JPWO2020110850A1 - セラミック構造体及びセラミック構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態に係るヒータ1の構成を示す模式的な分解斜視図である。図2は、図1のヒータ1を含むヒータシステム101の構成を示す模式図である。図2において、ヒータ1については、図1のII−II線断面図が示されている。図1は、ヒータ1の構造を示すために便宜的にヒータ1を分解して示しており、実際の完成後のヒータ1は、図1の分解斜視図のように分解可能である必要はない。
ヒータ1は、例えば、概略板状(図示の例では円盤状)のヒータプレート9と、ヒータプレート9から下方へ延びているパイプ11とを有している。
ヒータプレート9の上面13a及び下面13bは、例えば、概ね平面である。ヒータプレート9の平面形状及び各種の寸法は、加熱対象物の形状及び寸法等を考慮して適宜に設定されてよい。例えば、平面形状は、円形(図示の例)又は多角形(例えば矩形)である。寸法の一例を示すと、直径は20cm以上35cm以下、厚さは4mm以上30mm以下である。なお、本実施形態の説明において、矩形等の多角形に係る用語は、特に断りが無い限り、角部が直線(平面)又は曲線(曲面)によって面取りされた形状を含んでよいものとする。
基体13の外形は、ヒータプレート9の外形を構成している。従って、上述のヒータプレート9の形状及び寸法に係る説明は、そのまま基体13の外形及び寸法の説明と捉えられてよい。基体13の材料は、例えば、セラミックである。セラミックは、例えば、窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミニウム(Al2O3、アルミナ)、炭化珪素(SiC)、及び窒化珪素(Si3N4)等を主成分とする焼結体である。なお、主成分は、例えば、その材料の50質量%以上又は80質量%以上を占める材料である(以下、特に断りが無い限り、他の部材及び他の材料についても、同様である。)。
抵抗発熱体15は、基体13の上面13a及び下面13bに沿って(例えば平行に)延びている。また、抵抗発熱体15は、平面視において、例えば、基体13の概ね全面に亘って延びている。
接続部16は、抵抗発熱体15の一部によって構成されていてもよいし、抵抗発熱体15とは別個の部位として構成され、抵抗発熱体15と端子17との間に介在していてもよい。また、別の観点では、接続部16の材料、幅及び/又は厚さは、抵抗発熱体15の材料、幅及び/又は厚さと同一であってもよいし、異なっていてもよい。
端子17は、例えば、接続部16の数と同数で設けられ、接続部16に接合されているとともに、一部が基体13の下面13bから基体13の外部へ露出している。これにより、ヒータプレート9の外部から端子17及び接続部16を介して抵抗発熱体15へ電力を供給可能になっている。端子17は、例えば、少なくとも表面に導電性を有する部材によって構成されている。例えば、端子17は、その全体が金属からなるバルク材(金属部材)によって構成されている。端子17の形状は適宜なものとされてよく、例えば、概略、柱状(軸状)である。その軸に直交する横断面の形状は、円形等の適宜な形状とされてよい。端子17の軸方向(上下方向)の長さと径とはいずれが大きくてもよい。
パイプ11は、上下(軸方向両側)が開口している中空状である。別の観点では、パイプ11は、上下に貫通する空間11sを有している。パイプ11の横断面(軸方向に直交する断面)及び縦断面(軸方向に平行な断面。図2に示す断面)の形状は適宜に設定されてよい。図示の例では、パイプ11は、軸方向の位置に対して径が一定の円筒形状である。もちろん、パイプ11は、高さ方向の位置によって径が異なっていてもよい。また、パイプ11の寸法の具体的な値は適宜に設定されてよい。特に図示しないが、パイプ11には、気体又は液体が流れる流路が形成されていてもよい。
配線部材7は、パイプ11の空間11s内に挿通されている。平面透視において、ヒータプレート9のうち空間11s内に露出する領域では、複数の端子17が基体13から露出している。そして、配線部材7は、その一端が複数の端子17に接続されている。
図3は、図2の領域IIIの拡大図である。
図4は、ヒータプレート9の製造方法の手順の一例を示すフローチャートである。また、図5(a)、図5(b)及び図6(a)は、製造途中のヒータプレート9の一部を示す、図3に相当する断面図である。各部材の材質及び形状等は、製造過程の進行に伴って変化する。ただし、説明の便宜上、材質及び形状等の変化の前後で同一の符号を用いる。
以下では、種々の変形例について述べる。変形例の説明では、基本的に、実施形態との相違点について述べる。特に言及しない点については、例えば、実施形態と同様とされたり、実施形態から類推されたりしてよい。また、変形例において、実施形態の構成と対応又は類似する構成については、相違点があっても、便宜上、同一の符号を付すことがある。また、以下の説明では、端子17、接合材27及び封止材29の図示を省略することがある。
図7(a)は、第1変形例に係るヒータプレート209の一部を示す断面図である。この断面図は、図3に概ね対応しているが、抵抗発熱体15が紙面右側に延びていることによって示されているように、抵抗発熱体15の長手方向に沿う断面を示している。ただし、図3と同一の方向の断面において、この図に示す構成の特徴が現れていてもよい。
図7(b)は、第2変形例に係るヒータプレート309の一部を示す、図3に対応する断面図である。
図8(a)は、第3変形例に係るヒータプレート409を示す、図1のII−II線に対応する断面図(ヒータプレートの全体の断面図)である。
図8(b)は、第4変形例に係るヒータプレート509を示す、図8(a)と同様の断面図である。
図9(a)は、第5変形例に係るヒータプレート609を示す、図3に相当する断面図である。また、図9(b)は、ヒータプレート609の空間621の壁面の様相を示す模式的な斜視図である。
図10(a)は、第6変形例に係るヒータプレート709を示す、図3に相当する断面図である。また、図10(b)は、図10(a)の領域Xbの拡大図である。
Claims (15)
- セラミックからなり、第1面を有している基体と、
前記基体内に位置しており、接続部を有している内部導体と、
を有しており、
前記基体は、前記接続部から前記第1面に亘っている空間を有しており、
前記空間は、
前記接続部に接している第1空間と、
前記第1空間と前記第1面の外側とを連通しており、前記第1面の平面透視において前記第1空間よりも小さい第2空間と、を有している
セラミック構造体。 - セラミックからなり、第1面を有している基体と、
前記基体内に位置しており、接続部を有している内部導体と、
を有しており、
前記基体は、前記接続部から前記第1面に亘っている空間を有しており、
前記内部導体は、前記第1面に沿って前記空間及びその外側に跨っている導体層を有しており、
前記導体層は、前記空間に重なる部分が前記第1面側に撓んでいる
セラミック構造体。 - セラミックからなり、第1面を有している基体と、
前記基体内に位置しており、接続部を有している内部導体と、
を有しており、
前記基体は、前記接続部から前記第1面に亘っている空間を有しており、
前記空間の壁面は、
第1領域と、
前記第1領域に対して前記第1面側に位置しており、前記第1領域とは表面の様相が異なる第2領域とを有している
セラミック構造体。 - 前記空間の壁面は、前記第1空間と前記第2空間との境界に段差を有している
請求項1に記載のセラミック構造体。 - 前記空間は、1つのみ前記第2空間を有している
請求項1又は4に記載のセラミック構造体。 - 前記空間は、複数の前記第2空間を有している
請求項1又は4に記載のセラミック構造体。 - 前記基体と前記接続部との間に空隙が位置している
請求項2に記載のセラミック構造体。 - 上端面が前記接続部に接合されている端子を更に有しており、
前記上端面は、
前記接続部に接合されている接合領域と、
前記接合領域から前記上端面の外縁に至り、前記接続部と隙間を介して対向している非接合領域と、を有している
請求項2又は7に記載のセラミック構造体。 - 前記空間の壁面は、前記接続部の位置から前記第1面まで連続している
請求項2、3、7又は8に記載のセラミック構造体。 - 前記第1領域及び前記第2領域のうち前記第2領域のみが切削痕を有している
請求項3に記載のセラミック構造体。 - 前記空間の容積の少なくとも8割以上は真空とされ、又は前記空間の容積の少なくとも8割以上には気体が存在している
請求項1〜10のいずれか1項に記載のセラミック構造体。 - 前記空間は、
前記接続部から前記第1面に亘っている空間本体と、
前記空間本体の、前記第1面に直交する方向の厚みのうち、前記接続部に接している一部の厚みから前記第1面に沿って広tがっている、100μm以下の層状空間と、を有している
請求項11に記載のセラミック構造体。 - 前記空間は、前記第1面の平面透視において前記内部導体の配置領域の8割以上に亘っている
請求項11又は12に記載のセラミック構造体。 - 前記内部導体は、
前記第1面に沿っている導体層と、
前記導体層のうち一部のみに対して前記第1面側に重なっており、前記接続部を構成している接続用導体と、を有している
請求項1〜13のいずれか1項に記載のセラミック構造体。 - 請求項1〜14のセラミック構造体の製造方法であって、
前記基体のうち前記内部導体に対して前記第1面とは反対側に接する第1部分を構成する1以上の第1セラミックグリーンシートと、前記基体のうち前記内部導体に対して前記第1面側に接する第2部分を構成する1以上の第2セラミックグリーンシートと、前記基体のうち前記第2部分の前記第1面側に接するとともに前記第1面を有している第3部分を構成する1以上の第3セラミックグリーンシートと、を準備する準備工程と、
前記内部導体となる材料を前記第1セラミックグリーンシートの前記第1面側に配置する導体配置工程と、
前記空間のうち前記内部導体側の一部となる第1開口を前記第2セラミックグリーンシートに形成する第1開口形成工程と、
前記導体配置工程及び前記第1開口形成工程の後に、前記第1〜第3セラミックグリーンシートを積層して積層体を得る積層工程と、
前記積層体を焼成する焼成工程と、
焼成後の前記積層体における前記第3部分のうち前記第1開口に重なっている領域に前記空間の前記第1面側の一部となる第2開口を形成する第2開口形成工程と、
を有しているセラミック構造体の製造方法。
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