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JP2015160777A - Member for heat insulation - Google Patents

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JP2015160777A
JP2015160777A JP2014036845A JP2014036845A JP2015160777A JP 2015160777 A JP2015160777 A JP 2015160777A JP 2014036845 A JP2014036845 A JP 2014036845A JP 2014036845 A JP2014036845 A JP 2014036845A JP 2015160777 A JP2015160777 A JP 2015160777A
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猛 宗石
甫 戸田
Hajime Toda
甫 戸田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a member for heat insulation having an improved heat insulation property.SOLUTION: A member 20 for heat insulation comprises ceramics, includes a lid body part 1, a bottom plate part 2, a side wall part 3, and a partition part 5 provided inside the side wall part, and has a closed space 4 enclosed by each part. Further, At least each portion of the lid body part 1, the bottom plate part 2, the side wall part 3 and the partition part 5 is a porous body, respectively.

Description

本発明は、断熱用部材に関する。   The present invention relates to a heat insulating member.

熱が外部へ伝わることを抑制するために用いられる部材として断熱用部材が広く知られている。近年、省エネルギー化の観点から、より断熱性能の優れた断熱用部材が要求されている。例えば、半導体製造分野においては、温度変化が大きい工程が存在しており、効率改善のために優れた断熱用部材が求められている。   2. Description of the Related Art Thermal insulation members are widely known as members used for suppressing heat from being transmitted to the outside. In recent years, from the viewpoint of energy saving, a heat insulating member having more excellent heat insulating performance has been demanded. For example, in the semiconductor manufacturing field, there are processes with large temperature changes, and excellent heat insulating members are required for improving efficiency.

このような断熱用部材として、例えば、特許文献1には、2枚の板状体を所定の間隔で保持するとともに、該2枚の板状体の周縁端部を封着材により密封して、低圧空間が形成されるようにした複層体において、該低圧空間を構成する希薄気体がH、He、Neの中の単一の気体あるいは、2種類以上の混合気体を含むようにしたことを特徴とする低圧空間を有する複層体が提案されている。   As such a heat insulating member, for example, in Patent Document 1, two plate-like bodies are held at a predetermined interval, and the peripheral end portions of the two plate-like bodies are sealed with a sealing material. In the multilayer body in which the low-pressure space is formed, the rare gas constituting the low-pressure space includes a single gas in H, He, Ne or a mixed gas of two or more kinds. A multilayer body having a low-pressure space characterized by the following has been proposed.

特開平11−157884号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-1557884

しかしながら、現在、省エネルギーの観点から更なる断熱性能の向上した断熱用部材が要求されている。   However, at present, there is a demand for a heat insulating member having further improved heat insulating performance from the viewpoint of energy saving.

本発明は、上記要求を満たすべく案出されたものであり、断熱性能が向上した断熱用部材を提供するものである。   The present invention has been devised to satisfy the above requirements, and provides a heat insulating member with improved heat insulating performance.

本発明の断熱用部材は、セラミックスからなり、蓋体部と、底板部と、側壁部とを備え、それぞれによって囲まれた閉空間を有するとともに、前記蓋体部と、前記底板部と、前記側壁部との少なくとも一部が、多孔質体であることを特徴とするものである。   The heat insulating member of the present invention is made of ceramics, includes a lid part, a bottom plate part, and a side wall part, and has a closed space surrounded by each, and the lid part, the bottom plate part, At least a part of the side wall portion is a porous body.

本発明の断熱用部材によれば、断熱性能が向上した断熱用部材とすることができる。   According to the heat insulation member of the present invention, a heat insulation member with improved heat insulation performance can be obtained.

本実施形態の断熱用部材の一例を示す、(a)は斜視図であり、(b)は(a)におけるA−A線での断面図である。An example of the member for heat insulation of this embodiment is shown, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing in the AA in (a). 本実施形態の断熱用部材の他の例を示す、(a)は斜視図であり、(b)は(a)におけるB−B線での断面図である。The other example of the member for heat insulation of this embodiment is shown, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing in the BB line in (a). 本実施形態の断熱用部材のさらに他の例を示す、(a)は斜視図であり、(b)は(a)におけるC−C線での断面図である。The other example of the member for heat insulation of this embodiment is shown, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing in the CC line in (a). 本実施形態の断熱用部材のさらに他の例を示す、(a)は斜視図であり、(b)は(a)におけるD−D線での断面図である。The other example of the member for heat insulation of this embodiment is shown, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing in the DD line in (a). 本実施形態の断熱用部材のさらに他の例を示す、(a)は斜視図であり、(b)は(a)におけるE−E線での断面図である。The other example of the member for heat insulation of this embodiment is shown, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing in the EE line in (a). 本実施形態の断熱用部材のさらに他の例を示す、(a)は斜視図であり、(b)は(a)におけるF−F線での断面図である。The other example of the member for heat insulation of this embodiment is shown, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing in the FF line in (a).

図1は、本実施形態の断熱用部材の一例を示す、(a)は斜視図であり、(b)は(a)におけるA−A線での断面図である。また、以降の図において同一の部材については、同一の番号を付するものとする。   1A and 1B show an example of a heat insulating member of the present embodiment. FIG. 1A is a perspective view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In the following drawings, the same members are assigned the same numbers.

図1(a)に示すように、本実施形態の断熱用部材10は、セラミックスからなるとともに、蓋体部1と、底板部2と、側壁部3を有し、それぞれによって囲まれた閉空間4を有している。   As shown in FIG. 1 (a), the heat insulating member 10 of the present embodiment is made of ceramics, and has a lid portion 1, a bottom plate portion 2, and a side wall portion 3, and is a closed space surrounded by each. 4.

本実施形態の断熱用部材10は、蓋体部1側または底板部2側に、断熱対象物が位置することで、断熱用部材10として機能する。なお、これらの断熱対象物は、気体、液体、固体など容態は問わないものである。そして、本実施形態の断熱用部材10を用いることにより、断熱対象物を一定の温度に保つほか、断熱対象物からの放熱を抑制できる。   The heat insulating member 10 of the present embodiment functions as the heat insulating member 10 when the heat insulating object is located on the lid body portion 1 side or the bottom plate portion 2 side. In addition, these heat insulation objects do not ask | require conditions, such as gas, liquid, and solid. And by using the member 10 for heat insulation of this embodiment, the heat insulation target object can be kept at a constant temperature, and heat radiation from the heat insulation target object can be suppressed.

また、本実施形態の断熱用部材10は、セラミックスからなることにより、腐食性ガスやプラズマ環境下などにおいて使用した場合でも汚染のおそれが少ない。   In addition, since the heat insulating member 10 of the present embodiment is made of ceramics, there is little risk of contamination even when used in a corrosive gas or plasma environment.

そして、本実施形態の断熱用部材10は、蓋体部1と、底板部2と、側壁部3の少なくとも一部が、多孔質体である。なお、図1(b)においては、側壁部3の少なくとも一部が多孔質体である例を示している。   And as for the heat insulation member 10 of this embodiment, at least one part of the cover body part 1, the baseplate part 2, and the side wall part 3 is a porous body. In addition, in FIG.1 (b), the example whose at least one part of the side wall part 3 is a porous body is shown.

蓋体部1と、底板部2と、側壁部3の少なくとも一部が、多孔質体であること、言い換えれば、熱伝導の悪い気孔(空隙)が多くなることで、断熱用部材10の一方または他方側に位置する断熱対象物に熱が伝導しにくくなる、または断熱対象物の熱が放熱されにくくなるので、断熱性能を向上することができる。   Since at least a part of the lid 1, the bottom plate 2, and the side wall 3 is a porous body, in other words, the number of pores (voids) having poor heat conduction increases, Or since heat becomes difficult to conduct to the heat insulation object located in the other side, or heat of heat insulation object becomes difficult to radiate, heat insulation performance can be improved.

ここで、多孔質体は、断熱用部材10としての機械的強度を考慮して設ければよい。それゆえ、図1(b)においては、側壁部3の少なくとも一部3aを多孔質体とした例を示したが、側壁部3全体を多孔質体とするほか、蓋体部1の少なくとも一部を多孔質体とすることや、底板部2の少なくとも一部を多孔質体とすることもできる。   Here, the porous body may be provided in consideration of mechanical strength as the heat insulating member 10. Therefore, FIG. 1B shows an example in which at least a part 3a of the side wall part 3 is made of a porous body. However, the entire side wall part 3 is made of a porous body, and at least one of the lid part 1 is made. A part can be made into a porous body, and at least one part of the baseplate part 2 can also be made into a porous body.

ただし、蓋体部1と、底板部2と、側壁部3の少なくとも一部が、多孔質体である際には、より断熱性能を向上するにあたって、蓋体部1と、底板部2と、側壁部3とで囲まれた空間を閉空間4とすることが好ましく、この場合にこの空間と外部とが連通しないことがよい。それゆえ、例えば、図1(b)においては、側壁部3の少なくとも一部を多孔質体とするにあたって、側壁部3の外部と接する領域に緻密体3bを設けてある。このようにすることによって、蓋体部1と、底板部2と、側壁部3とで囲まれた空間が閉空間4となることから、断熱性能を向上することができる。なお、緻密体3bは側壁部3の内側(閉空間4と接する部位)に設けてもよい。   However, when at least a part of the lid portion 1, the bottom plate portion 2, and the side wall portion 3 is a porous body, the lid portion 1, the bottom plate portion 2, The space surrounded by the side wall 3 is preferably a closed space 4, and in this case, it is preferable that this space does not communicate with the outside. Therefore, for example, in FIG. 1B, when at least a part of the side wall portion 3 is made a porous body, a dense body 3b is provided in a region in contact with the outside of the side wall portion 3. By doing in this way, since the space enclosed by the cover body part 1, the baseplate part 2, and the side wall part 3 turns into the closed space 4, heat insulation performance can be improved. The dense body 3b may be provided on the inner side of the side wall part 3 (part in contact with the closed space 4).

また、本実施態様において、多孔質体とは、気孔率が25体積%以上80体積%以下であるものを言う。多孔質体の気孔率がこの範囲ならば、機械的強度を保ちつつ、断熱性能を向上することができる。   Moreover, in this embodiment, a porous body means a thing whose porosity is 25 volume% or more and 80 volume% or less. If the porosity of the porous body is within this range, the heat insulation performance can be improved while maintaining the mechanical strength.

また、多孔質体の確認方法としては、断熱用部材10から多孔質体を含んだサンプルを切り出し、アルキメデス法を用いることによって気孔率を測定することで、判別することができる。   Further, as a method for confirming the porous body, it can be determined by cutting a sample containing the porous body from the heat insulating member 10 and measuring the porosity by using the Archimedes method.

ここで、断熱用部材10の材質としては、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素、炭化硼素、コージェライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライトまたはこれらの複合物であるセラミックスを用いることができる。   Here, as the material of the heat insulating member 10, it is possible to use ceramics that are alumina, zirconia, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, boron carbide, cordierite, mullite, steatite, forsterite, or a composite thereof. it can.

特に、本実施形態の断熱用部材は、炭化珪素を主成分とする炭化珪素質焼結体からなることが好ましい。ここで、主成分とは、断熱用部材を構成する成分のうち80質量%以上の割合で占める成分のことをいう。そして、本実施形態の断熱用部材が、炭化珪素を主成分とする炭化珪素質焼結体からなるときには、機械的特性や耐食性が高いことから、信頼性が向上する。また、他のセラミックス、例えばアルミナと比べて比重が小さいことから、大型の断熱用部材10が必要な場合に軽量化を図ることもできる。   In particular, the heat insulating member of the present embodiment is preferably made of a silicon carbide based sintered body containing silicon carbide as a main component. Here, a main component means the component which occupies in the ratio of 80 mass% or more among the components which comprise the member for heat insulation. And when the member for heat insulation of this embodiment consists of a silicon carbide sintered body which has silicon carbide as a main component, since mechanical characteristics and corrosion resistance are high, reliability improves. In addition, since the specific gravity is smaller than that of other ceramics such as alumina, the weight can be reduced when a large heat insulating member 10 is required.

なお、閉空間4は、蓋体部1、底板部2、隔壁部3よりも熱伝導率が低いことが好適である。特に、低圧空間であることが好適であり、例えば、20kPa以下であることが好適である。   Note that the closed space 4 preferably has a lower thermal conductivity than the lid 1, the bottom plate 2, and the partition 3. In particular, the low-pressure space is suitable, for example, 20 kPa or less is suitable.

図2は、本実施形態の断熱用部材の他の例を示す、(a)は斜視図であり、(b)は(a)におけるB−B線での断面図である。   2A and 2B show another example of the heat insulating member of the present embodiment. FIG. 2A is a perspective view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.

図2(a),(b)に示すように、本実施形態の断熱用部材20は、セラミックスからなるとともに、蓋体部1と、底板部2と、側壁部3と、隔壁部5とを有し、それぞれによって囲まれた閉空間4を有している。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the heat insulating member 20 of the present embodiment is made of ceramics, and includes a lid portion 1, a bottom plate portion 2, a side wall portion 3, and a partition wall portion 5. And a closed space 4 surrounded by each.

そして、図2(b)に示すように、本実施形態の断熱用部材20は、蓋体部1と、底板部2と、側壁部3と、隔壁部5との少なくとも一部が、多孔質体であること、言い換えれば、熱伝導の悪い気孔(空隙)が多くなることで、断熱用部材10の一方または他方側に位置する断熱対象物に熱が伝導しにくくなる、または断熱対象物の熱が放熱されにくくなるので、断熱性能を向上することができる。   And as shown in FIG.2 (b), at least one part of the cover part 1, the baseplate part 2, the side wall part 3, and the partition part 5 is porous in the heat insulation member 20 of this embodiment. In other words, because the number of pores (voids) having poor heat conduction increases, it becomes difficult for heat to be conducted to the heat insulation object located on one or the other side of the heat insulation member 10, or the heat insulation object Since it becomes difficult for heat to be dissipated, the heat insulation performance can be improved.

さらに、隔壁部5を備えることによって、断熱用部材20自体の機械的強度を高めることができることから、信頼性の向上した断熱用部材20とすることができる。   Furthermore, since the mechanical strength of the heat insulating member 20 itself can be increased by providing the partition wall portion 5, the heat insulating member 20 with improved reliability can be obtained.

ここで、例えば、図2(b)においては、隔壁部5を多孔質体とした例を示したが、例えば蓋体部1の少なくとも一部や、底板部2の少なくとも一部、さらには側壁部3の少なくとも一部を多孔質体にすることもできる。   Here, for example, FIG. 2B shows an example in which the partition wall 5 is a porous body. However, for example, at least a part of the lid 1, at least a part of the bottom plate 2, and a side wall At least a part of the portion 3 can be made porous.

なお、隔壁部5は断熱用部材20の機械的強度が維持されるように配置されることが好適であるが、例えば一部に空間を設けた形状とするほか、図2(b)の紙面に対して垂直な方向に複数個に分離されて設けられた形状としてもよい。   The partition wall portion 5 is preferably arranged so that the mechanical strength of the heat insulating member 20 is maintained. For example, the partition wall portion 5 has a shape in which a space is provided in part, and the paper surface of FIG. It is good also as a shape separated and provided in multiple directions in the direction perpendicular | vertical.

図3は、本実施形態の断熱用部材のさらに他の例を示す、(a)は斜視図であり、(b)は(a)におけるC−C線での断面図である。   3A and 3B show still another example of the heat insulating member of the present embodiment, in which FIG. 3A is a perspective view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.

図3に示す例の断熱用部材30は、図1に示す本実施形態に示す断熱用部材10に、隔壁部5を設けたものである。ここで、図3に示す断熱用部材30においては、隔壁部5の気孔率が、側壁部3の気孔率よりも高いことを特徴とする。なお、図3に示す断熱用部材30においては、隔壁部5の気孔率は、側壁部3の多孔質体3aおよび緻密体3bのいずれの気孔率よりも高くなっている。このように、隔壁部5の気孔率が、側壁部3の気孔率よりも高いことによって、蓋体部1側または底板部2側のいずれか一方に位置する断熱対象物に対し、特に温度が集中しやすい中央付近の断熱効果を高めることができるので、断熱性能をさらに向上することができる。   The heat insulating member 30 of the example shown in FIG. 3 is obtained by providing the partition wall portion 5 on the heat insulating member 10 shown in the present embodiment shown in FIG. Here, the heat insulating member 30 shown in FIG. 3 is characterized in that the porosity of the partition wall portion 5 is higher than the porosity of the side wall portion 3. In the heat insulating member 30 shown in FIG. 3, the porosity of the partition wall portion 5 is higher than the porosity of the porous body 3a and the dense body 3b of the side wall portion 3. As described above, since the porosity of the partition wall portion 5 is higher than the porosity of the side wall portion 3, the temperature of the heat insulation object located on either the lid body portion 1 side or the bottom plate portion 2 side is particularly high. Since the heat insulation effect near the center which is easy to concentrate can be enhanced, the heat insulation performance can be further improved.

図4は、本実施形態の断熱用部材のさらに他の例を示す、(a)は斜視図であり、(b)は(a)におけるD−D線での断面図である。   4A and 4B show still another example of the heat insulating member of the present embodiment, in which FIG. 4A is a perspective view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line DD in FIG.

図4に示す例の断熱用部材40は、断熱対象物が蓋体部1側に位置する場合において、
隔壁部5および側壁部3のうち少なくとも1つが、気孔率が、蓋体部1に向けて高くなっている多孔質体である点で、図2に示す例の断熱用部材20とは異なっている。具体的には、図4においては、隔壁部5において、気孔率が、底板部2側より、隔壁部5a<隔壁部5b<隔壁部5cの関係となっている。なお、断熱対象物が底板部2側に位置する場合には、底板部2に向けて気孔率が高くなっていればよい。
In the example of the heat insulating member 40 shown in FIG. 4, when the heat insulating object is located on the lid body 1 side,
2 is different from the heat insulating member 20 in the example shown in FIG. 2 in that at least one of the partition wall portion 5 and the side wall portion 3 is a porous body whose porosity increases toward the lid body portion 1. Yes. Specifically, in FIG. 4, the porosity of the partition wall portion 5 is such that the partition wall portion 5 a <the partition wall portion 5 b <the partition wall portion 5 c from the bottom plate portion 2 side. In addition, when a heat insulation target object is located in the baseplate part 2 side, the porosity should just become high toward the baseplate part 2. As shown in FIG.

このように、隔壁部5および側壁部3のうち少なくとも1つの気孔率を断熱対象物が高くなっていることで、断熱性能を向上しつつ、隔壁部5や側壁部3の機械的強度を高くすることができることから、断熱性能および信頼性の向上した断熱用部材40とすることができる。   Thus, the mechanical insulation of the partition part 5 and the side wall part 3 is made high, improving the heat insulation performance because the heat insulation target object has a high porosity of at least one of the partition part 5 and the side wall part 3. Therefore, the heat insulating member 40 with improved heat insulating performance and reliability can be obtained.

ここで、側壁部3または隔壁部5の気孔率変化の確認方法としては、例えば、断熱用部材40から側壁部3または隔壁部5を含んだサンプルを切り出し、それらを蓋体部1側から底板部2側に向けて均等になるように切断し(例えば、三分割)、各々のサンプルに対してアルキメデス法を用いて気孔率を測定することによって、気孔率の大きさを比較することができる。   Here, as a method for confirming the change in the porosity of the side wall 3 or the partition wall 5, for example, a sample including the side wall 3 or the partition 5 is cut out from the heat insulating member 40, and the sample is removed from the lid 1 side. The size of the porosity can be compared by cutting evenly toward the part 2 side (for example, three divisions) and measuring the porosity for each sample using the Archimedes method. .

図5は、本実施形態の断熱用部材のさらに他の例を示す、(a)は斜視図であり、(b)は(a)におけるE−E線での断面図である。   5A and 5B show still another example of the heat insulating member of the present embodiment. FIG. 5A is a perspective view, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line EE in FIG.

図5に示す例の断熱用部材50は、隔壁部5および側壁部3のうち少なくとも1つが、気孔率が、高さ方向の中央部に向けて高くなっている多孔質体である点で、図2に示す例の断熱用部材50とは異なっている。   The heat insulating member 50 of the example shown in FIG. 5 is a point that at least one of the partition wall portion 5 and the side wall portion 3 is a porous body whose porosity increases toward the central portion in the height direction. This is different from the heat insulating member 50 in the example shown in FIG.

例えば、断熱対象物が気体や液体であって、その圧力や温度が変化するような環境下においては、隔壁部5や側壁部3は、蓋体部1側もしくは底板部2側の強度を高くすることが好ましい。しかしながら、この場合に、強度を高くするためには気孔率を低くする必要があるため、一方で断熱性能が低下するおそれがある。   For example, in an environment where the object to be insulated is a gas or liquid and the pressure and temperature thereof change, the partition wall 5 and the side wall 3 have high strength on the lid 1 side or bottom plate 2 side. It is preferable to do. However, in this case, in order to increase the strength, it is necessary to lower the porosity, and on the other hand, the heat insulation performance may be reduced.

そこで、本実施形態の断熱用部材50においては、隔壁部5および側壁部3のうち少なくとも1つの気孔率を、高さ方向の中央部に向けて高くすることで、強度を高く維持することができる。さらに、高さ方向の中央部の気孔率が高いことで、断熱対象物の熱が断熱対象物とは反対側に伝わることを抑制できるため、断熱性能も高くすることができる。   Therefore, in the heat insulating member 50 of the present embodiment, the strength can be maintained high by increasing the porosity of at least one of the partition wall portion 5 and the side wall portion 3 toward the central portion in the height direction. it can. Furthermore, since the heat | fever of the heat insulation target object can be suppressed because the porosity of the center part of a height direction is high, heat insulation performance can also be made high.

なお、側壁部3または隔壁部5の気孔率変化の確認方法は上述の方法を用いることができる。   In addition, the above-mentioned method can be used for the confirmation method of the porosity change of the side wall part 3 or the partition part 5.

図6は、本実施形態の断熱用部材のさらに他の例を示す、(a)は斜視図であり、(b)は(a)におけるF−F線での断面図である。   6A and 6B show still another example of the heat insulating member of the present embodiment, in which FIG. 6A is a perspective view, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line FF in FIG.

図6に示す例の断熱用部材60は、隔壁部5および側壁部3のうち少なくとも1つが、蓋体部1または底板部2に向けて幅が狭くなっている点で、図2に示す例の断熱用部材20とは異なっている。このように、隔壁部5および側壁部3のうち少なくとも一つが、蓋体部1または底板部2に向けて幅が狭くなっているときには、断熱性能を高めることができる。例えば、蓋体部1側に断熱対象物が位置する場合には、図6(b)に示すように、隔壁
部5を、蓋体部1に向けて幅を狭くすることによって、閉空間4の蓋体部1側の体積を大きくできるほか、断熱対象物が位置する側と反対側の底板部2から伝達する熱を抑えることができるので、断熱性能を高めることができる。
The heat insulating member 60 in the example shown in FIG. 6 is an example shown in FIG. 2 in that at least one of the partition wall portion 5 and the side wall portion 3 is narrowed toward the lid body portion 1 or the bottom plate portion 2. This is different from the heat insulation member 20. As described above, when at least one of the partition wall portion 5 and the side wall portion 3 is narrower toward the lid body portion 1 or the bottom plate portion 2, the heat insulation performance can be improved. For example, when the heat insulation target object is located on the lid body 1 side, as shown in FIG. 6B, the partition wall 5 is narrowed toward the lid body 1, thereby reducing the closed space 4. In addition to being able to increase the volume of the lid part 1 side, heat transmitted from the bottom plate part 2 on the side opposite to the side on which the object to be insulated is located can be suppressed, so that the heat insulation performance can be enhanced.

なお、図6(b)においては、隔壁部5の一部は階段状になっているが、連続して狭くなるようなストレート状であっても構わない。   In FIG. 6B, a part of the partition wall 5 is stepped, but it may be straight so as to be continuously narrowed.

また、本実施形態の断熱用部材10,20,30,40,50,60は、使用用途に応じて、蓋体部1、底板部2および側壁部3を構成するセラミックよりも熱膨張係数の大きい、ステンレス、アルミニウム、チタンやその他の合金を主成分とした金属溶射処理をしても構わない。金属溶射処理時における金属の熱収縮により、圧縮応力が生じることで、蓋体部1、底板部2および側壁部3の強度を向上することができる。なお、金属溶射処理は、蓋体部1、底板部2および側壁部3の外面全体を覆うように行なうことが好ましい。   In addition, the heat insulating members 10, 20, 30, 40, 50, 60 of the present embodiment have a coefficient of thermal expansion higher than that of the ceramic constituting the lid portion 1, the bottom plate portion 2, and the side wall portion 3, depending on the intended use. A large metal spraying process mainly composed of stainless steel, aluminum, titanium or other alloys may be performed. The compressive stress is generated due to the thermal contraction of the metal during the metal spraying process, whereby the strength of the lid body part 1, the bottom plate part 2 and the side wall part 3 can be improved. In addition, it is preferable to perform a metal spraying process so that the whole outer surface of the cover body part 1, the baseplate part 2, and the side wall part 3 may be covered.

上述のように、本実施形態の断熱用部材10,20,30,40,50,60は、断熱性能の向上した断熱用部材とすることができることから、断熱を必要とする分野において使用することができるが、特に、温度変化が大きい工程が存在する半導体製造分野で用いられる半導体製造装置用部材として使用することが好適である。   As described above, the heat insulating member 10, 20, 30, 40, 50, 60 of the present embodiment can be used as a heat insulating member with improved heat insulating performance, and therefore used in a field that requires heat insulation. However, it is particularly suitable for use as a member for a semiconductor manufacturing apparatus used in the semiconductor manufacturing field where a process with a large temperature change exists.

次に、本実施形態の断熱用部材10,20,30,40,50,60の作製方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for producing the heat insulating members 10, 20, 30, 40, 50, 60 of the present embodiment will be described.

まず、純度が90%以上であり平均粒径が0.5μm以上2μm以下のセラミック原料を用
意し、これに焼結助剤、バインダ、溶媒および分散剤等を所定量添加して混合したスラリーを得る。
First, a ceramic raw material having a purity of 90% or more and an average particle diameter of 0.5 μm or more and 2 μm or less is prepared, and a predetermined amount of a sintering aid, a binder, a solvent, a dispersing agent and the like are added thereto to obtain a mixed slurry. .

多孔質体ではない部材の成形体については、このスラリーを用いてドクターブレード法で成形するか、噴霧造粒法(スプレードライ法)により噴霧乾燥して造粒し、1次原料とした後に、静水圧プレス法、粉末プレス法、ロールコンパクション法等にて成形することによって得ることができる。   For a molded body of a member that is not a porous body, the slurry is molded by a doctor blade method, or spray-dried by spray granulation (spray dry method) and granulated, and used as a primary material. It can be obtained by molding by an isostatic pressing method, a powder pressing method, a roll compaction method or the like.

そして、多孔質体となる部材の成形体については、スラリーもしくは1次原料に対し、セラミックス粉末に対する脱脂工程または焼成工程と同時に消失する粒子状またはビーズ状の有機物(例えば澱粉や樹脂ビーズなど)を添加し、前述の成形方法を適用することによって作製することができる。もしくは、成形時の生密度を調整することによっても作製することができる。   And about the molded object of the member used as a porous body, the particulate or bead-like organic substance (for example, starch, resin beads, etc.) which lose | disappears simultaneously with the degreasing process or baking process with respect to ceramic powder with respect to a slurry or a primary raw material. It can be produced by adding and applying the molding method described above. Or it can produce also by adjusting the green density at the time of shaping | molding.

また、成形体を作製した後に、必要に応じてドリル加工やレーザー加工を施すことによって、所望の形状を得ることができる。   Moreover, after producing a molded object, a desired shape can be obtained by performing a drill process and a laser process as needed.

蓋体部1、底板部2、側壁部3、隔壁部4となる成形体を得た後、接合剤を用いてこれらを接合することによって断熱用部材10,20,30,40,50,60となる成形体を得る。接合に用いる接合剤としては、蓋体部1、底板部2、側壁部3、隔壁部4となる成形体の作製に用いたセラミック原料、焼結助剤、バインダ、分散剤および溶媒を所定量秤量して混合して作製したスラリーからなる接合剤を用いる。   After obtaining the molded body to be the lid 1, the bottom plate 2, the side wall 3, and the partition wall 4, these are joined using a bonding agent, thereby heat insulating members 10, 20, 30, 40, 50, 60. A molded body is obtained. As a bonding agent used for bonding, predetermined amounts of ceramic raw materials, sintering aids, binders, dispersants, and solvents used in the production of the molded body that will be the lid body part 1, the bottom plate part 2, the side wall part 3, and the partition wall part 4 are used. A bonding agent made of a slurry prepared by weighing and mixing is used.

また、成形体の他の製造方法の例として、スラリーを用いてセラミックスの一般的な成形法であるドクターブレード法やスラリーを造粒した後にロールコンパクション成形法によってグリーンシートを形成し、レーザー加工や金型により所望形状に加工したグリーンシートを積層して成形体を形成してもよい。特に、ロールコンパクション成形法の場合、
成形圧力を変更することによって生密度を調整することで、多孔質体となる部材の成形体を作製することができる。なお、積層後にドリル加工やレーザー加工によって所望の形状に加工しても構わない。
In addition, as an example of another method for producing a molded body, a green sheet is formed by a roll compaction molding method after granulating a doctor blade method or a slurry, which is a general ceramic molding method using slurry, and laser processing or You may form a molded object by laminating | stacking the green sheet processed into the desired shape with the metal mold | die. Especially in the case of roll compaction molding,
By adjusting the green density by changing the molding pressure, a molded body of a member that becomes a porous body can be produced. In addition, after lamination | stacking, you may process to a desired shape by drilling or laser processing.

なお、グリーンシートを得るためのスラリーの作製方法の一例としては、炭化珪素質焼結体からなる断熱用部材10,20,30,40,50,60を得るにあたっては、まず平均粒径が0.5μm以上2μm以下である炭化珪素粉末と、焼結助剤として炭化硼素およびカルボン酸
塩の粉末とを準備する。そして、焼結助剤を、例えば、炭化珪素粉末100質量%に対して
、炭化硼素の粉末を0.12質量%以上1.4質量%以下、カルボン酸塩の粉末を1質量%以上3.4質量%以下となるように秤量して混合する。
As an example of a method for preparing a slurry for obtaining a green sheet, in obtaining the heat insulating members 10, 20, 30, 40, 50, 60 made of a silicon carbide sintered body, first, the average particle size is 0.5. A silicon carbide powder having a size of not less than μm and not more than 2 μm and boron carbide and carboxylate powder as a sintering aid are prepared. The sintering aid is, for example, 0.12 to 1.4% by mass of boron carbide powder and 1 to 3.4% by mass of carboxylate powder with respect to 100% by mass of silicon carbide powder. Weigh and mix as above.

次に、この混合粉末とともに、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、アクリル樹脂またはブチラール樹脂等のバインダと、水と、分散剤とを、ボールミル、回転ミル、振動ミルまたはビーズミル等に入れて混合する。ここで、バインダの添加量としては、成形体の強度や可撓性が良好で、また、焼成時に成形用バインダの脱脂が不十分とならないようにすればよい。このようにして作製したスラリーを用いてグリーンシートを作製すればよい。なお、多孔質体としたい部材の成形体を得たいときには、スラリーもしくは1次原料に対し、セラミックス粉末に対する脱脂工程または焼成工程と同時に消失する粒子状またはビーズ状の有機物(例えば澱粉や樹脂ビーズなど)を添加することによって作製することができる。この時の添加量によって、気孔率を制御することができる。   Next, together with this mixed powder, a binder such as polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, acrylic resin or butyral resin, water, and a dispersing agent are mixed in a ball mill, a rotating mill, a vibration mill or a bead mill. Here, the added amount of the binder may be such that the strength and flexibility of the molded body are good and that the debinding of the molding binder is not insufficient during firing. What is necessary is just to produce a green sheet using the slurry produced in this way. In addition, when it is desired to obtain a molded body of a member desired to be made into a porous body, particulate or bead-like organic substances (for example, starch, resin beads, etc.) that disappear simultaneously with the degreasing process or firing process for the ceramic powder with respect to the slurry or the primary raw material ) Can be added. The porosity can be controlled by the addition amount at this time.

次に、このようにして作製した複数のグリーンシートを、厚みを変更したり、積層するグリーンシートの枚数を変更したりして、所望の閉空間4となるように積層する。   Next, the plurality of green sheets thus produced are laminated so as to form a desired closed space 4 by changing the thickness or changing the number of green sheets to be laminated.

ここで、外部と接する多孔質体については、多孔質体となる部材の成形体にスラリーを塗布することによって、図1(b)に示すように、側壁部3において外部と接する領域に、緻密体3bを形成することができる。   Here, with respect to the porous body in contact with the outside, the slurry is applied to the molded body of the member that becomes the porous body, so that the region in contact with the outside in the side wall portion 3 is densely formed as shown in FIG. The body 3b can be formed.

その他の緻密体3bの形成方法としては、多孔質体ではない部材の成形体を積層によって作製し、それとは別に、多孔質体となる部材の成形体を積層によって作製し、両者が接する界面にスラリーを塗布し接着することによっても作製することができる。なお、蓋体部1もしくは底板部2において外部と接する領域を有する場合においても、同様に作製することができる。   As another method for forming the dense body 3b, a molded body of a member that is not a porous body is manufactured by lamination, and separately, a molded body of a member that becomes a porous body is manufactured by lamination, and the interface between the two is in contact. It can also be produced by applying and adhering slurry. In addition, when it has the area | region which contacts the exterior in the cover part 1 or the baseplate part 2, it can produce similarly.

また、それぞれのグリーンシートの接合面には、グリーンシートを作製するときに用いたものと同様のスラリーを接合剤として塗布し、グリーンシートを積層したあとに、平板状の加圧具を介して約0.5MPa程度の加圧を加え、そのあとに、約50〜70℃の室温で約10〜15時間乾燥させる。   In addition, a slurry similar to that used for producing the green sheet is applied as a bonding agent to the bonding surface of each green sheet, and after the green sheets are laminated, a flat plate-like pressurizing tool is used. A pressure of about 0.5 MPa is applied, followed by drying at room temperature of about 50 to 70 ° C. for about 10 to 15 hours.

このようにして製造された成形体は、ガラスや有機物による接着剤を使用せずに一体成型されたものであることから、あらゆる環境で使用しても汚染をするおそれを少なくすることができる。   Since the molded body produced in this way is integrally molded without using an adhesive made of glass or organic matter, the possibility of contamination even when used in any environment can be reduced.

次に、断熱用部材10,20,30,40,50,60となる成形体を、例えば公知のプッシャー方式やローラー方式の連続トンネル炉で焼成する。それぞれの材質により焼成温度は異なるが、例えば、炭化珪素が主成分の材料であれば、不活性ガスの雰囲気中または真空雰囲気中で、脱脂のために400℃〜800℃の範囲で10分〜72時間保持した後、1800〜2200℃の温度範囲で10分〜10時間保持した後、2200〜2350℃の温度範囲で10分〜20時間保持して焼成すればよい。特に、スラリーもしくは1次原料に対し、セラミックス粉末に対する脱脂工程または焼成工程と同時に消失する粒子状またはビーズ状の有機物を添加した場合、この工
程を通ることによって、多孔質体3aを得ることができる。
Next, the molded body to be the heat insulating members 10, 20, 30, 40, 50, 60 is fired in, for example, a known pusher type or roller type continuous tunnel furnace. Although the firing temperature differs depending on the material, for example, if silicon carbide is the main material, in an inert gas atmosphere or in a vacuum atmosphere, 10 minutes in the range of 400 ° C. to 800 ° C. for degreasing After holding for 72 hours, holding at a temperature range of 1800 to 2200 ° C. for 10 minutes to 10 hours, holding at a temperature range of 2200 to 2350 ° C. for 10 minutes to 20 hours may be performed. In particular, when a particulate or bead-like organic substance that disappears simultaneously with the degreasing step or the firing step for the ceramic powder is added to the slurry or the primary raw material, the porous body 3a can be obtained by passing through this step. .

ここで、閉空間4を低圧空間とするにあたっては、焼成雰囲気を不活性ガス雰囲気下とし、焼成後、1時間以上かけて冷却すればよい。焼成時に閉空間4となる領域に存在する不活性ガスの気圧が、冷却することに伴って低圧となり、結果的に閉空間4を低圧空間とすることができる。なお、不活性ガスとしては、アルゴン、ヘリウムなどの希ガス、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素等を用いることができる。   Here, in making the closed space 4 into a low-pressure space, the firing atmosphere may be an inert gas atmosphere, and after the firing, cooling may be performed for one hour or more. The pressure of the inert gas existing in the region that becomes the closed space 4 at the time of firing becomes a low pressure as it cools, and as a result, the closed space 4 can be a low pressure space. Note that as the inert gas, a rare gas such as argon or helium, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, or the like can be used.

1:蓋体部
2:底板部
3:側壁部
4:閉空間
5:隔壁部
10,20,30,40,50,60:断熱用部材
1: Cover body part 2: Bottom plate part 3: Side wall part 4: Closed space 5: Partition part
10, 20, 30, 40, 50, 60: Insulating material

Claims (7)

セラミックスからなり、蓋体部と、底板部と、側壁部とを備え、それぞれによって囲まれた閉空間を有するとともに、前記蓋体部と、前記底板部と、前記側壁部との少なくとも一部が、多孔質体であることを特徴とする断熱用部材。   It is made of ceramics, and includes a lid part, a bottom plate part, and a side wall part, and has a closed space surrounded by each, and at least a part of the lid part, the bottom plate part, and the side wall part is A heat insulating member characterized by being a porous body. セラミックスからなり、蓋体部と、底板部と、側壁部と、該側壁部の内側に設けられた隔壁部とを備え、それぞれによって囲まれた閉空間を有するとともに、前記蓋体部と、前記底板部と、前記側壁部と、前記隔壁部との少なくとも一部が、多孔質体であることを特徴とする断熱用部材。   Made of ceramics, comprising a lid part, a bottom plate part, a side wall part, and a partition part provided inside the side wall part, and having a closed space surrounded by each, the lid part, At least a part of the bottom plate part, the side wall part, and the partition wall part is a porous member. 前記隔壁部の気孔率が、前記側壁部の気孔率よりも高いことを特徴とする請求項2に記載の断熱用部材。   The heat insulating member according to claim 2, wherein a porosity of the partition wall is higher than a porosity of the side wall. 前記隔壁部および前記側壁部のうち少なくとも1つが、気孔率が、前記蓋体部または前記底板部に向けて高くなっている多孔質体であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちいずれかに記載の断熱用部材。   4. The porous body according to claim 1, wherein at least one of the partition wall and the side wall is a porous body having a higher porosity toward the lid body or the bottom plate. The member for heat insulation as described in any one of them. 前記隔壁部および前記側壁部のうち少なくとも1つが、気孔率が、高さ方向の中央部に向けて高くなっている多孔質体であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちいずれかに記載の断熱用部材。   4. The method according to claim 1, wherein at least one of the partition wall and the side wall is a porous body having a porosity that increases toward a central portion in a height direction. The member for heat insulation as described in a crab. 前記隔壁部および前記側壁部のうち少なくとも1つが、前記蓋体部または前記底板部に向けて幅が狭くなっていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちいずれかに記載の断熱用部材。   The heat insulation according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one of the partition wall and the side wall is narrowed toward the lid or the bottom plate. Materials. 前記蓋体部、前記底板部、前記隔壁部の外面の少なくとも一部が、金属または合金により覆われていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のうちいずれかに記載の断熱用部材。   The heat insulating member according to any one of claims 1 to 6, wherein at least a part of the outer surface of the lid, the bottom plate, and the partition is covered with a metal or an alloy. .
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