TWI636702B

TWI636702B - Carbon heater and method for manufacturing carbon heater

Info

Publication number: TWI636702B
Application number: TW105139645A
Authority: TW
Inventors: 山村和市; 加藤公二; 狩野正樹
Original assignee: 信越化學工業股份有限公司
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2018-09-21
Also published as: JP2017103190A; TW201722197A; JP6436896B2

Abstract

本發明的目的在於提供一種具有準確的電阻值、發熱分佈均勻且長壽命的碳加熱器及其製造方法。本發明是一種包含電阻率實質上具有2D正交各向異性的碳基材、且主發熱部為大致圓筒形狀或大致圓盤形狀的碳加熱器，並且其特徵在於：碳加熱器中心軸方向與碳基材的電阻率的各向異性方向實質上一致。另外，本發明是一種主發熱部為具有旋轉對稱性或螺旋對稱性的形狀的碳加熱器，並且其特徵在於：碳加熱器形狀的旋轉軸方向或螺旋軸方向與碳基材的電阻率的各向異性方向實質上一致。

Description

碳加熱器以及碳加熱器的製造方法

本發明是有關於一種半導體、發光二極體（Light Emitting Diode，LED）及太陽電池製造裝置等中使用的碳加熱器以及其製造方法。

碳基材通常根據其製法的不同，被稱作模材（mold material）、擠壓材、冷等靜壓（Cold Isostatic Press，CIP）材等而為人所知。另外，構成該碳基材的石墨（graphite）具有六員環縮合而成的六角網平面堆積而成的結構，於其堆積方向上，藉由分子力（凡得瓦力（Van der Waals force））這一非常弱的力而結合。另外，六角網平面內的碳原子與三個方向的碳原子彼此以牢固的共價鍵而連結。

此種碳基材被用作反應爐的結構構件或加熱器的材料。作為加熱器用途的碳基材，通常採用CIP材，其亦被稱為各向同性石墨。其製造方法為將原料放入至橡膠的容器模具中，利用水壓等對六面進行等壓的壓製的方法，故均勻地施加力，被視為哪個方向的不均一均少的材料。因此可認為，若使用該CIP材作為加熱器的材料，則容易獲得均勻的溫度分佈。

另外，作為尤其重視強度的碳基材，C/C複合材料（碳纖維強化碳複合原材料）已為人所知。其為碳纖維與碳或石墨基質的先進複合材料，是使碳纖維作為基材含浸至樹脂或瀝青中，並加以煅燒進行碳化（視需要進行石墨化）而成，顯示出由碳纖維的方向所引起的各向異性。另外，已知擠壓材或模材亦由於其製法而顯示出各向異性。

於製作使用CIP材的碳加熱器時，為了與所需的電阻值一致，通常進行以下操作：根據自所使用的碳塊切出樣本並進行測定所得的電阻率，藉由剖面積與電路長的計算來設計加熱器的電阻值。此處，若將電阻率設為ρ（Ω·m）、電路長設為L（m）、電路剖面積設為A（m² ），則加熱器的電阻R（Ω）是以R＝ρ×L/A來表示。

另外，於碳加熱器上被覆有SiC、TaC、NbC、ZnC、PG（熱解石墨）、PBN（熱解氮化硼）或TiO₂ 等。該些材料為主要藉由濺鍍法或化學氣相沈積（Chemical Vapor Deposition，CVD）法而製作，除了高耐熱性以外具有導電性或絕緣性，進而具備來源於各自的物性的耐腐蝕性的材料。

例如於專利文獻1中記載有一種碳基材的表面經氮化矽被覆的碳加熱器。另外，於專利文獻2中，作為不損及碳加熱器原本的性能而其耐磨損性、剝離強度、導電性等優異的碳加熱器，記載有一種碳基材的表面經於氧化鈦TiO₂ 中含有Ni的皮膜被覆的碳加熱器。

如此，對於碳基材而言，藉由施加具備某種性質的被覆材，即便於O₂ 、H₂ 、NH₃ 等氧化或腐蝕性環境下，與環境氣體的反應亦得到抑制，可於高溫下使用。另外，於設置密封性高的被膜的情形時，可期待減少、抑制產生自碳基材微量產生的異物的效果。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2002-317261 [專利文獻2]日本專利第3968189號

[發明所欲解決之課題] 然而已知，即便是使用CIP材並根據計算而設計、製作的碳加熱器，實際測定的電阻值與設計值亦不同。為了應對該情況，作為加熱裝置的電源規格，通常預先使電流供給量或可供給的電壓過剩，關於電源設備，可根據電阻值而切換分接頭（tap）的電源設備亦已為人所知。

此種電源裝置等的過剩的規格會導致設備成本的上升，並且亦必須根據加熱器而調整，故期望供給具有準確的電阻值的碳加熱器。

另一方面，近年來為了降低成本，裝置的大型化或產率（throughput）的提高受到重視，為了應對該情況，大型的碳加熱器的必要性日益高漲。

再者，CIP材雖被稱為各向同性石墨，但實際上已知因其成型方法或自身重量等的影響而具有某種程度的各向異性。尤其所製作的碳塊越大，其自身重量等的影響越大，故有各向異性變明顯等問題。而且，即便使用CIP材來製作碳加熱器，實際上亦存在各向異性，存在電阻率的不均一，故發熱分佈亦產生不均一，碳加熱器越為大型化，該發熱分佈的不均一變得越明顯。

因此，通常實施以下操作：使被加熱部繞加熱器的中心軸而旋轉，由此實現熱均勻化。而且，若可使碳加熱器自身的發熱分佈均勻，則可實現裝置的小型化或成本降低，亦可期望加熱器的長壽命化。

因此，本發明的目的在於提供一種具有準確的電阻值、發熱分佈均勻且長壽命的碳加熱器及其製造方法。 [用以解決課題之手段]

本發明是一種碳加熱器，其包含電阻率實質上具有2D正交各向異性的碳基材，且主發熱部為大致圓筒形狀或大致圓盤形狀，並且其特徵在於：碳加熱器中心軸方向與碳基材的電阻率的各向異性方向實質上一致。另外，本發明是一種主發熱部為具有旋轉對稱性或螺旋對稱性的形狀的碳加熱器，並且其特徵在於：碳加熱器形狀的旋轉軸方向或螺旋軸方向與碳基材的電阻率的各向異性方向實質上一致。

較佳為本發明的碳加熱器的主通電方向為碳基材的電阻率實質上變均勻的方向，且該碳基材的電阻率的最大值與最小值之比的絕對值為0.5～1.0。

另外，於本發明的碳加熱器的主發熱部為大致圓形狀的情形時，較佳為其主通電方向為相對於碳基材的電阻率的各向異性方向而實質上垂直的面內方向，且為碳基材的電阻率達到最小的面內方向。進而，碳加熱器的通電電路的折回部位的通電方向亦可為電阻率達到最大的軸方向。另一方面，於本發明的碳加熱器的主發熱部為大致直線形狀的情形時，較佳為其主通電方向與碳基材的電阻率的各向異性方向實質上為相同方向，且為碳基材的電阻率達到最大的軸方向。進而，此種碳加熱器的通電電路的折回部位的通電方向較佳為電阻率達到最小的面內方向。

另外，於本發明的碳加熱器的主發熱部為大致螺旋形狀的情形時，較佳為其主通電方向為距相對於碳基材的電阻率的各向異性方向而垂直的面具有0°～45°的角度的方向。

本發明的碳加熱器較佳為於碳加熱器表面上被覆有SiC、TaC、熱解石墨、摻硼的熱解石墨、熱解氮化硼、摻碳的熱解氮化硼的至少一種材料。

本發明的製造方法為包含電阻率實質上具有2D正交各向異性的碳基材、且主發熱部為大致圓筒形狀或大致圓盤形狀的碳加熱器的製造方法，且其特徵在於：以碳基材的電阻率的各向異性方向與碳加熱器的中心軸方向實質上一致的方式切割排樣（cutting layout）。另外，本發明為主發熱部為具有旋轉對稱性或螺旋對稱性的形狀的碳加熱器的製造方法，且該製造方法的特徵在於：以碳基材的電阻率的各向異性方向與碳加熱器的旋轉軸方向或螺旋軸方向實質上一致的方式切割排樣。 [發明的效果]

根據本發明，即便為電阻率具有各向異性的碳基材，亦根據各向異性方向而選擇加熱器的使用方向，由此可提供一種加熱特性優異、可抑制局部加熱並且耐久性良好的碳加熱器。另外，因抑制局部加熱或去除偏向，亦可進行積極的加熱等，故亦可實現裝置的小型化，亦可有助於降低裝置製造成本。

以下，對本發明的實施形態加以詳細說明，但本發明不限定於該些實施形態。

本發明的碳加熱器是由電阻率實質上具有2D正交各向異性的碳基材所構成。此處所謂2D正交各向異性，是指彼此正交的三個方向中一個方向的電阻率不同。對於某碳基材而言，於將顯示出最大或最小電阻率的方向設為Z軸方向時，若將與Z軸正交、且彼此正交的方向分別設為X軸方向、Y軸方向，則於X軸方向與Y軸方向的電阻率大致相等的情形時，可謂碳基材電阻率實質上具有2D正交各向異性。此時，X軸方向與Y軸方向的電阻率之差只要為Z軸方向的電阻率的±10%以內即可。

本發明中，可抑制由電阻率的不均一所致的發熱分佈的不均一，但碳基材的電阻率的各向異性以小為佳。各向異性小的碳基材較佳為使用CIP材，其各向異性（電阻率的最小值/最大值）較佳為0.5～1.0。

另外，本發明的碳加熱器的主發熱部為大致圓筒形狀或大致圓盤形狀。而且，碳加熱器的主發熱部的形狀較佳為具有旋轉對稱性或螺旋對稱性。

後述實施例1為碳加熱器的主發熱部為大致圓盤形狀的例子。另外，實施例2～實施例4為碳加熱器的主發熱部為大致圓筒形狀的例子。於實際的碳加熱器中設有狹縫、端子部等。

進而，實施例1、實施例2及實施例4為碳加熱器的主發熱部的形狀具有旋轉對稱性的例子。均關於通過圓筒形狀或圓盤形狀的中心的軸而具有旋轉對稱性。此處，將該軸稱為旋轉軸。

實施例3為碳加熱器的主發熱部的形狀具有螺旋對稱性的例子。此處，於對某軸進行旋轉操作、進而與軸平行地進行平移操作的情形時，於與原本的形狀一致時，視為具有螺旋對稱性。實施例3中，關於通過圓筒形狀的中心的軸而具有螺旋對稱性。此處，將該軸稱為螺旋軸。

而且，本發明的碳加熱器的特徵在於：其中心軸方向與碳基材的電阻率的各向異性方向實質上一致。藉由如此般設定，碳加熱器的主通電方向的電阻率實質上變均勻，故可獲得均熱性優異的碳加熱器。

另外，實施例1～實施例4的情形時，中心軸與旋轉軸或螺旋軸相等。此處，中心軸方向最佳為與電阻率的各向異性方向一致，但亦可不完全一致。中心軸方向、旋轉軸方向、螺旋軸方向以相對於各向異性方向而具有20°以下、更佳為5°以下、進而佳為3°以下的傾斜度為宜。

作為本發明的實施形態，於如實施例1及實施例4般主發熱部為大致圓形形狀的情形時，碳加熱器的主通電方向較佳為相對於碳基材的電阻率的各向異性方向而實質上垂直的面內方向。於實施例1及實施例4中，各向異性方向為Z軸方向，相對於Z軸方向而垂直的XY面的面內方向、即平行於XY面的任意方向為主通電方向。

而且，於該情形時，碳加熱器的主通電方向較佳為碳基材的電阻率達到最小的面內方向。進而，如實施例4般，碳加熱器的通電電路的折回部位的通電方向亦可為電阻率達到最大的軸方向。

另外，作為本發明的實施形態，於如實施例2般主發熱部為大致直線形狀的情形時，碳加熱器的主通電方向較佳為與碳基材的電阻率的各向異性方向實質上相同。於實施例2中，各向異性方向為Z軸方向，主通電方向亦為Z軸方向。

而且，於該情形時，碳加熱器的主通電方向較佳為碳基材的電阻率達到最大的軸方向，碳加熱器的通電電路的折回部位的通電方向較佳為電阻率達到最小的面內方向。

進而，作為本發明的實施形態，於如實施例3般主發熱部為大致螺旋形狀的情形時，碳加熱器的主通電方向較佳為距相對於碳基材的電阻率的各向異性方向而垂直的面具有0°～45°的角度的方向。於實施例3中，各向異性方向為Z軸方向，主通電方向距相對於Z軸方向而垂直的面具有0°～45°的角度。

本發明的碳加熱器中，較佳為於表面上被覆有SiC、TaC、PG（熱解石墨）、BPG（摻硼的熱解石墨）、PBN（熱解氮化硼）、PBCN（摻碳的熱解氮化硼）的至少一種材料。

藉由設置此種具有耐熱性的被膜，可對碳賦予耐氧化性或耐腐蝕性，於具有氧化性或腐蝕性的環境氣體的環境下亦可使用。 [實施例]

於實施例中，首先對電阻率的各向異性進行研究。具體而言，自市售的藉由CIP法所製造的碳製品中選擇基材A，對其同一型號的3個塊測定各方向的電阻率。若將電阻率最高的方向設為Z軸方向，則與Z軸方向垂直的面內方向的電阻率變得大致一定。X軸與Y軸是設為三軸彼此正交的方向，將其電阻率示於以下的表1中。確認到即便是被稱為各向同性的CIP材且同一型號的碳基材，電阻率亦有某種程度的不均一或各向異性。

[表1]

同樣地對其他碳基材B～碳基材E亦測定電阻率。於該電阻率的測定中，將碳試片加工成既定的剖面積及長度後，使用日置電氣製造的電阻計R3544，藉由四端子法測定電阻值並算出各自的電阻率。以下的表2表示其測定結果，對XY方向記載平均值。

[表2]

由表2的結果確認到，對於市售的碳製CIP材而言，電阻率存在0.66～0.96左右的各向異性。

＜實施例1＞於實施例1中，使用碳基材A來製作圖1所示的外徑530 mm且剖面為T字形狀的多重環型加熱器。於該實施例1中，如圖2所示，以碳加熱器2的中心軸3的方向（虛線）與碳基材1的電阻率的各向異性方向（Z軸）一致的方式切割排樣。此時的25℃下的電阻值為0.244 Ω。另外，於所製作的碳加熱器上，於1800℃、50 Pa的條件下將BCl₃ 及NH₃ 氣體作為原料氣體而被覆200 μm的PBN膜。

於本發明的製造方法中，以加熱器的中心軸方向（虛線）與基材的電阻率的各向異性方向（Z軸）一致的方式切割排樣而製造碳加熱器。具體而言，首先測定大型的基材塊的電阻率，確認電阻率最高的軸（Z軸）方向，並且確認與該軸垂直的面內方向的電阻率大致一定。另外，以彼此正交的方式確定三軸（X軸、Y軸、Z軸）方向。繼而，自大型的基材塊中以大致成為欲製作的加熱器的大小的方式切出基材塊。此時，以欲製作的加熱器的中心軸方向與基材的電阻率的各向異性方向（Z軸）一致的方式切出。

繼而，使用車床以成為圓盤形狀（實施例2～實施例4中為圓筒形狀）的方式實施加工，進而使用切削機（machining center）實施細部的加工。對經加工成加熱器形狀的碳基材實施噴砂加工，以使表面粗糙度以Ra值計而成為2.0 μm～10.0 μm。然後，利用氣槍（air gun）將所製作的碳加熱器的表面清潔，視需要利用純水進行超音波洗淨·乾燥處理，藉由四端子法來確認電阻值。

繼而，將該具有PBN製耐熱被膜的加熱器19設置於可進行真空抽吸的腔室內，實施加熱試驗。於圖4所示的裝置中使用放射溫度計來觀察表面溫度，結果測量到端子部及電路分支或合流的部分及折回部分的溫度的高低差為⊿5℃（平均溫度1400℃）左右。此處，圖4中的CAM表示攝像機（camera），R.P.表示旋轉泵（rotary pump），P.S.表示電源。

＜比較例1＞於比較例1中，使用碳基材A來製作與實施例1相同形狀的環型加熱器。於該比較例1中，如圖3所示，以碳加熱器2的中心軸3的方向（虛線）與Y軸方向一致的方式切割排樣。此時的25℃下的電阻值為0.285 Ω。判斷這是由X方向與Z方向上的電阻率的各向異性所引起。另外，於所製作的碳加熱器上，於1450℃、30 Pa的條件下將SiCl₄ 及CH₄ 氣體作為原料氣體而被覆150 μm的SiC膜。

繼而，與實施例1同樣地將該具有SiC製耐熱被膜的加熱器設置於可進行真空抽吸的腔室內，實施加熱試驗。繼而，利用放射溫度計來觀察表面溫度，結果於通電方向成為X方向的部分中成為1392℃，於成為Z方向的部分中成為1418℃，發熱溫度可見大的差異。關於這一情況，判斷即便剖面積相同，亦因每單位長度的電阻值不同而產生焦耳（Joule）熱的產生差異。

＜實施例2＞於實施例2中，使用碳基材B來製作圓筒部外徑為100 mm且發熱部高度（圖7中主發熱部6和通電電路的折回部7的合計高度）為65 mm的大致圓筒形狀的加熱器。於該實施例2中，如圖5所示，以碳加熱器4的中心軸5的方向（虛線）與碳基材1的電阻率的各向異性方向（Z軸）一致的方式切割排樣。此時的25℃下的電阻值為0.521 Ω。另外，於所製作的碳加熱器上，於1000℃、50 Pa的條件下將TaCl₅ 及CH₄ 氣體作為原料氣體而被覆50 μm的TaC膜。

繼而，與實施例1同樣地將該具有TaC製耐熱被膜的加熱器設置於可進行真空抽吸的腔室內，實施加熱試驗。繼而，使用放射溫度計來觀察表面溫度，結果遍及全周而直線狀的通電部為1450℃±2℃左右的良好溫度分佈，於通電電路的折回部位亦未見異常發熱。

＜比較例2＞於比較例2中，使用碳基材B來製作與實施例2相同形狀的加熱器。於該比較例2中，如圖6所示，以碳加熱器4的中心軸5的方向（虛線）與Y軸方向一致的方式切割排樣。此時，比較例2的主通電方向為Y軸方向，電阻率小於作為實施例2的主通電方向的Z軸。因此，為了使比較例2與實施例2的加熱器的電阻值一致，於比較例2中增大內徑，減小剖面積。另外，於所製作的碳加熱器上，於1000℃、50 Pa的條件下將TaCl₅ 及CH₄ 氣體作為原料氣體而被覆50 μm的TaC膜。

繼而，與實施例1同樣地將該具有TaC製耐熱被膜的加熱器設置於可進行真空抽吸的腔室內，實施加熱試驗。繼而，使用放射溫度計來觀察表面溫度，結果於通電電路的折回部位及端子部附近以外，獲得了1400℃±3℃左右的良好溫度分佈。然而，於通電電路的折回部位可見異常發熱，於Z軸方向的折回部位成為1440℃，於X軸方向的折回部位成為1402℃。

＜實施例3＞於實施例3中，使用碳基材D來製作圓筒部外徑為200 mm且發熱部寬度（圖10中端子部12間的寬度）為260 mm的大致圓筒形狀的螺旋加熱器。於該實施例3中，如圖8所示，以碳加熱器9的中心軸10的方向（虛線）與碳基材1的電阻率的各向異性方向（Z軸）一致的方式切割排樣。此時的25℃下的電阻值為0.209 Ω。另外，於所製作的碳加熱器上，於1600℃、100 Pa的條件下將CH₄ 氣體作為原料氣體而被覆50 μm的PG膜。

繼而，與實施例1同樣地將該具有PG製耐熱被膜的加熱器設置於可進行真空抽吸的腔室內，實施加熱試驗。繼而，使用放射溫度計來觀察表面溫度，結果螺旋狀的通電部獲得了1600℃±5℃左右的良好溫度分佈。

＜比較例3＞於比較例3中，使用碳基材D來製作與實施例3相同形狀的螺旋加熱器。於該比較例3中，如圖9所示，以碳加熱器9的中心軸10的方向（虛線）與Y軸方向一致的方式切割排樣。此時的25℃下的電阻值為0.238 Ω。另外，於所製作的碳加熱器上，於1600℃、100 Pa的條件下將CH₄ 氣體作為原料氣體而被覆50 μm的PG膜。

繼而，與實施例1同樣地將該具有PG製耐熱被膜的加熱器設置於可進行真空抽吸的腔室內，實施加熱試驗。繼而，使用放射溫度計來觀察表面溫度，結果螺旋狀的通電部觀察到1570℃～1630℃左右的溫度差。判斷其原因在於：視主通電方向成為X軸方向還是成為Z軸方向，即便剖面積相同，每單位長度的電阻值亦不同，故產生焦耳熱的產生差異。

＜實施例4＞於實施例4中，使用碳基材E來製作圓筒部外徑為120 mm且發熱部高度（圖12中從通電電路的折回部16的上端到通電電路的連接部17的下端的高度）為65 mm的大致圓筒形狀的雙重螺旋加熱器。於該實施例4中，如圖11所示，以碳加熱器13的中心軸14的方向（虛線）與碳基材1的電阻率的各向異性方向（Z軸）一致的方式切割排樣。此時的25℃下的電阻值為0.409 Ω。另外，於所製作的碳加熱器上，於1800℃、100 Pa的條件下將BCl₃ 氣體及NH₃ 作為原料氣體而被覆300 μm的PBN膜。

繼而，與實施例1同樣地將該具有PBN製耐熱被膜的加熱器設置於可進行真空抽吸的腔室內，實施加熱試驗。繼而，使用放射溫度計來觀察表面溫度，結果雙重螺旋狀的通電部獲得了1600℃±5℃左右的良好溫度分佈。另外，於Z軸方向的階差部的電路內側觀察到高的發熱，於外側觀察到低的溫度。

1‧‧‧碳基材

2‧‧‧碳加熱器

3‧‧‧中心軸或旋轉軸

4‧‧‧碳加熱器

5‧‧‧中心軸或旋轉軸

6‧‧‧主發熱部

7‧‧‧通電電路的折回部

8‧‧‧端子部

9‧‧‧碳加熱器

10‧‧‧中心軸或螺旋軸

11‧‧‧主發熱部

12‧‧‧端子部

13‧‧‧碳加熱器

14‧‧‧中心軸或旋轉軸

15‧‧‧主發熱部

16‧‧‧通電電路的折回部

17‧‧‧通電電路的連接部

18‧‧‧端子部

19‧‧‧加熱器

圖1為環型的碳加熱器的平面示意圖。圖2為表示實施例1的切割排樣的示意圖。圖3為表示比較例1的切割排樣的示意圖。圖4為利用放射溫度計的測定裝置的概略圖。圖5為表示實施例2的切割排樣的示意圖。圖6為表示比較例2的切割排樣的示意圖。圖7為實施例2及比較例2的碳加熱器的示意圖。圖8為表示實施例3的切割排樣的示意圖。圖9為表示比較例3的切割排樣的示意圖。圖10為實施例3及比較例3的碳加熱器的示意圖。圖11為表示實施例4的切割排樣的示意圖。圖12為實施例4的碳加熱器的示意圖。

Claims

一種碳加熱器，包含電阻率實質上具有2D正交各向異性的碳基材，且主發熱部為大致圓筒形狀或大致圓盤形狀，並且所述碳加熱器的特徵在於：所述碳加熱器中心軸方向與所述碳基材的電阻率的2D正交各向異性方向實質上一致，其中所述碳加熱器的所述主發熱部的通電方向為相對於所述碳基材的電阻率的2D正交各向異性方向而實質上垂直的面內方向。
一種碳加熱器，包含電阻率實質上具有2D正交各向異性的碳基材，且主發熱部為具有旋轉對稱性或螺旋對稱性的形狀，並且所述碳加熱器的特徵在於：所述碳加熱器形狀的旋轉軸方向或螺旋軸方向與所述碳基材的電阻率的2D正交各向異性方向實質上一致，其中所述碳加熱器的所述主發熱部的通電方向為相對於所述碳基材的電阻率的2D正交各向異性方向而實質上垂直的面內方向。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的碳加熱器，其中所述碳加熱器的所述主發熱部的通電方向為所述碳基材的電阻率實質上變均勻的方向。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的碳加熱器，其中所述碳基材的電阻率的最小值與最大值之比的絕對值為0.5~1.0。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的碳加熱器，其中所述碳加熱器的所述主發熱部的通電方向為所述碳基材的電阻率達到最小的面內方向。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的碳加熱器，其中所述碳加熱器的通電電路的折回部位的通電方向為電阻率達到最大的軸方向。
一種碳加熱器，包含電阻率實質上具有2D正交各向異性的碳基材，且主發熱部為具有旋轉對稱性或螺旋對稱性的形狀，並且所述碳加熱器的特徵在於：所述碳加熱器形狀的旋轉軸方向或螺旋軸方向與所述碳基材的電阻率的2D正交各向異性方向實質上一致，其中所述碳加熱器的所述主發熱部的通電方向為距相對於所述碳基材的電阻率的2D正交各向異性方向而垂直的面具有0°~45°的角度的方向。
如申請專利範圍第1項、第2項與第7項中任一項所述的碳加熱器，其中於所述碳加熱器表面上被覆有SiC、TaC、熱解石墨、摻硼的熱解石墨、熱解氮化硼、摻碳的熱解氮化硼的至少一種材料。
一種碳加熱器的製造方法，其為包含電阻率實質上具有2D正交各向異性的碳基材、且主發熱部為大致圓筒形狀或大致圓盤形狀的所述碳加熱器的製造方法，並且其特徵在於：以所述碳基材的電阻率的2D正交各向異性方向與所述碳加熱器的中心軸方向實質上一致，且所述碳加熱器的所述主發熱部的通電方向為相對於所述碳基材的電阻率的2D正交各向異性方向而實質上垂直的面內方向的方式切割排樣。
一種碳加熱器的製造方法，其為包含電阻率實質上具有2D正交各向異性的碳基材、且主發熱部為具有旋轉對稱性或螺旋對稱性的形狀的所述碳加熱器的製造方法，並且其特徵在於：以所述碳基材的電阻率的2D正交各向異性方向與所述碳加熱器的旋轉軸方向或螺旋軸方向實質上一致，且所述碳加熱器的所述主發熱部的通電方向為相對於所述碳基材的電阻率的2D正交各向異性方向而實質上垂直的面內方向的方式切割排樣。
一種碳加熱器的製造方法，其為包含電阻率實質上具有2D正交各向異性的碳基材、且主發熱部為具有旋轉對稱性或螺旋對稱性的形狀的所述碳加熱器的製造方法，並且其特徵在於：以所述碳基材的電阻率的2D正交各向異性方向與所述碳加熱器的旋轉軸方向或螺旋軸方向實質上一致，且所述碳加熱器的所述主發熱部的通電方向為距相對於所述碳基材的電阻率的2D正交各向異性方向而垂直的面具有0°~45°的角度的方向的方式切割排樣。