく、かつ局部的なばらつきを生じるためと考え
られる。又、いずれのプレートヒータも、焼結体におけ
る加熱面となる表面側と裏面側とも熱特性が同じであ
り、加熱の必要のない裏面側まで同様に加熱されるの
で、熱効率が悪くなり、エネルギーの消費が大きくなる
不具合がある。一方、いずれのプレートヒータの製造方
法においても、成形体の形成時点で発熱回路又は抵抗発
熱体を埋設しているので、焼成収縮が大きく、かつ局部
的なばらつきを生じる成形体の焼結によって、発熱回路
又は抵抗発熱体と加熱面との間の距離のばらつきや焼結
体の反り、発熱回路又は抵抗発熱体の断線を生じ、歩留
まりが低下する不具合がある。そこで、本発明は、均一
な加熱を可能とするプレートヒータ及び歩留まりを高め
得るその製造方法を提供することを主目的とする。又、
他の目的は、上記目的に加え、エネルギーロスを低減し
得るプレートヒータ及びその製造方法の提供にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第1のプレートヒータは、粒界成分がYX
AlY Z 相のAlN板状焼結体からなる2枚のプレー
トセグメントがWからなる多孔性の発熱回路を介在して
接合され、この発熱回路の開気孔内にYX AlYZ
が存在していることを特徴とする。又、第2のプレート
ヒータは、粒界成分がYX AlY Z 相のAlN板状焼
結体からなるプレートセグメントと粒界成分がAlON
相のAlN板状焼結体からなるプレートセグメントがW
からなる多孔性の発熱回路を介在して接合され、この発
熱回路の開気孔内にYX AlY Z 相が存在しているこ
とを特徴とする。前記発熱回路内に存在するYX AlY
Z 相は、断面において5〜40%の面積比を有するこ
とが好ましい。一方、本発明の第1のプレートヒータの
製造方法は、粒界成分がYX AlY Z 相のAlN板状
焼結体からなるプ2枚のプレートセグメントの一方に、
発熱回路用Wペーストを塗布すると共に、その周辺にA
lN粉末にYAG粉末又はY23 とAl2 3 の混合
粉末を加えてなる第1ペーストを塗布する一方、他方の
プレートセグメントに、YAG粉末若しくはY2 3
Al2 3 の混合粉末又はこれにAlN粉末を加えてな
る第2ペーストを塗布し、その後、両セグメントをそれ
ぞれ不活性ガス雰囲気において400℃以上の温度で脱
脂し、しかる後に両セグメントをそれぞれのペースト塗
布面が当接するように積層して不活性ガス雰囲気におい
て1850℃以上の温度で加熱処理することを特徴とす
る。第2のプレートヒータの製造方法は、粒界成分がY
X AlY Z 相のAlN板状焼結体からなる2板のプレ
ートセグメントの一方に、発熱回路用Wペーストを塗布
すると共に、その表面及び周辺にYAG粉末若しくはY
2 3 とAl2 3の混合粉末又はこれにAlN粉末を
加えてなる第2ペーストを塗布する一方、他方のプレー
トセグメントに、上記発熱回路用Wペースト等の係合可
能な凹部を形成し、その後、一方のセグメントを不活性
ガス雰囲気において400℃以上の温度で脱脂し、しか
る後に両セグメントを発熱回路用Wペースト等の塗布部
が凹部と係合するように積層して不活性ガス雰囲気にお
いて1850℃以上の温度で加熱処理することを特徴と
する。第3のプレートヒータの製造方法は、粒界成分が
X AlY Z 相のAlN板状焼結体からなるプレート
セグメントに、発熱回路用Wペーストを塗布すると共
に、その周辺にAlN粉末にYAG粉末又はY2 3
Al2 3 の混合粉末を加えてなる第1ペーストを塗布
する一方、粒界成分がAlON相のAlN板状焼結体か
らなるプレートセグメントに、YAG粉末若しくはY2
3 とAl2 3の混合粉末又はこれにAlN粉末を加
えてなる第2ペーストを塗布し、その後、両セグメント
をそれぞれ不活性ガス雰囲気において400℃以上の温
度で脱脂し、しかる後に両セグメントをそれぞれのペー
スト塗布面が当接するように積層して不活性ガス雰囲気
において1850℃以上の温度で加熱処理することを特
徴とする。又、第4のプレートヒータの製造方法は、粒
界成分がYX AlY Z 相のAlN板状焼結体からなる
プレートセグメントに、発熱回路用Wペーストを塗布す
ると共に、その表面及び周辺にYAG粉末若しくはY2
3 とAl2 3 の混合粉末又はこれにAlN粉末を加
えてなる第2ペーストを塗布する一方、粒界成分がAl
ON相のAlN板状焼結体からなるプレートセグメント
に、上記発熱回路Wペースト等と係合可能な凹部を形成
し、その後、一方のセグメントを不活性ガス雰囲気にお
いて400℃以上の温度で脱脂し、しかる後に両セグメ
ントを発熱回路用Wペースト等の塗布部が凹部と係合す
るように積層して不活性ガス雰囲気において1850℃
以上の温度で加熱処理することを特徴とする。
【0005】粒界成分がYX AlY Z 相のAlN板状
焼結体は、AlNに焼結助剤としてY2 3 を添加した
混合粉末にバインダーとしてアクリル酸エステル共重合
体を加えてスラリー状として造粒、成形した後、空気雰
囲気において400℃以上600℃以下(例えば450
℃)の温度で脱脂し、しかる後に不活性ガス(例えば窒
素ガスやアルゴンガス)雰囲気において1850℃以上
(例えば1900℃)の温度で焼成して製造される。A
lN板状焼結体のYX AlY Z 相は、YAG(Y3
5 12)相であることが好ましく、このようにするこ
とにより、プレートセグメントにおける酸素の拡散が無
く、熱伝導率の低下が認められない。発熱回路内のYX
AlY Z 相もYAG相であることが好ましく、このY
X AlY Z 相が両プレートセグメントのYX AlY
Z 相と一体化し、三者が強力に接合される。プレートセ
グメントのAlNと発熱回路のWとは、熱膨張係数が近
似(AlN(東芝セラミックス製):4.5×10-6
℃、W:4.4×10-6/℃)しており、かつ化学的な
反応や拡散を起こさない。
【0006】粒界成分がAlON(酸窒化アルミニウ
ム)相のAlN板状焼結体は、AlNに焼結助剤として
2 3 を添加した混合粉末にバインダーとしてPVB
を加えてスラリー状として造粒、成形した後、窒素ガス
雰囲気において400℃以上(例えば600℃)の温度
で脱脂することで酸素量をコントロールする(できれば
酸素量は、1%以上が好ましい)。しかる後に不活性ガ
ス雰囲気において1850℃以上(例えば1900℃)
の温度で焼成して製造される。
【0007】発熱回路内に存在するYX AlY Z 相の
面積比が、断面において5%未満であると、プレートセ
グメントと発熱回路の接合強度が低下し、40%を超え
ると、回路面積が減るため均一加熱が困難となる。好ま
しいYX AlY Z 相の断面積における面積比は、10
〜30%である。
【0008】プレートセグメントは、その接合面である
ペースト塗布面をRa =0.2〜1.0μm、Rmax =
2〜8μmとなるように予め加工しておくことが好まし
い。Ra<0.2μm,Rmax <2μmの場合には、発
熱回路の剥離が生じる一方、Ra>1.0μm,Rmax
>8μmの場合には、上記発熱回路の形成に不具合を生
じる。プレートセグメントに対するWペースト及び第1
ペーストの塗布は、スクリーン印刷によるのが好まし
い。第1ペーストは、粒径1〜10μm(好ましくは1
〜2.9μm)のAlN粉末60〜95wt%(好まし
くは75〜85wt%)に粒径0.1〜50μmのYA
G粉末又はY2 3 とAl2 3 の混合粉末5〜40w
t%を加えて混合すると共に、これに溶剤(例えばブチ
ルカルビトール、熱可塑性セルロースエーテル及びフタ
ル酸ジブチル)を加えて調製される。なお、第1ペース
トは、Wペーストの厚さ方向の熱収縮率と同等の熱収縮
率となるように、YAG粉末等とAlN粉末が配合さ
れ、かつ両粉末が均一に分散されるように、それぞれの
粒径が選定される。第2ペーストは、粒径0.1〜50
μmのYAG粉末若しくはY2 3 とAl2 3 の混合
粉末70〜100wt%に粒径1〜10μm(好ましく
は1〜2.9μm)のAlN粉末0〜30wt%を加え
て混合すると共に、これに第1ペーストと同様の溶媒を
加えて調製される。プレートセグメントに対する第2ペ
ーストの塗布は、スクリーン印刷、刷毛塗り又は吹付け
等のいずれであってもよい。ペーストの脱脂温度が40
0℃未満では、上記ペースト中の有機物の揮散が不十分
であり、次工程の加熱処理時において悪影響を及ぼし、
接合強度の低下につながる。加熱処理温度が1850℃
未満、例えば1750℃では、YX AlY Z 成分が溶
解せず、接合が良好に行われない。その上限は、AlN
が異常成長したり、昇華したりする手前の温度である。
加熱処理に際しては、積層を6.5g/cm2 以上で加
圧することが好ましい。加圧力が6.5g/cm2 未満
であると、高強度の接合が望めない。
【0009】他方のプレートセグメントに対する発熱回
路用Wペースト等と係合可能な凹部の形成は、焼成後の
AlN板状焼結体に行ってもよいが、成形体の形成時で
あることが望ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1、図2及び図3は本発
明に係るプレートヒータの第1の実施の形態を示す平面
図、図1におけるII−II線断面図及び要部の概念図であ
る。このプレートヒータ1は、6インチサイズの大きさ
を有するもので、粒界成分がYAG相のAlN板状焼結
体からなる厚み1mmと4mmの2枚のプレートセグメ
ント2,3が、Wからなる厚み20μmの多孔性の発熱
回路4を介在して接合され、この発熱回路4の開気孔
(図示せず)内にYAG相が存在してなり、加熱面とな
る一方(図2においては上方)のプレートセグメント2
の表面は、Ra=0.2〜1.0μm、Rmax =2〜8
μmの研削面とされている。図1、図2において5は発
熱回路4の端部に接続されたWからなる端子である。一
方、図3において6は発熱回路4の周辺に隙間が生じる
のを防止する充填接合層で、この充填接合層6は、YA
G粉末又はY2 3 とAl2 3 の混合粉末にAlN粉
末をフィラーとして配合したものを加熱処理してなるも
のである。又、7はプレートセグメント2、3同士を接
合する接合層で、この接合層7は、YAG粉末を加熱処
理してなるものである。
【0011】上記構成のプレートヒータ1を製造するた
め、先ず、AlN焼結体の粒界成分となるように、Al
N粉末に焼結助剤であるY2 3 、有機バインダー(ア
クリル酸エステル共重合体)及び有機溶媒(メタノー
ル)を適量添加しボールミル中で24時間混合し、得ら
れたスラリーをスプレードライヤーを用いて造粒した。
次に、造粒粉を一軸型金型プレス機で加圧(0.3to
n/cm2 )後、静水圧プレスで加圧(1ton/cm
2 )して6インチサイズのプレートヒータ用の厚み10
mmの板状の成形体を得た。次いで、両成形体を空気雰
囲気において400℃の温度で脱脂した後、窒素ガス雰
囲気において1900℃の温度で3時間かけて焼成し
て、2枚のプレートセグメントを得た。そして、それぞ
れの接合面に研削加工を施し、Ra =0.65μm、R
max =5.25μmの研削面とした。なお、焼結体を粉
砕し、X線回折法により粒界の同定を行ったところ、Y
AGを検出した。
【0012】次に、一方のプレートセグメントの接合面
に、スクリーン印刷により発熱回路用Wペーストを後述
する加熱処理後の厚みが20μmになるような厚さで塗
布すると共に、その周辺にスクリーン印刷により第1ペ
ーストを加熱処理後の厚みが発熱回路と同等の厚さとな
るように塗布した。第1ペーストは、加熱処理後に充填
接合層となるもので、粒径1〜2.9μmのAlN粉末
75〜85wt%に粒径1〜50μmのYAG粉末又は
2 3 とAl2 3 の混合粉末15〜25wt%を加
えて混合すると共に、これにブチルカルビトール、熱可
塑性セルロースエーテル及びフタル酸ジブチルからなる
溶媒を加えて調製したものである。なお、発熱回路用W
ペーストの厚さ方向の熱収縮率は、図4に示すように、
58%であるので、この熱収縮率と第1ペーストの熱収
縮率を同等にするためには、第1ペーストのAlN粉末
とYAG粉末等の配合割合を8:2になるようにしなけ
ればならない。YAG粉末等の割合が多いと第1ペース
トの熱収縮率がWペーストのそれより大きくなり、プレ
ートヒータの密閉性が得られず、逆にYAG粉末等の割
合が少ないと第1ペーストの熱収縮率がWペーストのそ
れより小さくなり、発熱回路と他方(図2においては下
方)のプレートセグメントとの間に隙間が生じ、その接
合強度が低下する。一方、他方のプレートセグメントの
接合面に、刷毛塗りにより第2ペーストを塗布した。第
2ペーストは、加熱処理後に接合層となるもので、粒径
0.1〜50μmのYAG粉末又はY2 3 とAl2
3 の混合粉末にブチルカルビトール、熱可塑性セルロー
スエーテル及びフタル酸ジブチルからなる溶媒を加えて
調製したものである。次いで、両プレートセグメントを
それぞれ不活性ガス雰囲気において400℃の温度で脱
脂し、両プレートセグメントをそれぞれのペースト塗布
面が当接するように積層すると共に、Wからなる端子を
挿着した後、積層体を6.5g/cm2 以上(例えば
7.0g/cm2 )で加圧して窒素ガス雰囲気において
1900℃の温度で加熱処理しYAG成分を拡散させて
接合し、しかる後に一方のプレートセグメントに研削加
工を施してその厚み約1mm、Ra =0.1μm、全体
の厚み5mmのプレートヒータを発熱回路の断線を生じ
ることなく得た。なお、表面性状の測定は、3次元型非
接触式レーザー測定装置により行った。
【0013】得られたプレートヒータの端子から発熱回
路に給電し、一方のプレートセグメントの表面である加
熱面の表面温度を赤外線熱画像装置で測定したところ、
従来のプレートヒータのそれを併記した表1に示すよう
になった。ここで、従来のプレートヒータは、上述した
第1の実施の形態のものと同様にして得た造粒粉を秤量
して一軸型金型プレス機の金型に投入し、表面をへらで
均した後、その上面に予め加工された厚み100μmの
発熱回路を載せ、更にその上に造粒粉を投入し、1.2
ton/cm2 の圧力でプレスして成形体を得、しかる
後に成形体を空気雰囲気において400℃の温度で脱脂
してから、窒素ガス雰囲気において1900℃の温度で
3時間かけて焼成した後、加熱面に研削加工を施して得
た。なお、焼成による線収縮率は17%であった。又、
研削加工後の加熱面側の厚み約1mm、加熱面のRa =
0.1μm、全体の厚み5mmで、前述したものと同様
であった。
【0014】
【表1】
【0015】表1から、本発明に係るプレートヒートの
第1の実施の形態のものは、従来のものに比べ、加熱面
における表面温度にばらつきが極めて小さく、均一な加
熱が可能であることがわかる。測定後、それぞれのプレ
ートヒータを半分に切断し、光学顕微鏡により発熱回路
と加熱面との間の距離を測定したところ、表2に示すよ
うになった。
【0016】
【表2】
【0017】表2から、本発明に係るプレートヒータの
第1の実施の形態のものは、従来のものに比べ、発熱回
路と加熱面との間の距離のばらつきが極めて小さく、加
熱面における表面温度のばらつきが小さくなることが首
肯できる。
【0018】更に比較のため、第1の実施の形態のもの
と同様にして得た造粒粉を秤量して一軸型金型プレス機
の金型に投入し、表面をへらで均した後、その上面に予
め加工された厚み100μmの発熱回路を載せ、更にそ
の上に造粒粉を投入し、0.8ton/cm2 の圧力で
プレスして成形体を得、しかる後に成形体を空気雰囲気
において400℃の温度で脱脂してから、窒素ガス雰囲
気において1900℃の温度で3時間かけて焼成した
後、加熱面に研磨加工を施して加熱面側の厚み約1m
m、加熱面のRa =0.1μm、全体の厚み5mmのプ
レートヒータを得た。このプレートヒータは、焼成によ
る線収縮率25%であり、通電試験を行ったところ、通
電は認められなかった。又、プレートヒータを半分に切
断し、光学顕微鏡により断面を観察したところ、発熱回
路の断線が認められなかった。
【0019】図5は本発明に係るプレートヒータの第2
の実施の形態を示す要部の概念図である。このプレート
ヒータ8は、第1の実施の形態のものが、一方のプレー
トセグメント2に形成した発熱回路4の周辺に隙間が生
じるのを防止するため、発熱回路4の周辺に充填接合層
6を形成しているのに対し、他方のプレートセグメント
3に発熱回路4等と係合する凹部9を形成し、発熱回路
4を凹部9と係合させると共に、両プレートセグメント
2,3を両者間に介装した接合層7によって接合したも
のである。他の構成は、第1の実施の形態のものとほぼ
同様であるので、同一の構成部材等には同一の符号を付
してその説明を省略する。
【0020】上記構成のプレートヒータを製造するた
め、先ず、第1の実施の形態のものと同様にして2枚の
プレートセグメントを得た後、他方のプレートセグメン
トに凹部を形成した。凹部の形成は、成形体の成形時に
行うようにしてもよい。次に、一方のプレートセグメン
トに発熱回路用Wペーストをスクリーン印刷により塗布
し、その乾燥後、発熱回路用Wペーストの表面及び周辺
に第2ペーストをスクリーン印刷等により塗布した。次
いで、一方のプレートセグメントを第1の実施の形態の
ものと同様に脱脂し、両プレートセグメントを発熱回路
用Wペースト等の塗布部が凹部と係合するように積層す
ると共に、Wからなる端子を挿着した後、第1の実施の
形態のものと同様に加熱処理してプレートヒータを得
た。得られたプレートヒータは、第1の実施の形態のも
のとほぼ同様の性能を示した。
【0021】図6は本発明に係るプレートヒータの第3
の実施の形態を示す要部の概念図である。このプレート
ヒータ10は、第1の実施の形態のものが、両プレート
セグメント2,3を同一の熱伝導率の材料によって形成
しているのに対し、裏面側となる他方のプレートセグメ
ント11を表面(加熱面)側となる一方のプレートセグ
メント2と同様に加熱することによるエネルギーロスを
低減するため、他方のプレートセグメント11の熱伝導
率を一方のプレートセグメント2のそれより小さくすべ
く、他方のプレートセグメント11を粒界成分がAlO
N相のAlN板状焼結体によって形成したものである。
他の構成は、第1の実施の形態のものと同様であるの
で、同一の構成部材等には同一の符号を付してその説明
を省略する。
【0022】上記構成のプレートヒータを製造するた
め、先ず、第1の実施の形態のものと同様にして板状の
2枚の成形体を得た後、一方の成形体を空気雰囲気にお
いて400℃の温度で脱脂し、又、他方の成形体(この
成形体はバインダーとしてPVBを使用)を窒素ガス雰
囲気において600℃の温度で脱脂した後、両者を窒素
ガス雰囲気において1900℃の温度で3時間かけて焼
成して、2枚のプレートセグメントを得た。そして、そ
れぞれの接合面に研削加工を施し、Ra=0.65μ
m、Rmax =5.25μmの研削面とした。なお、それ
ぞれの焼結体を粉砕し、X線回折法により粒界の同定を
行ったところ、空気雰囲気において400℃の温度で脱
脂した一方のプレートセグメントはYAGを検出し、
又、窒素ガス雰囲気において600℃の温度で脱脂した
他方のプレートセグメントはAlONを検出した。又、
両プレートセグメントの熱伝導率をレーザーフラッシュ
式熱伝導率測定装置で測定したところ、一方のプレート
セグメントは150W/m・Kであり、他方のプレート
セグメントは90W/m・Kであった
【0023】次に、一方のプレートセグメントの接合面
に、スクリーン印刷により発熱回路用Wペーストを後述
する加熱処理後の厚みが20μmになるような厚さで塗
布すると共に、その周辺にスクリーン印刷により第1ペ
ーストを加熱処理後の厚みが発熱回路と同等の厚さとな
るように塗布した。一方、他方のプレートセグメントの
接合面に、刷毛塗りにより第2ペーストを塗布した。次
いで、両プレートセグメントをそれぞれ不活性ガス雰囲
気において400℃の温度で脱脂し、両プレートセグメ
ントをそれぞれのペースト塗布面が当接するように積層
すると共に、Wからなる端子を挿着した後、積層体を
6.5g/cm2 以上(例えば7.0g/cm2 )で加
圧して窒素ガス雰囲気において1900℃の温度で3時
間かけて加熱処理しYAG成分を拡散させて接合し、し
かる後に一方のプレートセグメントに研削加工を施して
その厚み約1mm、Ra=0.1μm、全体の厚み5m
mのプレートヒータを得た。
【0024】得られたプレートヒータの端子から発熱回
路に給電し、一方のプレートセグメントの表面である加
熱面と他方のプレートセグメントの表面である裏面の表
面温度を赤外線熱画像装置で測定したところ、比較のた
めに第1の実施の形態のもののそれを併記する表3に示
すようになった。
【0025】
【表3】
【0026】表3から、本発明に係るプレートヒータの
第3の実施の形態のものは、第1の実施の形態のものに
比べ、加熱面と裏面の温度が大きく、エネルギーロスを
低減でき、熱効率を高め得ることがわかる。
【0027】図7は本発明に係るプレートヒータの第4
の実施の形態の要部を示す概念図である。このプレート
ヒータ12は、第3の実施の形態のものが、一方のプレ
ートセグメント2に形成した発熱回路4の周辺に隙間が
生じるのを防止するため、発熱回路4の周辺に充填接合
層6を形成しているのに対し、他方のプレートセグメン
ト11に発熱回路4等と係合する凹部13を形成し、発
熱回路4を凹部13と係合させると共に、両プレートセ
グメント2,11を両者間に介装した接合層7によって
接合したものである。他の構成は、第3の実施の形態の
ものとほぼ同様であるので、同一の構成部材等には同一
の符号を付してその説明を省略する。
【0028】上記構成のプレートヒータを製造するた
め、先ず、第3の実施の形態のものと同様にして2枚の
プレートセグメントを得た後、他方のプレートセグメン
トに凹部を形成した。凹部の形成は、成形体の成形時に
行うようにしてもよい。次に、一方のプレートセグメン
トに発熱回路用Wペーストをスクリーン印刷により塗布
し、その乾燥後、発熱回路用Wペーストの表面及び周辺
に第2ペーストをスクリーン印刷等により塗布した。次
いで、一方のプレートセグメントを第3の実施の形態の
ものと同様に脱脂し、両プレートセグメントを発熱回路
用Wペースト等の塗布部が凹部と係合するように積層す
ると共に、Wからなる端子を挿着した後、第3の実施の
形態のものと同様に加熱処理してプレートヒータを得
た。得られたプレートヒータは、第3の実施の形態のも
のとほぼ同様の性能を示した。
【0029】なお、上述した各実施の形態においては、
少なくとも一方のプレートセグメントを形成するAlN
板状焼結体の粒界成分をYAG相とする場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、粒界成分が
X AlY Z 相となっていればよい。又、発熱回路の
開気孔内に存在するのはYAG相に限らず、YX AlY
Z 相となっていればよい。更に、プレートセグメント
の接合面の表面粗さは、Ra=0.2〜1.0μm、R
max =2〜8μmであればよい。更に又、第2ペースト
は、YAG粉末のみを用いる場合に限らず、Y2 3
Al2 3 の混合粉末を用いてもよく、あるいはYAG
粉末又はY2 3 とAl2 3 の混合粉末に30wt%
以下のAlN粉末を加えたものを用いてもよい。一方、
第2ペーストの塗布は刷毛塗りに限らず、スクリーン印
刷、吹付け等であってもよい。又、空気雰囲気における
ペーストの脱脂は、400℃の温度に限らず、400℃
以上であればよい。更に、不活性ガス雰囲気における加
熱処理は、1900℃の温度に限らず、1850℃以上
であればよい。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1のプ
レートヒータ及びその第1、第2の製造方法によれば、
プレートセグメントの収縮や反りが無く、発熱回路と加
熱面との間の距離のばらつきが極めて小さくなるので、
均一な加熱を行うことができると共に、両プレートセグ
メント及び発熱回路の三者がYX AlY Z 相によって
一体化されるので、発熱回路の剥離を生ぜず、かつ予め
焼成されたプレートセグメントを用いることにより、従
来のように焼成収縮や反りを生じないので、歩留まりを
飛躍的に高めることができる。又、第2のプレートヒー
タ及びその第3、第4の製造方法によれば、第1のプレ
ートヒータ及びその第1、第2の製造方法とほぼ同様の
作用効果の他、加熱に必要のない裏面側への熱量の供給
が軽減されるので、エネルギーロスを低減することがで
き、ひいては熱効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るプレートヒータの第1の実施の形
態を示す平面図である。
【図2】図1におけるII−II線断面図である。
【図3】図1のプレートヒータの要部の概念図である。
【図4】図1のプレートヒータの製造に用いるWペース
トと第1ペーストの厚さ方向の熱収縮率を示す説明図で
ある。
【図5】本発明に係るプレートヒータの第2の実施の形
態を示す要部の概念図である。
【図6】本発明に係るプレートヒータの第3の実施の形
態を示す要部の概念図である。
【図7】本発明に係るプレートヒータの第4の実施の形
態を示す要部の概念図である。
【符号の説明】
2 プレートセグメント 3 プレートセグメント 4 発熱回路 6 充填接合層 7 接合層 9 凹部 11 プレートセグメント 13 凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 幸司 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 (72)発明者 藤田 光広 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粒界成分がYX AlY Z 相のAlN板
    状焼結体からなる2枚のプレートセグメントがWからな
    る多孔性の発熱回路を介在して接合され、この発熱回路
    の開気孔内にYX AlY Z 相が存在していることを特
    徴とするプレートヒータ。
  2. 【請求項2】 粒界成分がYX AlY Z 相のAlN板
    状焼結体からなるプレートセグメントと粒界成分がAl
    ON相のAlN板状焼結体からなるプレートセグメント
    がWからなる多孔性の発熱回路を介在して接合され、こ
    の発熱回路の開気孔内にYX AlY Z 相が存在してい
    ることを特徴とするプレートヒータ。
  3. 【請求項3】 前記発熱回路内に存在するYX AlY
    Z 相が、断面において5〜40%の面積比を有すること
    を特徴とする請求項1又は2記載のプレートヒータ。
  4. 【請求項4】 粒界成分がYX AlY Z 相のAlN板
    状焼結体からなる2枚のプレートセグメントの一方に、
    発熱回路用Wペーストを塗布すると共に、その周辺にA
    lN粉末にYAG粉末又はY2 3 とAl2 3 の混合
    粉末を加えてなる第1ペーストを塗布する一方、他方の
    プレートセグメントに、YAG粉末若しくはY2 3
    Al2 3 の混合粉末又はこれにAlN粉末を加えてな
    る第2ペーストを塗布し、その後、両セグメントをそれ
    ぞれ不活性ガス雰囲気において400℃以上の温度で脱
    脂し、しかる後に両セグメントをそれぞれのペースト塗
    布面が当接するように積層して不活性ガス雰囲気におい
    て1850℃以上の温度で加熱処理することを特徴とす
    るプレートヒータの製造方法。
  5. 【請求項5】 粒界成分がYX AlY Z 相のAlN板
    状焼結体からなる2板のプレートセグメントの一方に、
    発熱回路用Wペーストを塗布すると共に、その表面及び
    周辺にYAG粉末若しくはY2 3 とAl2 3 の混合
    粉末又はこれにAlN粉末を加えてなる第2ペーストを
    塗布する一方、他方のプレートセグメントに、上記発熱
    回路用Wペースト等と係合可能な凹部を形成し、その
    後、一方のセグメントを不活性ガス雰囲気において40
    0℃以上の温度で脱脂し、しかる後に両セグメントを発
    熱回路用Wペースト等の塗布部が凹部と係合するように
    積層して不活性ガス雰囲気において1850℃以上の温
    度で加熱処理することを特徴とするプレートヒータの製
    造方法。
  6. 【請求項6】 粒界成分がYX AlY Z 相のAlN板
    状焼結体からなるプレートセグメントに、発熱回路用W
    ペーストを塗布すると共に、その周辺にAlN粉末にY
    AG粉末又はY2 3 とAl2 3 の混合粉末を加えて
    なる第1ペーストを塗布する一方、粒界成分がAlON
    相のAlN板状焼結体からなるプレートセグメントに、
    YAG粉末若しくはY2 3 とAl2 3 の混合粉末又
    はこれにAlN粉末を加えてなる第2ペーストを塗布
    し、その後、両セグメントをそれぞれ不活性ガス雰囲気
    において400℃以上の温度で脱脂し、しかる後に両セ
    グメントをそれぞれのペースト塗布面が当接するように
    積層して不活性ガス雰囲気において1850℃以上の温
    度で加熱処理することを特徴とするプレートヒータの製
    造方法。
  7. 【請求項7】 粒界成分がYX AlY Z 相のAlN板
    状焼結体からなるプレートセグメントに、発熱回路用W
    ペーストを塗布すると共に、その表面及び周辺にYAG
    粉末若しくはY2 3 とAl2 3 の混合粉末又はこれ
    にAlN粉末を加えてなる第2ペーストを塗布する一
    方、粒界成分がAlON相のAlN板状焼結体からなる
    プレートセグメントに、上記発熱回路用Wペースト等と
    係合可能な凹部を形成し、その後、一方のセグメントを
    不活性ガス雰囲気において400℃以上の温度で脱脂
    し、しかる後に両セグメントを発熱回路用Wペースト等
    の塗布部が凹部と係合するように積層して不活性ガス雰
    囲気において1850℃以上の温度で加熱処理すること
    を特徴とするプレートヒータの製造方法。
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