JP7477491B2 - Heat reflector - Google Patents
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Description
本開示は、例えば、半導体・電子部品の分野で、ウエハ、基板等を低温から高温で熱処理する種々の熱処理装置の熱反射板として利用でき、加熱・冷却の1サイクルに要する時間が短く、かつ、高反射率を有することから熱処理装置の省エネルギー化が可能であり、また、汚染を抑制することが可能な熱反射板に関する。 The present disclosure relates to a heat reflector that can be used, for example, in the field of semiconductors and electronic components, as a heat reflector in various heat treatment devices that heat treat wafers, substrates, etc. at low to high temperatures, and that has a short time required for one heating/cooling cycle and a high reflectivity, thereby enabling energy saving in the heat treatment device and suppressing contamination.
半導体ウエハの製造または処理工程においては、半導体ウエハに各種の性質を付与するため熱処理作業が行われている。例えば、半導体ウエハを高純度石英製の炉芯管に収納し、炉芯管内の雰囲気を制御して、熱処理作業が行われる。この熱処理工程に使用される熱処理装置では、炉内の高温維持と炉床部への熱放散を防止するため、炉内と炉床との間に炉開口部を塞ぐように保温体(蓋体)が設けられている。 In the manufacturing or processing of semiconductor wafers, heat treatment is carried out to impart various properties to the semiconductor wafers. For example, the semiconductor wafers are stored in a furnace core tube made of high-purity quartz, and the heat treatment is carried out by controlling the atmosphere inside the furnace core tube. In the heat treatment equipment used in this heat treatment process, a heat retaining body (lid) is provided between the furnace interior and the hearth to cover the furnace opening in order to maintain a high temperature inside the furnace and prevent heat dissipation to the hearth.
このような保温体としては、熱処理室の開口部を閉塞し、互いに離間して積層され、かつ熱処理室に露出する石英板を有する保温体があり、石英板は表面が平滑で気泡がなく、石英板の内部に金薄膜が形成されていて、金薄膜は、金蒸着により形成されたという特徴がある(例えば、特許文献1を参照。)。 One such heat retaining body is one that blocks the opening of the heat treatment chamber, has quartz plates that are stacked at a distance from each other and are exposed to the heat treatment chamber, and has the following characteristics: the quartz plates have smooth, bubble-free surfaces, and a thin gold film is formed inside the quartz plates, the thin gold film being formed by gold vapor deposition (see, for example, Patent Document 1).
また、石英管を中心に通すための孔及び石英ロッドを通すための孔を有する石英板の上に、白金(Pt)及び酸化物(SiOやPbOなど)の混合物に有機物を加えてペースト状にしたものをスクリーン印刷により塗布し、これを焼き固めることにより抵抗発熱体よりなる例えば厚さ5~10ミクロンの反射面を形成する技術の開示がある(例えば、特許文献2を参照。)。 In addition, a technology has been disclosed in which a mixture of platinum (Pt) and oxides (such as SiO or PbO) is mixed with organic matter to form a paste on a quartz plate having a hole for passing a quartz tube through the center and a hole for passing a quartz rod through, and then the paste is applied by screen printing and baked to form a reflective surface made of a resistive heating element, for example, 5 to 10 microns thick (see Patent Document 2, for example).
縦型熱処理炉の断熱構造体が、複数本の支柱と、これら支柱に上下方向に所定間隔で設けられた複数枚の反射性を有する遮熱板とから構成されている技術の開示がある(例えば、特許文献3を参照。)。特許文献3によれば、遮熱板は、反射膜と、この反射膜の表面を被覆する透明石英層とから形成されている。この遮熱板を形成する一つの方法としては、透明石英層を形成する円形の一対の透明石英板を用い、その一方の透明石英板の片方の面に反射膜を設け、この反射膜をもう一方の透明石英板との間で挟み込み、両透明石英板の周縁部を溶接して密封および一体化する方法がある。 There is a disclosure of a technology in which the thermal insulation structure of a vertical heat treatment furnace is composed of multiple support columns and multiple reflective heat shield plates provided at predetermined intervals on the support columns in the vertical direction (see, for example, Patent Document 3). According to Patent Document 3, the heat shield plate is formed of a reflective film and a transparent quartz layer that covers the surface of the reflective film. One method of forming this heat shield plate is to use a pair of circular transparent quartz plates that form the transparent quartz layer, provide a reflective film on one surface of one of the transparent quartz plates, sandwich this reflective film between the other transparent quartz plate, and weld the peripheries of both transparent quartz plates to seal and integrate them.
特許文献1では、金属汚染防止の保温体があることで、炉体の加熱・冷却の応答を遅らせてしまい、結果、熱処理サイクルに時間を要してしまう。また、石英板は金属汚染防止のために外周を溶接する必要があり、高い反射率を保持させるためには石英板面積に占める金属膜面積を多くとるために、石英板同士の接合幅を極力小さくすることが必要である。これが行われていない特許文献1では、熱処理温度までの昇温プロファイル、温度保持プロファイル、降温プロファイルを有する熱処理工程において、加熱・冷却の応答を遅らせ、所望の各プロファイルに対してズレを生じさせ、また、熱処理1サイクルに要する時間を長引かせ、結果として生産効率の低下を生じさせるという問題があった。 In Patent Document 1, the presence of a heat retaining body to prevent metal contamination slows down the heating and cooling response of the furnace body, resulting in a longer heat treatment cycle. In addition, the quartz plates need to be welded on the outer periphery to prevent metal contamination, and in order to maintain a high reflectance, it is necessary to minimize the joint width between the quartz plates in order to maximize the metal film area relative to the quartz plate area. In Patent Document 1, which does not do this, there are problems with the delayed heating and cooling response in the heat treatment process, which has a temperature rise profile up to the heat treatment temperature, a temperature maintenance profile, and a temperature drop profile, causing deviations from the desired profiles, and also lengthening the time required for one heat treatment cycle, resulting in a decrease in production efficiency.
特許文献2では、反射板兼ヒーターとしての利用のため、中央に石英管でヒーター導通箇所を設けているが、当構造によって一部輻射熱を遮蔽しきれない箇所が発生する。より高い省エネルギー化のためには、反射面積率を多く取り、尚且つ反射板及び外装となる石英をより薄くし、熱容量を下げる必要がある。 In Patent Document 2, a heater conduction point is provided in the center using a quartz tube in order to use it as a reflector and heater, but this structure creates some areas where the radiant heat cannot be completely blocked. In order to achieve even greater energy savings, it is necessary to increase the reflective surface area rate and make the quartz that forms the reflector and exterior thinner to reduce the thermal capacity.
特許文献3では、石英板で挟み込み、溶接を行う手法がとられているが、熱の影響を受けるため、薄膜で実施する際には膜が剥がれてしまう問題があり、溶接幅を小さくすることも困難である。さらに内部を真空に保ちながら溶接することは難しく、高温使用時の内圧上昇によって薄膜が破損するリスクは避けられない。また透明石英を流し込み作製する手法においても、金属薄膜に実施する場合は熱的、物理的ダメージを避けることはできず、透明石英を薄く作ることも困難である。また、特許文献3においても、遮熱板は、熱処理工程において、加熱・冷却の応答を遅らせ、所望の各プロファイルに対してズレを生じさせ、また、熱処理1サイクルに要する時間を長引かせ、結果として生産効率の低下を生じさせるという問題があった。 In Patent Document 3, the metal is sandwiched between quartz plates and welded, but because of the effect of heat, there is a problem that the film peels off when it is applied to a thin film, and it is also difficult to reduce the weld width. Furthermore, it is difficult to weld while maintaining a vacuum inside, and there is an unavoidable risk that the thin film will be damaged due to an increase in internal pressure when used at high temperatures. Even with the method of pouring transparent quartz, when applied to a thin metal film, thermal and physical damage cannot be avoided, and it is also difficult to make the transparent quartz thin. Also, in Patent Document 3, the heat shield plate delays the response of heating and cooling in the heat treatment process, causing deviations from the desired profiles, and also lengthens the time required for one heat treatment cycle, resulting in a decrease in production efficiency.
本開示は、従来手法よりも反射面積率をより多く確保することができ、熱容量が小さく省エネルギー化が可能で、高反射率を有し、炉内の汚染が抑制され、熱応答性の良い熱反射板を提供することを目的とする。 The objective of this disclosure is to provide a heat reflector that can secure a higher reflective area ratio than conventional methods, has a small heat capacity that allows for energy savings, has a high reflectivity, suppresses contamination inside the furnace, and has good thermal response.
本発明者らは、鋭意検討した結果、熱反射板の1mm2における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量を所定範囲にすることによって上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係る熱反射板は、板状外装と、該板状外装の内部に配置されて該板状外装によって外周囲が完全に覆われてなり、かつ、該板状外装の一方の表面に入射した赤外線を反射する反射体と、を有する熱反射板であって、前記反射体は、薄膜、板又は箔であり、前記熱反射板は、1mm2における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計が0.0004~0.0080(J/K)であることを特徴とする。 As a result of intensive research, the inventors have found that the above problem can be solved by setting the heat capacity of the plate-shaped exterior and the reflector in the thickness direction per 1 mm2 of the heat reflector within a predetermined range, and have completed the present invention. That is, the heat reflector of the present invention is a heat reflector having a plate-shaped exterior and a reflector that is disposed inside the plate-shaped exterior and completely covers the outer periphery with the plate-shaped exterior, and reflects infrared rays incident on one surface of the plate-shaped exterior, the reflector being a thin film, plate or foil, and the heat reflector is characterized in that the total heat capacity of the plate-shaped exterior and the reflector in the thickness direction per 1 mm2 is 0.0004 to 0.0080 (J/K).
本発明に係る熱反射板では、前記反射体の少なくとも反射面を含む表面層は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなるか、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなることが好ましい。 In the heat reflector according to the present invention, the surface layer including at least the reflective surface of the reflector is preferably made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu.
本発明に係る熱反射板では、前記板状外装の材質はシリカ又はシリコンであることが好ましい。 In the heat reflector of the present invention, the material of the plate-shaped exterior is preferably silica or silicon.
本発明に係る熱反射板では、前記板状外装は、第1外装板と第2外装板とが対向して配置されて周縁部同士が周縁に沿って環状に連続して接合された合わせ板の構造を有することが好ましい。板状外装及び反射体を薄くできるので、熱容量を小さくすることができる。 In the heat reflecting plate according to the present invention, the plate-shaped exterior preferably has a laminated plate structure in which a first exterior plate and a second exterior plate are arranged opposite each other and their peripheral edges are continuously joined in a ring shape along the periphery. Because the plate-shaped exterior and the reflector can be made thin, the heat capacity can be reduced.
本発明に係る熱反射板では、前記合わせ板の構造は、前記第1外装板及び前記第2外装板の対向し合う面の間に設けられ、かつ、前記第1外装板側及び前記第2外装板側の少なくとも一方に前記周縁部同士の接合部によって密閉されているキャビティを有し、該キャビティ内に前記反射体が配置されていることが好ましい。反射体が密閉空間であるキャビティ内にあるため、周縁部同士の接合部に、反射体に起因する剥がす方向の応力がかかりにくく、反射体の破損による炉内の汚染を抑制することができる。さらに板状外装と反射体の熱膨張差による破損を回避できる。 In the heat reflecting plate according to the present invention, it is preferable that the laminated plate has a structure in which a cavity is provided between the opposing surfaces of the first exterior plate and the second exterior plate, and is sealed by the joint between the peripheral portions on at least one of the first exterior plate side and the second exterior plate side, and the reflector is disposed in the cavity. Since the reflector is located in the cavity, which is an enclosed space, the joint between the peripheral portions is less susceptible to stress in the peeling direction caused by the reflector, and contamination inside the furnace due to damage to the reflector can be suppressed. Furthermore, damage due to the difference in thermal expansion between the plate-shaped exterior and the reflector can be avoided.
本発明に係る熱反射板では、前記キャビティを少なくとも前記第1外装板側に有し、前記第1外装板の前記キャビティ内の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、前記第1外装板の前記キャビティ内の表面側から順に、下地膜と、前記反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、前記下地膜は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co又はNiからなるか、又は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co及びNiからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなり、前記反射膜は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなるか、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなり、前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることが好ましい。第1外装板のキャビティ内の表面上に反射体を形成しているため、周縁部同士の接合部に、反射体に起因する剥がす方向の応力がかかりにくく、反射体の破損による炉内の汚染を抑制することができる。さらに板状外装と反射体の熱膨張差による破損を回避できる。 The heat reflector according to the present invention has the cavity at least on the first exterior plate side, and has a thin film formed as the reflector on the surface inside the cavity of the first exterior plate, and the thin film is a laminated film having, in order from the surface side inside the cavity of the first exterior plate, a base film and a reflective film as a surface layer including the reflective surface, and the base film is made of Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co or Ni, or Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co and Ni The reflective film is made of an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or is made of an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, and it is preferable that the base film and the reflective film have different compositions. Since a reflector is formed on the surface inside the cavity of the first exterior plate, the joint between the peripheral parts is less likely to be subjected to stress in the peeling direction caused by the reflector, and contamination inside the furnace due to damage to the reflector can be suppressed. Furthermore, damage due to the difference in thermal expansion between the plate-shaped exterior and the reflector can be avoided.
本発明に係る熱反射板では、前記第1外装板が平板であり、前記キャビティを前記第2外装板側に有し、前記第1外装板の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、前記第1外装板の表面側から順に、下地膜と、前記反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、前記下地膜は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co又はNiからなるか、又は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co及びNiからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなり、前記反射膜は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなるか、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなり、前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることが好ましい。平板である第1外装板に反射体としての薄膜を形成するため、生産性に優れた熱反射板とすることができる。 In the heat reflector according to the present invention, the first exterior plate is a flat plate, has the cavity on the second exterior plate side, and has a thin film formed on the surface of the first exterior plate as the reflector, and the thin film is a laminated film having, in order from the surface side of the first exterior plate, a base film and a reflective film as a surface layer including the reflective surface, and the base film is made of Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co or Ni, or is selected from the group consisting of Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co and Ni. The reflective film is made of an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or is made of an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, and it is preferable that the base film and the reflective film have different compositions. Since a thin film as a reflector is formed on the first exterior plate, which is a flat plate, it can be a heat reflector with excellent productivity.
本発明に係る熱反射板では、前記反射体が、板又は箔であり、かつ、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなるか、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなることが好ましい。キャビティ内に反射体としての板又は箔が収容された状態となっており、板又は箔の腐食が生じにくい。さらに、周縁部同士の接合部に、板又は箔に起因する剥がす方向の応力がかかりにくい。 In the heat reflector of the present invention, the reflector is preferably a plate or foil, and is made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu. The plate or foil as the reflector is contained within the cavity, and corrosion of the plate or foil is unlikely to occur. Furthermore, the joint between the peripheral portions is unlikely to be subjected to stress in the peeling direction caused by the plate or foil.
本発明に係る熱反射板では、前記キャビティ内の圧力は、大気圧未満の減圧となっていることが好ましい。熱処理時にキャビティの内圧が高まることを抑制することができ、炉内の汚染をより抑制することができる。 In the heat reflector according to the present invention, it is preferable that the pressure inside the cavity is reduced to less than atmospheric pressure. This can prevent the internal pressure of the cavity from increasing during heat treatment, and can further prevent contamination inside the furnace.
本発明に係る熱反射板では、(1)前記第1外装板は、前記周縁部に設けられた土手部と該土手部で取り囲まれて前記キャビティを構成する凹部とを有し、前記第2外装板は、平板状であるか、又は、(2)前記第1外装板は、平板状であり、前記第2外装板は、前記周縁部に設けられた土手部と該土手部で取り囲まれて前記キャビティを構成する凹部とを有することが好ましい。第1外装板に凹部を設けることで、板状外装内にキャビティを簡易な構造で設けることができる。あるいは、第2外装板に凹部を設けることで、板状外装内にキャビティを簡易な構造で設けることができる。 In the heat reflecting plate according to the present invention, (1) the first exterior plate has a bank portion provided on the peripheral portion and a recess surrounded by the bank portion to form the cavity, and the second exterior plate is flat, or (2) the first exterior plate is flat, and the second exterior plate has a bank portion provided on the peripheral portion and a recess surrounded by the bank portion to form the cavity. By providing a recess in the first exterior plate, a cavity can be provided in the plate-shaped exterior with a simple structure. Alternatively, by providing a recess in the second exterior plate, a cavity can be provided in the plate-shaped exterior with a simple structure.
本発明に係る熱反射板では、前記熱反射板は、前記キャビティ内で前記合わせ板の構造の対向する面同士の間を立設する少なくとも1本の支柱部を有することが好ましい。支柱部によって合わせ板構造の接合強度を高めることができる。 In the heat reflecting plate according to the present invention, it is preferable that the heat reflecting plate has at least one support section that stands between the opposing faces of the laminated plate structure within the cavity. The support section can increase the bonding strength of the laminated plate structure.
本発明に係る熱反射板では、前記支柱部が、柱状又は筒状である形態を含む。柱状又は筒状とすることで、接合強度を高めつつ、反射体の面積を広くとることが出来る。 The heat reflecting plate according to the present invention includes a configuration in which the support portion is columnar or tubular. By making it columnar or tubular, it is possible to increase the bonding strength while increasing the area of the reflector.
本発明に係る熱反射板では、前記熱反射板は、前記支柱部を複数有し、該支柱部は筒状であり、かつ、各支柱部は互いに筒壁の一部を共有した3次元空間充填構造を有することが好ましい。3次元空間充填構造とすることで接合強度を高めつつ、反射体の面積を広くとることが出来、さらに反射板そのものの強度を高めることができる。 In the heat reflecting plate according to the present invention, it is preferable that the heat reflecting plate has a plurality of support parts, the support parts are cylindrical, and each support part has a three-dimensional space-filling structure in which each support part shares a part of the cylindrical wall with the other support part. By adopting a three-dimensional space-filling structure, it is possible to increase the surface area of the reflector while increasing the bonding strength, and further increase the strength of the reflecting plate itself.
本発明に係る熱反射板では、前記3次元空間充填構造は、ハニカム構造、矩形格子構造、方形格子構造又はひし形格子構造である形態を包含する。 In the heat reflector of the present invention, the three-dimensional space-filling structure includes a honeycomb structure, a rectangular lattice structure, a square lattice structure, or a diamond lattice structure.
本発明に係る熱反射板では、前記第1外装板及び前記第2外装板の対向し合う面は互いに平坦面であり、前記反射体は、前記第2外装板側の前記第1外装板の表面のうち前記周縁部同士の環状の接合部の内側の領域に形成された薄膜であり、該薄膜は、前記第1外装板の表面側から順に、下地膜と、前記反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、前記下地膜は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co又はNiからなるか、又は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co及びNiからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなり、前記反射膜は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなるか、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなり、前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることが好ましい。反射体と第2外装板の部分接触により生じる干渉縞をより抑制することができる。 In the heat reflecting plate according to the present invention, the opposing surfaces of the first exterior plate and the second exterior plate are flat surfaces, and the reflector is a thin film formed on the surface of the first exterior plate on the second exterior plate side in an area inside the annular joint between the peripheral portions, and the thin film is a laminated film having, in order from the surface side of the first exterior plate, a base film and a reflective film as a surface layer including the reflective surface, and the base film is made of Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co, or Ni, or Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, C The reflector is made of an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or is made of an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, and it is preferable that the base film and the reflector have different compositions. This can further suppress interference fringes caused by partial contact between the reflector and the second exterior plate.
本発明に係る熱反射板では、前記キャビティを少なくとも前記第1外装板側に有し、前記第1外装板の前記キャビティ内の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜であることが好ましい。これらの金属膜又はこれらの金属を50質量%以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。 The heat reflector according to the present invention has the cavity at least on the first exterior plate side, and has a thin film formed as the reflector on the surface inside the cavity of the first exterior plate, and the thin film is preferably a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or an alloy film containing 50 mass% or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu. When it is a metal film or an alloy film containing 50 mass% or more of these metals, the thin film formed as the reflector may be a single layer film.
本発明に係る熱反射板では、前記第1外装板が平板であり、前記キャビティを前記第2外装板側に有し、前記第1外装板の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜であることが好ましい。これらの金属膜又はこれらの金属を50質量%以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。 In the heat reflector according to the present invention, the first exterior plate is a flat plate, the cavity is on the second exterior plate side, and a thin film is formed on the surface of the first exterior plate as the reflector, and the thin film is preferably a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or an alloy film containing 50 mass% or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu. When it is a metal film or an alloy film containing 50 mass% or more of these metals, the thin film formed as the reflector may be a single layer film.
本発明に係る熱反射板では、前記第1外装板及び前記第2外装板の対向し合う面は互いに平坦面であり、前記反射体は、前記第2外装板側の前記第1外装板の表面のうち前記周縁部同士の環状の接合部の内側の領域に形成された薄膜であり、該薄膜は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜であることが好ましい。これらの金属膜又はこれらの金属を50質量%以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。 In the heat reflector according to the present invention, the opposing surfaces of the first exterior plate and the second exterior plate are flat surfaces, and the reflector is a thin film formed on the surface of the first exterior plate on the second exterior plate side in an inner region of the annular joint between the peripheral portions, and the thin film is preferably a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or an alloy film containing 50 mass% or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu. When it is a metal film or an alloy film containing 50 mass% or more of these metals, the thin film formed as the reflector may be a single layer film.
本発明に係る熱反射板では、前記キャビティを前記第1外装板側及び前記第2外装板側に有し、前記第1外装板の前記キャビティ内の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜であることが好ましい。これらの金属膜又はこれらの金属を50質量%以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。 The heat reflector according to the present invention has the cavity on the first exterior plate side and the second exterior plate side, and has a thin film formed as the reflector on the surface inside the cavity of the first exterior plate, and the thin film is preferably a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or an alloy film containing 50 mass% or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu. When it is a metal film or an alloy film containing 50 mass% or more of these metals, the thin film formed as the reflector may be a single layer film.
本発明に係る熱反射板では、前記反射体の厚さは、0.01μm以上5mm以下であることが好ましい。反射体による輻射熱の反射効率を保持しつつ、熱反射板の熱容量を小さくすることができる。 In the heat reflecting plate according to the present invention, it is preferable that the thickness of the reflector is 0.01 μm or more and 5 mm or less. This makes it possible to reduce the thermal capacity of the heat reflecting plate while maintaining the efficiency of reflecting radiant heat by the reflector.
本発明に係る熱反射板では、前記周縁部同士の接合部は、表面活性化接合部であることが好ましい。一般的な溶接手法よりも接合幅を短くすることで、より輻射熱を炉内へ反射させることができる。また、反射体である薄膜が接合プロセスによる熱的、物理的ダメージを受けにくい。また、接合部における接合強度が高められており、熱反射板はより長寿命となり、また耐食性が高まり、炉内の汚染が抑制される。 In the heat reflector according to the present invention, the joint between the peripheral portions is preferably a surface activated joint. By making the joint width shorter than that of typical welding methods, more radiant heat can be reflected into the furnace. In addition, the thin film that serves as the reflector is less susceptible to thermal and physical damage caused by the joining process. In addition, the joint strength at the joint is increased, which extends the life of the heat reflector, improves corrosion resistance, and suppresses contamination inside the furnace.
本発明に係る熱反射板は、次の熱反射板を包含する。 The heat reflector according to the present invention includes the following heat reflectors.
板状外装と、A plate-shaped exterior;
該板状外装の内部に配置されて該板状外装によって外周囲が完全に覆われてなり、かつ、該板状外装の一方の表面に入射した赤外線を反射する反射体と、を有する熱反射板であって、a heat reflector including: a reflector disposed inside the plate-shaped exterior, the outer periphery of which is completely covered by the plate-shaped exterior, and which reflects infrared rays incident on one surface of the plate-shaped exterior,
前記板状外装は、平板状の第1外装板の平坦面と平板状の第2外装板の平坦面とが対向して配置されて周縁部同士が周縁に沿って環状に連続して接合された接合部を有する合わせ板の構造を有し、The plate-like exterior has a laminated plate structure having a joint in which a flat surface of a flat first exterior plate and a flat surface of a flat second exterior plate are arranged opposite each other and the peripheral portions are continuously joined in a ring shape along the peripheral portions,
前記反射体は、前記第1外装板の平坦面のうち前記周縁部同士の環状の接合部の内側の領域に形成された薄膜であり、the reflector is a thin film formed on an inner region of the annular joint between the peripheral portions of the flat surface of the first exterior plate,
前記第1外装板及び前記第2外装板の外側板面は全面にわたって平坦面であり、The outer plate surfaces of the first exterior plate and the second exterior plate are flat surfaces over their entire surfaces,
前記薄膜の周縁に囲まれる全面が反射面であり、かつ、The entire surface surrounded by the periphery of the thin film is a reflective surface, and
前記反射体は、薄膜、板又は箔であり、The reflector is a thin film, a plate, or a foil;
前記熱反射板は、1mmThe heat reflector is 1 mm
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における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計が0.0004~0.0080(J/K)であることを特徴とする熱反射板。The total heat capacity of the plate-like exterior and the reflector in the thickness direction is 0.0004 to 0.0080 (J/K).
本発明に係る熱反射板では、前記薄膜は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜であり、かつ、前記薄膜が単層膜であることが好ましい。 In the heat reflecting plate according to the present invention, it is preferable that the thin film is a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge , Ag, or Cu, or an alloy film containing 50 mass % or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge , Ag , or Cu, and that the thin film is a single layer film.
本発明に係る熱反射板では、前記薄膜は、前記第1外装板の表面側から順に、下地膜と、前記反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、
前記下地膜は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co又はNiからなるか、又は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co及びNiからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなり、
前記反射膜は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Ag又はCuからなるか、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなり、
前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることが好ましい。
In the heat reflecting plate according to the present invention, the thin film is a laminated film having, in order from the front surface side of the first exterior plate, a base film and a reflective film as a surface layer including the reflective surface,
The undercoat film is made of Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co, or Ni, or is made of an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co, and Ni,
the reflective film is made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge , Ag, or Cu, or is made of an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge , Ag , or Cu;
It is preferable that the undercoat film and the reflective film have different compositions.
本発明に係る熱反射板では、前記接合部は、第1外装板及び第2外装板にキャビティを設けずに、平板状の第1外装板の平坦面と平板状の第2外装板の平坦面とが対向して配置されて、第1外装板及び第2外装板の応力変形によって周縁部同士が周縁に沿って環状に連続して接合された接合部である形態を包含する。In the heat reflecting plate of the present invention, the joint includes a form in which no cavity is provided in the first exterior plate and the second exterior plate, the flat surface of the flat first exterior plate and the flat surface of the flat second exterior plate are arranged opposite each other, and the peripheral portions are joined continuously in a ring shape along the periphery by stress deformation of the first exterior plate and the second exterior plate.
本発明に係る熱反射板では、前記薄膜は、前記第1外装板の平坦面のうち前記周縁部同士の環状の接合部の内側の領域の全面に形成されていることが好ましい。In the heat reflecting plate according to the present invention, it is preferable that the thin film is formed on the entire surface of the flat surface of the first exterior plate in an area inside an annular joint between the peripheral portions.
本発明に係る熱反射板では、前記薄膜の厚さは、10nm以上500nm以下であることが好ましい。
本発明に係る熱反射板は、熱処理装置の炉内からの赤外線を直接入射する位置に配置するための熱反射板を包含する。
In the heat reflector according to the present invention, the thin film preferably has a thickness of 10 nm or more and 500 nm or less.
The heat reflector according to the present invention includes a heat reflector to be placed at a position where infrared rays from inside a furnace of a heat treatment device are directly incident thereon.
本開示によれば、従来手法よりも反射面積率をより多く確保することができ、熱容量が小さく省エネルギー化が可能で、高反射率を有し、炉内の汚染が抑制され、熱応答性の良い熱反射板を提供することができる。 The present disclosure provides a heat reflector that can secure a higher reflective area ratio than conventional methods, has a small heat capacity that allows for energy savings, has a high reflectivity, suppresses contamination inside the furnace, and has good thermal response.
以降、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。 The present invention will be described in detail below with reference to embodiments, but the present invention should not be interpreted as being limited to these descriptions. Various modifications of the embodiments may be made as long as the effects of the present invention are achieved.
(反射体が薄膜である形態)
図1及び図2を参照して、本実施形態に係る熱反射板について説明する。本実施形態に係る熱反射板100は、板状外装1と、板状外装1の内部に配置されて板状外装1によって外周囲が完全に覆われてなり、かつ、板状外装1の一方の表面に入射した赤外線を反射する反射体5と、を有する。図1においては、紙面に向かう方向が赤外線の入射方向である。図2においては、上から下に向かう方向が赤外線の入射方向である。反射体5は薄膜であり、反射体5の少なくとも反射面を含む表面層は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなるか、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなることが好ましい。図2では、反射体5が積層膜である形態が示されており、下地膜3の上に反射面を含む表面層としての反射膜4が形成されている。このとき、反射体5は貫通孔や凹凸などを設けずに該反射体の周縁に囲まれる全面が反射面であることが好ましい。
(Reflector is a thin film)
The heat reflector according to the present embodiment will be described with reference to Fig. 1 and Fig. 2. The heat reflector 100 according to the present embodiment includes a plate-shaped exterior 1 and a reflector 5 that is disposed inside the plate-shaped exterior 1, has an outer periphery completely covered by the plate-shaped exterior 1, and reflects infrared rays incident on one surface of the plate-shaped exterior 1. In Fig. 1, the direction toward the paper surface is the direction of incidence of infrared rays. In Fig. 2, the direction from top to bottom is the direction of incidence of infrared rays. The reflector 5 is a thin film, and the surface layer including at least the reflection surface of the reflector 5 is preferably made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu. 2 shows a form in which the reflector 5 is a laminated film, and a reflective film 4 is formed as a surface layer including a reflective surface on an undercoat film 3. In this case, it is preferable that the reflector 5 is not provided with through holes or irregularities, and the entire surface surrounded by the periphery of the reflector is a reflective surface.
本実施形態に係る熱反射板100は、1mm2における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計が0.0004~0.0080(J/K)であり、好ましくは0.0023~0.0070(J/K)であり、より好ましくは0.0030~0.0060(J/K)である。1mm2における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量は、反射体5と反射体5の外周囲を完全に覆う板状外装1とを有する熱反射板100の熱容量を、赤外線の入射面の面積で除した値に相当する。赤外線の入射面の面積とは、図1及び図2を例として説明すると、図1では熱反射板100における赤外線の入射面の全体が示されているが、入射面には、図2によれば、反射体5が見える領域と周縁部同士の接合部2が見える領域とがあるところ、これら両方を含む領域の面積、すなわち、反射体5を正面に見た板状外装1の板面の面積全体を指す。1mm2における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計が0.0004(J/K)未満であると、板状外装の厚みの不足による破損、または、反射体の厚みの不足による赤外線の透過が発生することで反射性能が低下する可能性があり、0.0080(J/K)を超えると、熱容量の合計が大きすぎて熱処理工程において、加熱・冷却の応答を遅らせ、所望の各プロファイルに対してズレを生じさせ、また、熱処理1サイクルに要する時間を長引かせ、結果として生産効率の低下を生じさせる。 The heat reflector 100 according to this embodiment has a total heat capacity of the plate-shaped exterior and the reflector in the thickness direction per 1 mm2 of 0.0004 to 0.0080 (J/K), preferably 0.0023 to 0.0070 (J/K), and more preferably 0.0030 to 0.0060 (J/K). The heat capacity of the plate-shaped exterior and the reflector in the thickness direction per 1 mm2 corresponds to the value obtained by dividing the heat capacity of the heat reflector 100 having the reflector 5 and the plate-shaped exterior 1 completely covering the outer periphery of the reflector 5 by the area of the infrared incidence surface. The area of the infrared incidence surface refers to the area of the area including both the area where the reflector 5 is visible and the area where the joint 2 between the peripheral parts is visible, that is, the entire area of the plate surface of the plate-shaped exterior 1 when the reflector 5 is viewed from the front. If the total heat capacity of the plate-shaped exterior and the reflector in the thickness direction per 1 mm2 is less than 0.0004 (J/K), the plate-shaped exterior may be damaged due to insufficient thickness, or the reflector may be too thick to allow infrared light to pass through, resulting in a decrease in reflective performance. If it exceeds 0.0080 (J/K), the total heat capacity will be too large, slowing down the heating and cooling response in the heat treatment process and causing deviations from the desired profiles. Also, the time required for one heat treatment cycle will be prolonged, resulting in a decrease in production efficiency.
なお、本実施形態における熱反射板は、1mm2における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計が上記範囲を満たすことが必要である。この範囲を満たすことに加えて炉体の熱応答性をさらに良好にするために、面内方向における板状外装に対する反射体の面積の割合が大きいこと及び反射体に用いられる反射材料の反射率が高いことがより好ましい。例えば、使用する炉体及び基板の大きさに合わせて熱反射板を設計するが、熱反射板の大きさは、直径が50mm以上の円板形状もしくは一辺が50mm以上の多角形状における板状外装とすることが好ましい。加えて熱反射板の厚さを、例えば、1~3.4mm、好ましくは1~3mmとなるべく薄くすることが好ましい。加えて前記円板形状もしくは多角形状の面内方向の面積になるべく近い面積、例えば、反射面積率でいえば80%以上となるように反射体を設けることが好ましい。加えて反射体に用いられる金属材料又は合金材料は、高い反射率、例えば80%以上の反射率を持つ金属材料又は合金材料を選定することが好ましい。ここで、「面内方向」の面とは、熱反射板の反射面を含む板面のことをさす。 In the present embodiment, the heat reflector must satisfy the above range for the total heat capacity in the thickness direction of the plate-shaped exterior and the reflector per 1 mm2. In addition to satisfying this range, in order to further improve the thermal response of the furnace body, it is more preferable that the ratio of the area of the reflector to the plate-shaped exterior in the in-plane direction is large and the reflectance of the reflective material used for the reflector is high. For example, the heat reflector is designed according to the size of the furnace body and the substrate to be used, and the size of the heat reflector is preferably a plate-shaped exterior in a disk shape with a diameter of 50 mm or more or a polygonal shape with one side of 50 mm or more. In addition, it is preferable to make the thickness of the heat reflector as thin as possible, for example, 1 to 3.4 mm, preferably 1 to 3 mm. In addition, it is preferable to provide the reflector so that the area is as close as possible to the area of the disk shape or polygonal shape in the in-plane direction, for example, 80% or more in terms of the reflection area ratio. In addition, it is preferable to select a metal material or alloy material with a high reflectance, for example, 80% or more, as the metal material or alloy material used for the reflector. Here, the surface in the "in-plane direction" refers to the plate surface including the reflection surface of the heat reflector.
熱反射板100では、板状外装1は、第1外装板1aと第2外装板1bとが対向して配置されて周縁部同士が周縁に沿って環状に連続して接合された合わせ板の構造を有することが好ましい。図2において、第1外装板1aと第2外装板1bとは、周縁部同士の接合部2によって、合わせ板の構造を形成している。周縁部同士の接合部2は、図1に示すように、板状外装1の周縁に沿って環状に連続している。図1では、周縁部同士の接合部2は、第2外装板1bを透視して第1外装板1aと第2外装板1bとの境界部としてみることができ、グレーの領域として図示した。合わせ板の構造とすることで、板状外装を薄くできるので、熱容量を小さくすることができる。 In the heat reflecting plate 100, the plate-shaped exterior 1 preferably has a laminated plate structure in which the first exterior plate 1a and the second exterior plate 1b are arranged opposite each other and their peripheral portions are continuously joined in a ring shape along the periphery. In FIG. 2, the first exterior plate 1a and the second exterior plate 1b form a laminated plate structure by the joint 2 between their peripheral portions. As shown in FIG. 1, the joint 2 between the peripheral portions is continuous in a ring shape along the periphery of the plate-shaped exterior 1. In FIG. 1, the joint 2 between the peripheral portions can be seen as the boundary between the first exterior plate 1a and the second exterior plate 1b when viewed through the second exterior plate 1b, and is illustrated as a gray area. By using a laminated plate structure, the plate-shaped exterior can be made thinner, thereby reducing the heat capacity.
反射体5を正面に見た板状外装1の形状は、例えば、円形、楕円形、長方形又は正方形であり、円形が好ましい。また、反射体5を正面に見たシリカ板1の外側板面は、貫通孔や凹凸などを設けずに平坦面であることが好ましい。円形の直径は、例えば、5~50cmである。周縁部同士の接合部2の環状形状の幅は、例えば0.5~20mmである。板状外装1の肉厚は1~3.4mmであることが好ましく、1~3mmであることがより好ましい。第1外装板1aの肉厚は0.1~1.7mmであることが好ましく、0.5~1.5mmであることがより好ましい。第2外装板1bの肉厚は0.1~1.7mmであることが好ましく、0.5~1.5mmであることがより好ましい。反射体5を正面に見た板状外装1の板面に対する反射体5の反射面積率は、80%以上であることが好ましく、87%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。 The shape of the plate-shaped exterior 1 when the reflector 5 is viewed from the front is, for example, circular, elliptical, rectangular, or square, and a circular shape is preferable. In addition, the outer plate surface of the silica plate 1 when the reflector 5 is viewed from the front is preferably a flat surface without through holes or unevenness. The diameter of the circle is, for example, 5 to 50 cm. The width of the annular shape of the joint 2 between the peripheral portions is, for example, 0.5 to 20 mm. The thickness of the plate-shaped exterior 1 is preferably 1 to 3.4 mm, and more preferably 1 to 3 mm. The thickness of the first exterior plate 1a is preferably 0.1 to 1.7 mm, and more preferably 0.5 to 1.5 mm. The thickness of the second exterior plate 1b is preferably 0.1 to 1.7 mm, and more preferably 0.5 to 1.5 mm. The reflection area ratio of the reflector 5 to the plate surface of the plate-shaped exterior 1 when the reflector 5 is viewed from the front is preferably 80% or more, more preferably 87% or more, and even more preferably 90% or more.
板状外装1の材質はシリカ又はシリコンであることが好ましい。材料強度、また赤外線を吸収せずに透過できる点でシリカが好ましく、熱容量が小さい点でシリコンが好ましい。シリカは、結晶性シリカ又は非晶質シリカである形態を包含する。板状外装1の不純物濃度は、100ppm以下、好ましくは90ppm以下である。なお、本実施形態は、板状外装1の材質がシリコンである形態において、シリコンの表面が酸化されてシリカになっている形態を包含する。 The material of the plate-shaped exterior 1 is preferably silica or silicon. Silica is preferred because of its material strength and ability to transmit infrared rays without absorbing them, while silicon is preferred because of its small heat capacity. Silica includes forms in which it is crystalline silica or amorphous silica. The impurity concentration of the plate-shaped exterior 1 is 100 ppm or less, preferably 90 ppm or less. Note that this embodiment includes a form in which the material of the plate-shaped exterior 1 is silicon, and the surface of the silicon is oxidized to silica.
熱反射板100では、合わせ板の構造は、第1外装板1a及び第2外装板1bの対向し合う面の間に設けられ、かつ、第1外装板1a側及び第2外装板1b側の少なくとも一方に周縁部同士の接合部2によって密閉されているキャビティ12を有し、キャビティ12内に反射体5が配置されていることが好ましい。キャビティ12は、第1外装板1a側に設けられた形態、第1外装板1a側及び第2外装板1b側の両側に設けられた形態及び第2外装板1b側に設けられた形態がある。図2ではキャビティ12が、第1外装板1a側に設けられた形態を示している。この形態では、第1外装板1aの一方の表面に凹部が設けられており、第2外装板1bは凹部がない平板であり、第1外装板1a及び第2外装板1bの合わせ板の構造とすることで、キャビティ12は、第1外装板1a側に設けられる。その結果、キャビティ12は、第1外装板1a及び第2外装板1bの対向し合う面の第1外装板1a側のみに設けられ、かつ、周縁部同士の接合部2によって密閉されている。反射体5が密閉空間であるキャビティ12内にあるため、周縁部同士の接合部に、反射体に起因する剥がす方向の応力がかかりにくく、反射体の破損による炉内の汚染を抑制することができる。さらに板状外装と反射体の熱膨張差による破損を回避できる。 In the heat reflecting plate 100, the laminated plate structure has a cavity 12 provided between the opposing surfaces of the first exterior plate 1a and the second exterior plate 1b, and is sealed by the joint 2 between the peripheral portions on at least one of the first exterior plate 1a side and the second exterior plate 1b side, and it is preferable that the reflector 5 is disposed in the cavity 12. The cavity 12 may be provided on the first exterior plate 1a side, on both the first exterior plate 1a side and the second exterior plate 1b side, or on the second exterior plate 1b side. FIG. 2 shows a form in which the cavity 12 is provided on the first exterior plate 1a side. In this form, a recess is provided on one surface of the first exterior plate 1a, and the second exterior plate 1b is a flat plate without a recess, and the cavity 12 is provided on the first exterior plate 1a side by forming a laminated plate structure of the first exterior plate 1a and the second exterior plate 1b. As a result, the cavity 12 is provided only on the first exterior plate 1a side of the opposing surfaces of the first exterior plate 1a and the second exterior plate 1b, and is sealed by the joint 2 between the peripheral edges. Because the reflector 5 is inside the cavity 12, which is an enclosed space, the joint between the peripheral edges is less susceptible to stress in the direction of peeling caused by the reflector, and contamination inside the furnace due to damage to the reflector can be suppressed. Furthermore, damage due to the difference in thermal expansion between the plate-shaped exterior and the reflector can be avoided.
図3では、キャビティ12が、第1外装板1a側及び第2外装板1b側の両側にわたって設けられた形態を示している。この形態では、第1外装板1aの一方の表面に凹部が設けられており、第2外装板1bの一方の表面に凹部が設けられており、凹部同士が合わさるように、第1外装板1a及び第2外装板1bの合わせ板の構造とする。その結果、キャビティ12は、第1外装板1a及び第2外装板1bの対向し合う面の第1外装板1a側及び第2外装板1b側の両方に設けられる。 Figure 3 shows a form in which the cavity 12 is provided across both the first exterior plate 1a side and the second exterior plate 1b side. In this form, a recess is provided on one surface of the first exterior plate 1a, and a recess is provided on one surface of the second exterior plate 1b, and the first exterior plate 1a and the second exterior plate 1b are structured as a mating plate so that the recesses fit together. As a result, the cavity 12 is provided on both the first exterior plate 1a side and the second exterior plate 1b side of the opposing surfaces of the first exterior plate 1a and the second exterior plate 1b.
図4では、キャビティ12が、第2外装板1b側に設けられた形態を示している。この形態では、第1外装板1aは凹部がない平板であり、第2外装板1bの一方の表面に凹部が設けられており、第1外装板1a及び第2外装板1bの合わせ板の構造とすることで、キャビティ12は、第2外装板1b側に設けられる。その結果、キャビティ12は、第1外装板1a及び第2外装板1bの対向し合う面の第2外装板1b側のみに設けられる。 Figure 4 shows a form in which the cavity 12 is provided on the second exterior plate 1b side. In this form, the first exterior plate 1a is a flat plate with no recesses, one surface of the second exterior plate 1b is provided with a recess, and the first exterior plate 1a and the second exterior plate 1b are structured as a laminated plate, so that the cavity 12 is provided on the second exterior plate 1b side. As a result, the cavity 12 is provided only on the second exterior plate 1b side of the opposing surfaces of the first exterior plate 1a and the second exterior plate 1b.
キャビティ12の高さ(図2では、上下方向の長さ)は、0.1μm~5mmであることが好ましく、0.1μm~1mmであることがより好ましい。キャビティ12は、第1外装板1a側にのみ凹部を設ける形態、第1外装板1a側及び第2外装板1b側の両方に凹部を設ける形態及び第2外装板1b側にのみ凹部を設ける形態の3態様があるが、いずれの形態でも、凹部によって、第1外装板1aの周縁部及び/又は第2外装板1bの周縁部に土手部11が形成される。図2の形態では、第1外装板1aに形成された土手部11の天面は、向い合せに配置される第2外装板1bの平板部分と接合され、周縁部同士の接合部2が形成される。図3の形態では、第1外装板1aと第2外装板1bの土手部11の天面同士が接合され、周縁部同士の接合部2が形成される。また、図4の形態では、第2外装板1bに形成された土手部11の天面は、向い合せに配置される第1外装板1aの平板部分と接合され、周縁部同士の接合部2が形成される。凹部は、例えばエッチング法などによって形成することができる。 The height of the cavity 12 (length in the vertical direction in FIG. 2) is preferably 0.1 μm to 5 mm, and more preferably 0.1 μm to 1 mm. There are three forms of the cavity 12: a form in which a recess is provided only on the first exterior plate 1a side, a form in which a recess is provided on both the first exterior plate 1a side and the second exterior plate 1b side, and a form in which a recess is provided only on the second exterior plate 1b side. In any form, the recess forms a bank portion 11 on the peripheral portion of the first exterior plate 1a and/or the peripheral portion of the second exterior plate 1b. In the form of FIG. 2, the top surface of the bank portion 11 formed on the first exterior plate 1a is joined to the flat plate portion of the second exterior plate 1b arranged opposite to each other, forming a joint portion 2 between the peripheral portions. In the form of FIG. 3, the top surfaces of the bank portions 11 of the first exterior plate 1a and the second exterior plate 1b are joined to each other, forming a joint portion 2 between the peripheral portions. In the embodiment shown in FIG. 4, the top surface of the bank portion 11 formed on the second exterior plate 1b is joined to the flat portion of the first exterior plate 1a arranged opposite to it, forming a joint portion 2 between the peripheral portions. The recess can be formed, for example, by an etching method.
本実施形態に係る熱反射板100では、図2に示すように、第1外装板1aは、周縁部に設けられた土手部11と土手部11で取り囲まれてキャビティ12を構成する凹部とを有し、第2外装板1bは、平板状であることが好ましい。第1外装板1aのみに凹部を設けることで、板状外装内にキャビティ12を簡易な構造で設けることができる。このような形態を有する熱反射板は、図2の他、図5、図8、図12又は図15に例示された熱反射板103,106,109,112がある。 In the heat reflecting plate 100 according to this embodiment, as shown in FIG. 2, the first exterior plate 1a has a bank portion 11 provided on the peripheral portion and a recessed portion that is surrounded by the bank portion 11 and forms a cavity 12, and the second exterior plate 1b is preferably flat. By providing a recessed portion only in the first exterior plate 1a, the cavity 12 can be provided in the plate-like exterior with a simple structure. Heat reflecting plates having such a configuration include the heat reflecting plates 103, 106, 109, and 112 illustrated in FIG. 5, FIG. 8, FIG. 12, and FIG. 15, in addition to the heat reflecting plate shown in FIG. 2.
本実施形態に係る熱反射板102では、図4に示すように、第1外装板1aは、平板状であり、第2外装板1bは、周縁部に設けられた土手部11と土手部11で取り囲まれてキャビティ12を構成する凹部とを有することが好ましい。第2外装板1bのみに凹部を設けることで、板状外装内にキャビティ12を簡易な構造で設けることができる。このような形態を有する熱反射板は、図4の他、図7、図11又は図14に例示された熱反射板105,108,111がある。 In the heat reflecting plate 102 according to this embodiment, as shown in FIG. 4, it is preferable that the first exterior plate 1a is flat, and the second exterior plate 1b has a bank portion 11 provided on the periphery and a recess that is surrounded by the bank portion 11 and forms a cavity 12. By providing a recess only in the second exterior plate 1b, the cavity 12 can be provided in the plate-like exterior with a simple structure. Examples of heat reflecting plates having this type of configuration include the heat reflecting plates 105, 108, and 111 shown in FIG. 4, as well as FIG. 7, FIG. 11, and FIG. 14.
図2又は図3に示すように、本実施形態に係る熱反射板100,101では、キャビティ12を少なくとも第1外装板1a側に有し、第1外装板1aのキャビティ12内の表面上に反射体5として形成した薄膜を有し、薄膜は、第1外装板1aのキャビティ12内の表面側から順に、下地膜3と、反射面を含む表面層としての反射膜4と、を有する積層膜であり、下地膜3は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co又はNiからなるか、又は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co及びNiからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなり、反射膜4は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなるか、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなり、下地膜3と反射膜4とが異なる組成を有していることが好ましい。第1外装板のキャビティ内の表面上に反射体を形成しているため、周縁部同士の接合部に、反射体に起因する剥がす方向の応力がかかりにくく、反射体の破損による炉内の汚染を抑制することができる。さらに板状外装と反射体の熱膨張差による破損を回避できる。反射体5が薄膜であり、薄膜が積層膜である場合は、反射体5の少なくとも反射面を含む表面層は、反射膜4に対応する。積層膜である反射体5は、第1外装板1aのキャビティ12内の表面、すなわち、凹部の底面に形成されている。積層膜である反射体5は、凹部の底面の全面積に対して50~100%の面積で形成されていることが好ましく、80~100%の面積で形成されていることがより好ましい。反射体5の膜厚は、10~1500nmであることが好ましく、20~400nmであることがより好ましい。 As shown in FIG. 2 or FIG. 3, the heat reflecting plate 100, 101 according to this embodiment has a cavity 12 at least on the first exterior plate 1a side, and has a thin film formed as a reflector 5 on the surface inside the cavity 12 of the first exterior plate 1a. The thin film is a laminated film having, in order from the surface side inside the cavity 12 of the first exterior plate 1a, a base film 3 and a reflective film 4 as a surface layer including a reflective surface. The base film 3 is made of Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co, or Ni, or Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, C The first exterior plate is made of an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, and the reflective film 4 is made of an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, and it is preferable that the base film 3 and the reflective film 4 have different compositions. Since the reflector is formed on the surface inside the cavity of the first exterior plate, the joint between the peripheral parts is less likely to be subjected to stress in the peeling direction caused by the reflector, and contamination inside the furnace due to damage to the reflector can be suppressed. Furthermore, damage due to the difference in thermal expansion between the plate-shaped exterior and the reflector can be avoided. When the reflector 5 is a thin film, and the thin film is a laminated film, at least the surface layer of the reflector 5, including the reflective surface, corresponds to the reflective film 4. The reflector 5, which is a laminated film, is formed on the surface inside the cavity 12 of the first exterior plate 1a, i.e., on the bottom surface of the recess. The reflector 5, which is a laminated film, is preferably formed over an area of 50 to 100% of the total area of the bottom surface of the recess, and more preferably over an area of 80 to 100%. The film thickness of the reflector 5 is preferably 10 to 1500 nm, and more preferably 20 to 400 nm.
下地膜3は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co又はNiからなるか、又は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co及びNiからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなることが好ましい。このような金属又は合金は、融点が高く、かつ、板状外装との密着性に優れている。下地膜3は、例えば、スパッタ膜、塗布膜、CVD、蒸着等で得られる薄膜であることが好ましい。Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co及びNiからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金としては、これらの元素のいずれか一種を最多質量にて含む合金であることが好ましく、より好ましくはTa、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co又はNiを50質量%以上含有する合金、さらに好ましくは60質量%以上含有する合金、最も好ましくは70質量%以上含有する合金であり、例えば、Ta‐Mo系合金、Ta‐Cr系合金又はCr‐Co系合金である。下地膜3の膜厚は、5~500nmであることが好ましく、10~100nmであることがより好ましい。下地膜3は反射膜4の密着性を向上させる。 The undercoat film 3 is preferably made of Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co, or Ni, or an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co, and Ni. Such metals or alloys have a high melting point and excellent adhesion to the plate-shaped exterior. The undercoat film 3 is preferably a thin film obtained by, for example, a sputtered film, a coating film, CVD, deposition, or the like. The alloy containing at least one selected from the group consisting of Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co, and Ni is preferably an alloy containing one of these elements in the largest amount by mass, more preferably an alloy containing 50 mass% or more of Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co, or Ni, even more preferably an alloy containing 60 mass% or more, and most preferably an alloy containing 70 mass% or more, such as a Ta-Mo alloy, a Ta-Cr alloy, or a Cr-Co alloy. The thickness of the undercoat film 3 is preferably 5 to 500 nm, and more preferably 10 to 100 nm. The undercoat film 3 improves the adhesion of the reflective film 4.
反射膜4は下地膜3の表面に堆積していることが好ましい。反射膜4は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなるか、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなることが好ましい。このような金属又は合金は、融点が高く、かつ、赤外線の反射率が高い。また下地膜との反応性が少ない。反射膜4は、例えば、スパッタ膜、塗布膜、CVD、蒸着等で得られる薄膜であることが好ましい。Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金としては、これらの元素のいずれか一種を最多質量にて含む合金であることが好ましく、より好ましくはIr、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含有する合金、さらに好ましくは60質量%以上含有する合金、最も好ましくは70質量%以上含有する合金であり、例えば、Ir‐Pt系合金、Ir‐Rh系合金又はPt‐Ru系合金である。反射膜4の膜厚は、5~1000nmであることが好ましく、10~300nmであることがより好ましい。 The reflective film 4 is preferably deposited on the surface of the undercoat film 3. The reflective film 4 is preferably made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu. Such metals or alloys have a high melting point and a high infrared reflectance. They also have low reactivity with the undercoat film. The reflective film 4 is preferably a thin film obtained by, for example, a sputtered film, a coating film, CVD, deposition, or the like. The alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu is preferably an alloy containing one of these elements in the largest amount by mass, more preferably an alloy containing 50% or more by mass of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, even more preferably an alloy containing 60% or more by mass, and most preferably an alloy containing 70% or more by mass, such as an Ir-Pt alloy, an Ir-Rh alloy, or a Pt-Ru alloy. The thickness of the reflective film 4 is preferably 5 to 1000 nm, and more preferably 10 to 300 nm.
積層膜としたときの下地膜3と反射膜4の好適な組み合わせとしては、下地膜3/反射膜4は、Ta膜/Ir膜、Ta膜/Pt膜、Mo膜/Ir膜などである。積層膜の膜厚は、10~1500nmであることが好ましく、20~400nmであることがより好ましい。 Suitable combinations of the base film 3 and the reflective film 4 when forming a laminated film include a Ta film/Ir film, a Ta film/Pt film, and a Mo film/Ir film. The thickness of the laminated film is preferably 10 to 1500 nm, and more preferably 20 to 400 nm.
図5又は図6に示すように、反射体5の厚さがキャビティ12の高さと等しい、すなわち、反射膜4が第2外装板1bの表面に接触している形態であってもよい。反射膜4と第2外装板が部分的に接触することで発生する干渉縞が低減される。下地膜3は、第1外装板1aのキャビティ12内の表面(凹部の底面)に堆積していることが好ましく、反射膜4は下地膜3の表面に堆積していることが好ましい。反射膜4は第2外装板1bの表面に接触しているが、第2外装板1bの表面に形成されていない、すなわち堆積したものではないことが好ましい。 As shown in FIG. 5 or FIG. 6, the thickness of the reflector 5 may be equal to the height of the cavity 12, i.e., the reflective film 4 may be in contact with the surface of the second exterior plate 1b. Interference fringes caused by partial contact between the reflective film 4 and the second exterior plate are reduced. It is preferable that the base film 3 is deposited on the surface (bottom surface of the recess) within the cavity 12 of the first exterior plate 1a, and the reflective film 4 is deposited on the surface of the base film 3. It is preferable that the reflective film 4 is in contact with the surface of the second exterior plate 1b, but is not formed on the surface of the second exterior plate 1b, i.e. is not deposited.
図4に示すように、本実施形態に係る熱反射板102では、第1外装板1aが平板であり、キャビティ12を第2外装板1b側に有し、第1外装板1aの表面上に反射体5として形成した薄膜を有し、薄膜は、第1外装板1aの表面側から順に、下地膜3と、反射面を含む表面層としての反射膜4と、を有する積層膜であり、下地膜3は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co又はNiからなるか、又は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co及びNiからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなり、反射膜4は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなるか、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなることが好ましい。図4に示した形態は、第1外装板1aが平板であり、キャビティ12を第2外装板1b側に有する点が、図2又は図3に示した形態と異なるが、他は同様である。平板である第1外装板1aに反射体としての薄膜を形成するため、生産性に優れた熱反射板とすることができる。 As shown in FIG. 4, in the heat reflecting plate 102 according to this embodiment, the first exterior plate 1a is a flat plate, has a cavity 12 on the second exterior plate 1b side, and has a thin film formed as a reflector 5 on the surface of the first exterior plate 1a. The thin film is a laminated film having, in order from the surface side of the first exterior plate 1a, a base film 3 and a reflective film 4 as a surface layer including a reflective surface. The base film 3 is made of Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co, or Ni, or Ta, Mo, Ti, Zr, N The reflective film 4 is preferably made of an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu. The embodiment shown in FIG. 4 differs from the embodiment shown in FIG. 2 or FIG. 3 in that the first exterior plate 1a is a flat plate and has a cavity 12 on the second exterior plate 1b side, but is otherwise similar. Since a thin film as a reflector is formed on the first exterior plate 1a, which is a flat plate, a heat reflector with excellent productivity can be obtained.
図7に示すように、反射体5の厚さがキャビティ12の高さと等しい、すなわち、反射膜4が第2外装板1bの表面(凹部の底面)に接触している形態であってもよい。反射膜4と第2外装板が部分的に接触することで発生する干渉縞が低減される。下地膜3は、第1外装板1aの表面に堆積していることが好ましく、反射膜4は下地膜3の表面に堆積していることが好ましい。図7に示した形態は、第1外装板1aが平板であり、キャビティ12を第2外装板1b側に有する点が、図5又は図6に示した形態と異なるが、他は同様である。平板である第1外装板1aに反射体としての薄膜を形成するため、生産性に優れた熱反射板とすることができる。 As shown in FIG. 7, the thickness of the reflector 5 may be equal to the height of the cavity 12, that is, the reflective film 4 may be in contact with the surface of the second exterior plate 1b (the bottom surface of the recess). The interference fringes caused by partial contact between the reflective film 4 and the second exterior plate are reduced. The base film 3 is preferably deposited on the surface of the first exterior plate 1a, and the reflective film 4 is preferably deposited on the surface of the base film 3. The form shown in FIG. 7 differs from the form shown in FIG. 5 or FIG. 6 in that the first exterior plate 1a is a flat plate and has the cavity 12 on the second exterior plate 1b side, but is otherwise similar. Since a thin film is formed as a reflector on the first exterior plate 1a, which is a flat plate, a heat reflector with excellent productivity can be obtained.
図8、図10~図14に示すように、本実施形態に係る熱反射板106~111は、キャビティ12内で合わせ板の構造の対向する面同士の間を立設する少なくとも1本の支柱部6を有することが好ましい。支柱部6によって合わせ板の構造の接合強度を高めることができる。支柱部6としては、例えば、図8又は図12に示すように、第1外装板1aの凹部の底面から延び、支柱部6の天面が平板状の第2外装板1bの表面と接合された形態がある。支柱部6が第1外装板1aの凹部の底面のみから延びる形態とするためには、例えば、第1外装板1aのみについてエッチングによって凹部を形成することで土手部11を形成するが、このとき、土手部11を非エッチング箇所とするのと同様に支柱部6を非エッチング箇所とすることによって形成することができる。また支柱部6としては、例えば、図10又は図13に示すように、第1外装板1aの凹部の底面から延び、かつ、第2外装板1bの凹部の底面から延び、支柱部6の天面同士が接合された形態がある。支柱部6が第1外装板1aの凹部の底面及び第2外装板1bの凹部の底面の両方から延びる形態とするためには、例えば、第1外装板1a及び第2外装板1bについてエッチングによって凹部を形成することで土手部11を形成するが、このとき、土手部11を非エッチング箇所とするのと同様に支柱部6を非エッチング箇所とすることによって形成することができる。さらに支柱部6としては、例えば、図11又は図14に示すように、第2外装板1bの凹部の底面から延び、支柱部6の天面が平板状の第1外装板1aの表面と接合された形態がある。支柱部6が第2外装板1bの凹部の底面のみから延びる形態とするためには、例えば、第2外装板1bのみについてエッチングによって凹部を形成することで土手部11を形成し、このとき支柱部6を非エッチング箇所とすることによって形成することができる。図中、支柱部6と第1外装板1a若しくは第2外装板1bとの接合部、又は支柱部6同士の接合部を接合部7で示した。 As shown in FIG. 8 and FIG. 10 to FIG. 14, the heat reflecting plates 106 to 111 according to this embodiment preferably have at least one support 6 that stands between the opposing surfaces of the laminated plate structure in the cavity 12. The support 6 can increase the bonding strength of the laminated plate structure. As shown in FIG. 8 or FIG. 12, for example, the support 6 extends from the bottom surface of the recess of the first exterior plate 1a, and the top surface of the support 6 is bonded to the surface of the flat second exterior plate 1b. In order to make the support 6 extend only from the bottom surface of the recess of the first exterior plate 1a, for example, the bank portion 11 is formed by forming a recess by etching only the first exterior plate 1a, but in this case, the support 6 can be formed as a non-etched portion in the same way as the bank portion 11 is made as a non-etched portion. In addition, as shown in FIG. 10 or 13, the support portion 6 may extend from the bottom surface of the recess of the first exterior plate 1a and from the bottom surface of the recess of the second exterior plate 1b, and the top surfaces of the support portion 6 may be joined together. In order to form the support portion 6 to extend from both the bottom surface of the recess of the first exterior plate 1a and the bottom surface of the recess of the second exterior plate 1b, for example, the bank portion 11 may be formed by forming a recess in the first exterior plate 1a and the second exterior plate 1b by etching, and at this time, the support portion 6 may be formed as a non-etched portion in the same manner as the bank portion 11 is formed as a non-etched portion. In addition, as shown in FIG. 11 or 14, the support portion 6 may extend from the bottom surface of the recess of the second exterior plate 1b, and the top surface of the support portion 6 may be joined to the surface of the flat first exterior plate 1a. In order to make the support portion 6 extend only from the bottom surface of the recess in the second exterior plate 1b, for example, the bank portion 11 can be formed by forming a recess only in the second exterior plate 1b by etching, and the support portion 6 can be left as a non-etched portion. In the figure, the joint between the support portion 6 and the first exterior plate 1a or the second exterior plate 1b, or the joint between the support portions 6, is indicated by joint 7.
図8、図10~図14に示した熱反射板106~111について、反射体5については、図2~図7に示した熱反射板100~105と同様である。このとき、支柱部6の外側に形成された反射体5には貫通孔や凹凸などを設けずに支柱部6の外側にある該反射体の内周及び該反射体の周縁に囲まれる全面が反射面であることが好ましい。 The heat reflectors 106-111 shown in Figures 8 and 10-14 are similar to the heat reflectors 100-105 shown in Figures 2-7 in terms of the reflectors 5. In this case, it is preferable that the reflector 5 formed on the outside of the support 6 does not have through holes or irregularities, and that the inner periphery of the reflector outside the support 6 and the entire surface surrounded by the periphery of the reflector are reflective surfaces.
次に支柱部6の形状について説明する。本実施形態に係る熱反射板106~111では、支柱部6が、柱状又は筒状である形態を含む。支柱部6の主軸の横断面の形状は、円形、楕円形又は三角形以上の多角形であることが好ましい。三角形以上の多角形では正方形又は正六角形であることが好ましい。さらに、熱反射板は、図9に示すように、支柱部6を複数有し、支柱部6は筒状であり、かつ、各支柱部6は互いに筒壁の一部を共有した3次元空間充填構造を有することが好ましい。3次元空間充填構造とすることで接合強度を高めつつ、反射体の面積を広くとることが出来、さらに反射板そのものの強度を高めることが可能である。3次元空間充填構造は、ハニカム構造、矩形格子構造、方形格子構造又はひし形格子構造である形態を包含する。図9では、ハニカム構造の支柱部を有する熱反射板100を図示している。ハニカム構造は、六角筒形を隙間なく並べた構造、好ましくは正六角筒形を隙間なく並べた構造である。矩形格子構造は断面長方形の角筒形を隙間なく並べた構造である。方形格子構造は断面正方形の角筒形を隙間なく並べた構造である。ひし形格子構造は断面ひし形の角筒形を隙間なく並べた構造である。ここで、3次元空間充填構造の支柱部6の筒状の内側に反射体5を形成するときは、形成後の反射体5には貫通孔や凹凸などを設けずに支柱部6の筒状の内側にある該反射体の周縁に囲まれる全面が反射面であることが好ましい。 Next, the shape of the support 6 will be described. In the heat reflectors 106 to 111 according to this embodiment, the support 6 includes a form in which it is columnar or cylindrical. The cross-sectional shape of the main axis of the support 6 is preferably a circle, an ellipse, or a polygon with a triangle or more. In the case of a polygon with a triangle or more, it is preferably a square or a regular hexagon. Furthermore, as shown in FIG. 9, the heat reflector preferably has a plurality of support parts 6, the support parts 6 are cylindrical, and each support part 6 has a three-dimensional space-filling structure in which they share a part of the cylindrical wall with each other. By adopting a three-dimensional space-filling structure, it is possible to increase the bonding strength while widening the area of the reflector, and further increase the strength of the reflector itself. The three-dimensional space-filling structure includes a honeycomb structure, a rectangular lattice structure, a square lattice structure, or a rhombic lattice structure. FIG. 9 illustrates a heat reflector 100 having a support part of a honeycomb structure. The honeycomb structure is a structure in which hexagonal cylinders are arranged without gaps, preferably a structure in which regular hexagonal cylinders are arranged without gaps. The rectangular lattice structure is a structure in which angular tubular shapes with a rectangular cross section are arranged without gaps. The square lattice structure is a structure in which angular tubular shapes with a square cross section are arranged without gaps. The diamond lattice structure is a structure in which angular tubular shapes with a diamond cross section are arranged without gaps. Here, when forming the reflector 5 inside the cylindrical support part 6 of the three-dimensional space-filling structure, it is preferable that the entire surface surrounded by the periphery of the reflector inside the cylindrical support part 6 is a reflective surface without providing through holes or irregularities in the formed reflector 5.
本実施形態に係る熱反射板では、図20に示すように、第1外装板1a及び第2外装板1bの対向し合う面は互いに平坦面であり、反射体5は、第2外装板1b側の第1外装板1aの表面のうち周縁部同士の環状の接合部2の内側の領域に形成された薄膜であり、薄膜は、第1外装板1aの表面側から順に、下地膜と、反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、下地膜は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co又はNiからなるか、又は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co及びNiからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなり、反射膜は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなるか、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなり、下地膜と反射膜とが異なる組成を有していることが好ましい。なお、図20において、反射体5が積層膜である形態の図示は省略した。下地膜は、第1外装板の表面に堆積していることが好ましく、反射膜は下地膜の表面に堆積していることが好ましい。反射膜は第2外装板の表面に接触しているが、第2外装板の表面に形成されていない、すなわち堆積したものではないことが好ましい。このような構造とすることで、生産性に優れた熱反射板とすることができる。また、反射体を第2外装板により密着させることができ、干渉縞をより抑制することができる。積層膜の膜厚は10~500nmであることが好ましい。積層膜の膜厚を小さくすることで、キャビティ12を設けていなくても、第1外装板及び第2外装板の応力変形によって周縁部同士の環状の接合部を設けることができ、積層膜が板状外装内によって外周囲が完全に覆われることが可能となる。反射体5の金属又は合金の選定理由は、図2~図7に示した熱反射板100~105と同様である。 In the heat reflecting plate according to this embodiment, as shown in FIG. 20, the opposing surfaces of the first exterior plate 1a and the second exterior plate 1b are flat surfaces, and the reflector 5 is a thin film formed on the surface of the first exterior plate 1a on the second exterior plate 1b side in the inner area of the annular joint 2 between the peripheral portions. The thin film is a laminated film having, in order from the surface side of the first exterior plate 1a, a base film and a reflective film as a surface layer including a reflective surface. The base film is made of Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co or Ni, or Ta, Mo, Ti, Zr , Nb, Cr, W, Co and Ni, and the reflective film is made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu, or made of an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu, and it is preferable that the base film and the reflective film have different compositions. Note that in FIG. 20, the illustration of the form in which the reflector 5 is a laminated film is omitted. The base film is preferably deposited on the surface of the first exterior plate, and the reflective film is preferably deposited on the surface of the base film. It is preferable that the reflective film is in contact with the surface of the second exterior plate, but is not formed on the surface of the second exterior plate, i.e., is not deposited. Such a structure allows for a heat reflector with excellent productivity. In addition, the reflector can be attached to the second exterior plate, further suppressing interference fringes. The thickness of the laminated film is preferably 10 to 500 nm. By reducing the thickness of the laminated film, even if a cavity 12 is not provided, a ring-shaped joint can be formed between the peripheral portions due to stress deformation of the first exterior plate and the second exterior plate, and the laminated film can be completely covered by the plate-shaped exterior. The reason for selecting the metal or alloy for the reflector 5 is the same as for the heat reflectors 100 to 105 shown in Figures 2 to 7.
(反射体として形成した薄膜が所定の金属膜又は所定の金属を含む合金膜である形態1)
本実施形態に係る熱反射板では、キャビティを少なくとも第1外装板側に有し、第1外装板のキャビティ内の表面上に反射体として形成した薄膜を有し、薄膜は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜であることが好ましい。Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。本実施形態に係る熱反射板は、図2、図5、図8又は図12において、積層膜である反射体5をIr、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜に置換した構造を有する。また、図3、図6、図10又は図13の板状外装1のように、キャビティ12が、第1外装板1a側及び第2外装板1b側の両側にわたって設けられた形態であってもよい。この形態では、第1外装板1aの一方の表面に凹部が設けられており、第2外装板1bの一方の表面に凹部が設けられており、凹部同士が合わさるように、第1外装板1a及び第2外装板1bの合わせ板の構造とする。その結果、キャビティ12は、第1外装板1a及び第2外装板1bの対向し合う面の第1外装板1a側及び第2外装板1b側の両方に設けられる。なお、本実施形態に係る熱反射板の赤外線の入射方向は、上から下に向かう方向又は下から上に向かう方向のいずれでもよい。
(Mode 1) in which the thin film formed as the reflector is a specified metal film or an alloy film containing a specified metal)
The heat reflecting plate of this embodiment has a cavity at least on the first exterior plate side, and has a thin film formed as a reflector on the surface within the cavity of the first exterior plate, and the thin film is preferably a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu, or an alloy film containing 50 mass% or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu. When the thin film formed as a reflector is a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or an alloy film containing 50 mass % or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, the thin film formed as a reflector may be a single layer film. The heat reflector according to the present embodiment has a structure in which the reflector 5, which is a laminated film, in Fig. 2, Fig. 5, Fig. 8 or Fig. 12 is replaced with a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu, or an alloy film containing 50 mass% or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu. Also, as in the plate-shaped exterior 1 in Fig. 3, Fig. 6, Fig. 10 or Fig. 13, the cavity 12 may be provided on both sides of the first exterior plate 1a side and the second exterior plate 1b side. In this embodiment, a recess is provided on one surface of the first exterior plate 1a, a recess is provided on one surface of the second exterior plate 1b, and the first exterior plate 1a and the second exterior plate 1b are structured as a mating plate so that the recesses fit together. As a result, the cavity 12 is provided on both the first exterior plate 1a side and the second exterior plate 1b side of the opposing surfaces of the first exterior plate 1a and the second exterior plate 1b. Note that the incident direction of infrared rays on the heat reflecting plate according to this embodiment may be either from top to bottom or from bottom to top.
(反射体として形成した薄膜が所定の金属膜又は所定の金属を含む合金膜である形態2)
本実施形態に係る熱反射板では、第1外装板が平板であり、キャビティを第2外装板側に有し、第1外装板の表面上に反射体として形成した薄膜を有し、薄膜は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜であることが好ましい。Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。本実施形態に係る熱反射板は、図4、図7、図11又は図14において、積層膜である反射体5をIr、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜に置換した構造を有する。なお、本実施形態に係る熱反射板の赤外線の入射方向は、上から下に向かう方向又は下から上に向かう方向のいずれでもよい。
(Mode 2 in which the thin film formed as the reflector is a specified metal film or an alloy film containing a specified metal)
In the heat reflecting plate of this embodiment, the first exterior plate is a flat plate, has a cavity on the second exterior plate side, and has a thin film formed on the surface of the first exterior plate as a reflector, and the thin film is preferably a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu, or an alloy film containing 50 mass% or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu. When the thin film formed as a reflector is a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or an alloy film containing 50 mass % or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, the thin film formed as a reflector may be a single layer film. The heat reflector according to this embodiment has a structure in which the reflector 5, which is a laminated film, in Fig. 4, Fig. 7, Fig. 11 or Fig. 14 is replaced with a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu, or an alloy film containing 50 mass% or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu. The incident direction of infrared rays on the heat reflector according to this embodiment may be either from top to bottom or from bottom to top.
(反射体として形成した薄膜が所定の金属膜又は所定の金属を含む合金膜である形態3)
本実施形態に係る熱反射板では、第1外装板及び第2外装板の対向し合う面は互いに平坦面であり、反射体は、第2外装板側の第1外装板の表面のうち周縁部同士の環状の接合部の内側の領域に形成された薄膜であり、薄膜は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜であることが好ましい。Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。本実施形態に係る熱反射板は、図20において、反射体5をIr、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜に置換した構造を有する。なお、本実施形態に係る熱反射板の赤外線の入射方向は、上から下に向かう方向又は下から上に向かう方向のいずれでもよい。
(Mode 3) The thin film formed as the reflector is a predetermined metal film or an alloy film containing a predetermined metal.
In the heat reflecting plate of this embodiment, the opposing surfaces of the first and second exterior plates are flat surfaces, and the reflector is a thin film formed on the surface of the first exterior plate on the second exterior plate side, in the inner area of the annular joint between the peripheral portions, and the thin film is preferably a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu, or an alloy film containing 50 mass% or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu. When the thin film formed as a reflector is a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or an alloy film containing 50 mass % or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, the thin film formed as a reflector may be a single layer film. The heat reflector according to this embodiment has a structure in which the reflector 5 in Fig. 20 is replaced with a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or an alloy film containing 50 mass% or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu. The incident direction of infrared rays on the heat reflector according to this embodiment may be either from top to bottom or from bottom to top.
(反射体として形成した薄膜が所定の金属膜又は所定の金属を含む合金膜である形態4)
本実施形態に係る熱反射板では、キャビティを第1外装板側及び第2外装板側に有し、第1外装板のキャビティ内の表面上に反射体として形成した薄膜を有し、薄膜は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜であることが好ましい。Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。本実施形態に係る熱反射板は、図3、図6、図10又は図13において、積層膜である反射体5をIr、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜に置換した構造を有する。なお、本実施形態に係る熱反射板の赤外線の入射方向は、上から下に向かう方向又は下から上に向かう方向のいずれでもよい。
(Mode 4) The thin film formed as the reflector is a predetermined metal film or an alloy film containing a predetermined metal.
The heat reflecting plate of this embodiment has a cavity on the first exterior plate side and the second exterior plate side, and has a thin film formed as a reflector on the surface within the cavity of the first exterior plate, and the thin film is preferably a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu, or an alloy film containing 50 mass% or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu. When the thin film formed as a reflector is a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or an alloy film containing 50 mass % or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, the thin film formed as a reflector may be a single layer film. The heat reflector according to this embodiment has a structure in which the reflector 5, which is a laminated film, in Fig. 3, Fig. 6, Fig. 10 or Fig. 13 is replaced with a film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu, or an alloy film containing 50 mass% or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu. The incident direction of infrared rays on the heat reflector according to this embodiment may be either from top to bottom or from bottom to top.
形態1~4において、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜においてIr、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuの含有率は、それぞれ50質量%以上であることが好ましいが、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることがさらに好ましい。Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる膜か、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含む合金膜は、積層膜である反射体5と同様の膜厚で形成されることが好ましく、また、凹部の底面への薄膜の形成の面積比率は、積層膜である反射体5と同様の範囲で形成されることが好ましい。 In forms 1 to 4, in an alloy film containing 50% by mass or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, the content of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more. A film made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, or an alloy film containing 50 mass% or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu is preferably formed with a film thickness similar to that of the reflector 5, which is a laminated film, and the area ratio of the thin film formed on the bottom surface of the recess is preferably formed in the same range as that of the reflector 5, which is a laminated film.
本実施形態に係る熱反射板では、周縁部同士の接合部2は、表面活性化接合部であることが好ましい。さらに支柱部6を含む接合部7は表面活性化接合部であることが好ましい。比較的低温での接合が可能な為、反射膜に熱的、物理的ダメージが無く接合することが可能であり、また、内部を真空に保ったまま接合することで接合部における接合強度が高められており、熱反射板はより長寿命となり、また耐食性が高まり、炉内の汚染が抑制される。表面活性化接合部とは、接合し合う部位の少なくとも一方を表面活性化状態とした後、接合部位同士を、押圧をかけて合わせることにより原子レベルで表面組織を一体化して接合した部位をいう。接合し合う部位の両方を表面活性化状態とした後、接合部位同士を、押圧をかけて合わせることがより好ましい。板状外装同士の接合では、シリコン皮膜を製膜した後、表面活性化状態とし、その後、接合部位同士を、押圧をかけて合わせることとしてもよい。表面活性化接合部には、常温活性化接合部とプラズマ活性化接合部とがある。常温活性化接合部には、例えば、高速原子ビームを用いて表面活性化して接合した接合部、Si等の活性金属を用いてナノ密着層を形成して表面活性化して接合した接合部、イオンビームを用いて表面活性化して接合した接合部がある。プラズマ活性化接合部には、例えば、酸素プラズマを用いて表面活性化して接合した接合部、窒素プラズマを用いて表面活性化して接合した接合部がある。周縁部同士の接合部2を表面活性化接合部とすることで、接合部におけるリークを低減でき、例えば、キャビティ内を真空に保つことで高温時の内圧上昇による板状外装の破損を防ぐことができる。表面活性化接合部を形成する方法については、例えば、特許文献4~6を参照できる。 In the heat reflector according to this embodiment, the joint 2 between the peripheral portions is preferably a surface activated joint. Furthermore, the joint 7 including the support portion 6 is preferably a surface activated joint. Since the joint can be performed at a relatively low temperature, the joint can be performed without thermal or physical damage to the reflective film. In addition, by performing the joint while maintaining the inside in a vacuum, the joint strength at the joint is increased, the heat reflector has a longer life, the corrosion resistance is increased, and contamination inside the furnace is suppressed. The surface activated joint refers to a part where at least one of the parts to be joined is made surface activated, and then the joint parts are pressed together to integrate the surface structure at the atomic level and joined. It is more preferable to make both of the parts to be joined surface activated and then press the joint parts together. In the joint between plate-shaped exteriors, a silicon film may be formed, then the surface may be activated, and then the joint parts may be pressed together. There are room temperature activated joints and plasma activated joints. Room temperature activated bonding sections include, for example, bonding sections that are bonded by surface activation using a high-speed atomic beam, bonding sections that are bonded by forming a nano-adhesive layer using an active metal such as Si and surface activation, and bonding sections that are bonded by surface activation using an ion beam. Plasma activated bonding sections include, for example, bonding sections that are bonded by surface activation using oxygen plasma, and bonding sections that are bonded by surface activation using nitrogen plasma. By making the bonding section 2 between the peripheral parts a surface activated bonding section, leakage at the bonding section can be reduced, and for example, by maintaining the cavity in a vacuum, damage to the plate-shaped exterior due to an increase in internal pressure at high temperatures can be prevented. For methods of forming surface activated bonding sections, see, for example, Patent Documents 4 to 6.
本実施形態に係る熱反射板では、キャビティ12内の圧力は、大気圧未満の減圧となっていることが好ましい。キャビティ12内の圧力は、10-2Pa以下であることがより好ましい。熱処理時にキャビティ12の内圧が高まることを抑制することができ、炉内の汚染をより抑制することができる。また、高温時の反射膜の劣化を抑制できる。 In the heat reflector according to this embodiment, the pressure inside the cavity 12 is preferably reduced to less than atmospheric pressure. The pressure inside the cavity 12 is more preferably 10 −2 Pa or less. This can prevent the internal pressure of the cavity 12 from increasing during heat treatment, and can further prevent contamination inside the furnace. In addition, deterioration of the reflective film at high temperatures can be prevented.
(反射体が板である形態)
本実施形態に係る熱反射板112では、図15に示すように、反射体8が板であり、かつ、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなるか、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなることが好ましい。Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金としては、これらの元素のいずれか一種を最多質量にて含む合金であることが好ましく、より好ましくはIr、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含有する合金、さらに好ましくは60質量%以上含有する合金、最も好ましくは70質量%以上含有する合金であり、例えば、Ir‐Pt系合金、Ir‐Rh系合金又はPt‐Ru系合金である。キャビティ12内に反射体としての板が収容された状態となっており、板の腐食が生じにくい。さらに、周縁部同士の接合部に、板に起因する剥がす方向の応力がかかりにくい。板である反射体8は、凹部の底面の全面積に対して50~100%の面積で形成されていることが好ましく、80~100%の面積で形成されていることがより好ましい。反射体が板である形態においても、熱反射板112は、1mm2における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計が0.0004~0.0080(J/K)であり、好ましくは0.0023~0.0070(J/K)であり、より好ましくは0.0030~0.0060(J/K)である。
(Reflector is a plate)
In the heat reflecting plate 112 according to this embodiment, as shown in FIG. 15 , it is preferable that the reflector 8 is a plate and is made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu, or an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu. As the alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, it is preferable to use an alloy containing any one of these elements in the largest amount by mass, more preferably an alloy containing 50% by mass or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, even more preferably an alloy containing 60% by mass or more, and most preferably an alloy containing 70% by mass or more, such as an Ir-Pt alloy, an Ir-Rh alloy, or a Pt-Ru alloy. The plate as a reflector is accommodated in the cavity 12, and corrosion of the plate is unlikely to occur. Furthermore, the joint between the peripheral portions is unlikely to be subjected to stress in the peeling direction caused by the plate. The reflector 8, which is a plate, is preferably formed with an area of 50 to 100% of the total area of the bottom surface of the recess, and more preferably with an area of 80 to 100%. Even in the embodiment in which the reflector is a plate, the heat reflecting plate 112 has a total heat capacity in the thickness direction of the plate-like exterior and the reflector per 1 mm2 of 0.0004 to 0.0080 (J/K), preferably 0.0023 to 0.0070 (J/K), and more preferably 0.0030 to 0.0060 (J/K).
(反射体が箔である形態)
本実施形態に係る熱反射板では、反射体が箔であり、かつ、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなるか、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなることが好ましい(不図示)。Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金としては、これらの元素のいずれか一種を最多質量にて含む合金であることが好ましく、より好ましくはIr、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Au、Ag又はCuを50質量%以上含有する合金、より好ましくは60質量%以上含有する合金、最も好ましくは70質量%以上含有する合金であり、例えば、Ir‐Pt系合金、Ir‐Rh系合金又はPt‐Ru系合金である。図15において、反射体8が板である代わりに箔がキャビティ12内に収容された状態となっており、箔の腐食が生じにくい。さらに、周縁部同士の接合部に、箔に起因する剥がす方向の応力がかかりにくい。箔である反射体は、凹部の底面の全面積に対して50~100%の面積で形成されていることが好ましく、80~100%の面積で形成されていることがより好ましい。反射体が箔である形態においても、熱反射板112は、1mm2における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計が0.0004~0.0080(J/K)であり、好ましくは0.0023~0.0070(J/K)であり、より好ましくは0.0030~0.0060(J/K)である。
(Reflector is foil)
In the heat reflector of this embodiment, it is preferable that the reflector is a foil and is made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu, or is made of an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag or Cu (not shown). As the alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, it is preferable to use an alloy containing any one of these elements in the largest amount by mass, more preferably an alloy containing 50 mass% or more of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge, Au, Ag, or Cu, more preferably an alloy containing 60 mass% or more, and most preferably an alloy containing 70 mass% or more, such as an Ir-Pt alloy, an Ir-Rh alloy, or a Pt-Ru alloy. In FIG. 15, the reflector 8 is in a state where a foil is housed in the cavity 12 instead of a plate, and the foil is less likely to corrode. Furthermore, the joint between the peripheral portions is less likely to be subjected to stress in the peeling direction caused by the foil. The foil reflector is preferably formed with an area of 50 to 100% of the total area of the bottom surface of the recess, and more preferably with an area of 80 to 100%. Even in the embodiment in which the reflector is a foil, the heat reflector 112 has a total heat capacity in the thickness direction of the plate-like exterior and the reflector per 1 mm2 of 0.0004 to 0.0080 (J/K), preferably 0.0023 to 0.0070 (J/K), and more preferably 0.0030 to 0.0060 (J/K).
本実施形態に係る熱反射板では、反射体の厚さは0.01μm~5mmであることが好ましく、0.02μm~2mmであることがより好ましい。反射体による高い反射効率を保持しつつ、熱反射板の熱容量を小さくすることができる。反射体の厚さが0.01μm未満であると反射効率の保持が難しくなり、5mmを超えると反射体の熱量が大きくなりすぎる場合がある。そして、反射体が薄膜である場合、積層膜の膜厚は10nm以上1500nm以下であることが好ましく、20nm以上400nm以下であることがより好ましい。反射体が板である場合、板厚は0.5mm以上5.0mm以下であることが好ましく、0.5mm以上2.0mm以下であることがより好ましい。反射体が箔である場合、箔の厚さは3μm以上2.0mm以下であることが好ましく、8μm以上1.0mm以下であることがより好ましい。 In the heat reflector according to this embodiment, the thickness of the reflector is preferably 0.01 μm to 5 mm, and more preferably 0.02 μm to 2 mm. The heat capacity of the heat reflector can be reduced while maintaining the high reflection efficiency of the reflector. If the thickness of the reflector is less than 0.01 μm, it becomes difficult to maintain the reflection efficiency, and if it exceeds 5 mm, the heat amount of the reflector may become too large. If the reflector is a thin film, the thickness of the laminated film is preferably 10 nm to 1500 nm, and more preferably 20 nm to 400 nm. If the reflector is a plate, the plate thickness is preferably 0.5 mm to 5.0 mm, and more preferably 0.5 mm to 2.0 mm. If the reflector is a foil, the thickness of the foil is preferably 3 μm to 2.0 mm, and more preferably 8 μm to 1.0 mm.
本実施形態では、キャビティを有するとき、キャビティの高さ(図2では、上下方向の長さ)から反射体の厚さを差し引いた値、すなわちキャビティ内の高さ方向の隙間が200μm以下であることが好ましく、100μm以下であることがより好ましい。キャビティ内の高さ方向の隙間が200μmを超えると、大気圧による板状外装の変形が大きくなり、その結果、接合部付近に掛かる応力が大きくなり、結合部の割れが生じるおそれがある。 In this embodiment, when a cavity is present, the value obtained by subtracting the thickness of the reflector from the height of the cavity (the length in the vertical direction in FIG. 2), i.e., the heightwise gap within the cavity, is preferably 200 μm or less, and more preferably 100 μm or less. If the heightwise gap within the cavity exceeds 200 μm, the deformation of the plate-like exterior due to atmospheric pressure will become large, and as a result, the stress applied near the joint will become large, which may cause the joint to crack.
図2~図8、図10~図14においては、赤外線の入射方向は上から下に向かう方向である。図15においては、赤外線の入射方向は上から下に向かう方向又は下から上に向かう方向のいずれでもよい。なお、熱処理装置において、保温体は被加熱基板の温度を保温するために必要ではあるが、本実施形態に係る熱反射板のための保温体は必ずしも必要ではない。保温体がない場合、本実施形態に係る熱反射板は、熱処理温度までの昇温プロファイル、温度保持プロファイル、降温プロファイルを有する熱処理工程において、加熱・冷却の応答を遅らせることなく、所望の各プロファイルに対してズレを生じ難くし、また、熱処理1サイクルに要する時間を長引かせることがなく、結果として生産効率の低下を生じさせない。 In Figures 2 to 8 and Figures 10 to 14, the infrared rays are incident from top to bottom. In Figure 15, the infrared rays may be incident from top to bottom or bottom to top. In a heat treatment device, a heat retainer is necessary to maintain the temperature of the substrate to be heated, but a heat retainer for the heat reflector of this embodiment is not necessarily required. In the absence of a heat retainer, the heat reflector of this embodiment does not delay the heating and cooling response in a heat treatment process having a temperature rise profile to the heat treatment temperature, a temperature maintenance profile, and a temperature drop profile, and makes it difficult for deviations to occur from each desired profile, and also does not prolong the time required for one heat treatment cycle, resulting in no decrease in production efficiency.
以下、実施例を示しながら本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention should not be construed as being limited to these examples.
(比較例1)
まず、外周300mm、厚み4.0mmの不透明石英を準備した。次に、紫外可視分光光度計((株))島津製作所製 型式:UV-3100PC)を用いて不透明石英の反射率を測定した。測定した反射率の結果を図21示す。1000℃のときに本比較例における不透明石英では2000nm以上の波長において5%以下の反射率を有することが確認できた。このとき、比較例1における熱反射板全体の厚さは4.0000mm、反射面積率は100.00%であった。次に、前記不透明石英の1mm2における板厚外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計を算出したところ、0.0092(J/K)であった。
(Comparative Example 1)
First, an opaque quartz with a circumference of 300 mm and a thickness of 4.0 mm was prepared. Next, the reflectance of the opaque quartz was measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (Shimadzu Corporation, model: UV-3100PC). The measured reflectance results are shown in FIG. 21. It was confirmed that the opaque quartz in this comparative example had a reflectance of 5% or less at wavelengths of 2000 nm or more at 1000°C. At this time, the total thickness of the heat reflector in Comparative Example 1 was 4.0000 mm, and the reflection area ratio was 100.00%. Next, the total heat capacity of the plate thickness exterior and the reflector in the thickness direction in 1 mm2 of the opaque quartz was calculated to be 0.0092 (J/K).
(実施例1)
(反射体が積層膜である形態)
図2に示した熱反射板を作製する。まず、外周300mm、厚み1.2mmの板状外装2枚を準備し、それぞれ第1外装板、第2外装板とした。次に、第1外装板の外周から幅10mmを第2外装板との接合部として残し、それ以外の箇所についてはエッチングを行い、深さ1μmのキャビティのための凹部を設けた。次に、第1外装板の凹部の底面に下地膜としてTaをスパッタリング法によって50nm成膜し、下地膜の上に反射膜としてIrをスパッタリング法によって150nm成膜し、反射体を形成した。次に、紫外可視分光光度計((株)島津製作所製 型式:UV-3100PC)を用いて反射体の反射率を測定した。測定した反射率の結果を図16に示す。測定は、反射体の表面に測定のための光を直接当てて行った。また、(数1)を用いて1000℃における物質が放射する黒体放射の波長と放射量の関係を算出した。算出結果を図17に示す。
(An embodiment in which the reflector is a laminated film)
The heat reflector shown in FIG. 2 is manufactured. First, two plate-shaped exterior plates with an outer circumference of 300 mm and a thickness of 1.2 mm are prepared, and are designated as the first exterior plate and the second exterior plate, respectively. Next, a width of 10 mm from the outer circumference of the first exterior plate is left as a joint with the second exterior plate, and the other parts are etched to provide a recess for a cavity with a depth of 1 μm. Next, a Ta film of 50 nm is formed by sputtering on the bottom surface of the recess of the first exterior plate as a base film, and a Ir film of 150 nm is formed by sputtering on the base film as a reflective film to form a reflector. Next, the reflectance of the reflector is measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, model: UV-3100PC). The measured reflectance is shown in FIG. 16. The measurement was performed by directly applying light for measurement to the surface of the reflector. In addition, the relationship between the wavelength and the radiation amount of blackbody radiation emitted by a material at 1000° C. is calculated using (Equation 1). The calculation result is shown in FIG. 17.
(実施例2)
(反射体が積層膜である形態)
まず、外周300mm、厚み1.2mmの板状外装2枚を準備し、それぞれ第1外装板、第2外装板とした。次に、第1外装板の外周から幅5mm分を第2外装板との接合部としてマスキングした。次に、マスキングした第1外装板の面に下地膜としてTaをスパッタリング法によって50nm成膜し、下地膜の上に反射膜としてIrをスパッタリング法によって150nm成膜し、反射体を形成した。次に、マスキングを除去した。反射体は実施例1の反射体と同じであり、図16に示した反射特性と同じ特性を有していた。次に、反射体を形成した平板状の第1外装板と平板状の第2外装板を接合するために、真空度10-2Pa以下の真空中で、高速原子ビームを第1外装板の接合部に照射して表面活性化し、第1外装板に第2外装板を押し付けることで熱反射板を作製した。このとき、実施例2における熱反射板全体の厚さは2.4002mm、反射面積率は96.67%であった。熱反射板を作製後、1mm2における板厚外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計を算出したところ、0.0055(J/K)であった。熱反射板を1000℃まで昇温する際の必要な熱量は熱容量に比例するため、実施例2の熱反射板は、比較例1の不透明石英より熱反射性が高いとともに電力消費量を40.22%削減することができた。
Example 2
(An embodiment in which the reflector is a laminated film)
First, two plate-shaped exteriors with an outer circumference of 300 mm and a thickness of 1.2 mm were prepared, and were designated as the first exterior plate and the second exterior plate, respectively. Next, a width of 5 mm from the outer circumference of the first exterior plate was masked as a joint with the second exterior plate. Next, a 50 nm thick Ta film was formed on the masked surface of the first exterior plate by sputtering as a base film, and a 150 nm thick Ir film was formed on the base film by sputtering as a reflective film to form a reflector. Next, the masking was removed. The reflector was the same as the reflector in Example 1, and had the same reflection characteristics as those shown in FIG. 16. Next, in order to join the flat first exterior plate on which the reflector was formed and the flat second exterior plate, a high-speed atomic beam was irradiated to the joint of the first exterior plate in a vacuum of a vacuum degree of 10 -2 Pa or less to activate the surface, and the second exterior plate was pressed against the first exterior plate to produce a heat reflector. At this time, the thickness of the entire heat reflector in Example 2 was 2.4002 mm, and the reflection area ratio was 96.67%. After preparing the heat reflector, the total heat capacity of the plate thickness exterior and the reflector in the thickness direction per 1 mm2 was calculated to be 0.0055 (J/K). Since the amount of heat required to heat the heat reflector to 1000°C is proportional to the heat capacity, the heat reflector of Example 2 has higher heat reflectivity than the opaque quartz of Comparative Example 1 and can reduce power consumption by 40.22%.
(実施例3)
(反射体が積層膜である形態)
まず、外周300mm、厚み1.2mmの板状外装2枚を準備し、それぞれ第1外装板、第2外装板とした。次に、第1外装板の外周から幅5mm分を第2外装板との接合部としてマスキングした。次に、マスキングした第1外装板の面に下地膜としてTaをスパッタリング法によって50nm成膜し、前記下地膜の上に反射膜としてIrをスパッタリング法によって150nm成膜し、反射体を形成した。次に、マスキングを除去した。反射体は実施例1の反射体と同じであり、図16に示した反射特性と同じ特性を有していた。次に、反射体を形成した平板状の第1外装板と平板状の第2外装板を接合するために、酸素プラズマを第1外装板の接合部に接触させて表面活性化し、第1外装板に第2外装板を押し付けることで熱反射板を作製した。このとき、実施例3における熱反射板全体の厚さは2.4002mm、反射面積率は96.67%であった。熱反射板を作製後、1mm2における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計を算出したところ、0.0055(J/K)であった。熱反射板を1000℃まで昇温する際の必要な熱量は熱容量に比例するため、実施例3の熱反射板は、比較例1の不透明石英より熱反射性が高いとともに電力消費量を40.22%削減することができた。
Example 3
(An embodiment in which the reflector is a laminated film)
First, two plate-shaped exteriors with an outer circumference of 300 mm and a thickness of 1.2 mm were prepared, and were designated as the first exterior plate and the second exterior plate, respectively. Next, a width of 5 mm from the outer circumference of the first exterior plate was masked as a joint with the second exterior plate. Next, a 50 nm thick Ta film was formed on the masked surface of the first exterior plate by sputtering as a base film, and a 150 nm thick Ir film was formed on the base film by sputtering as a reflective film to form a reflector. Next, the masking was removed. The reflector was the same as the reflector in Example 1, and had the same characteristics as the reflection characteristics shown in FIG. 16. Next, in order to bond the flat first exterior plate on which the reflector was formed and the flat second exterior plate, oxygen plasma was brought into contact with the joint of the first exterior plate to activate the surface, and the second exterior plate was pressed against the first exterior plate to produce a heat reflector. At this time, the thickness of the entire heat reflector in Example 3 was 2.4002 mm, and the reflection area ratio was 96.67%. After preparing the heat reflector, the total heat capacity of the plate-shaped exterior and the reflector in the thickness direction per 1 mm2 was calculated to be 0.0055 (J/K). Since the amount of heat required to heat the heat reflector up to 1000°C is proportional to the heat capacity, the heat reflector of Example 3 has higher heat reflectivity than the opaque quartz of Comparative Example 1 and can reduce power consumption by 40.22%.
(実施例4)
(反射体が積層膜であり、ハニカム形状の支柱部がある形態)
図12に示した熱反射板を作製する。まず、外周300mm、厚み1.2mmの板状外装2枚を準備し、それぞれ第1外装板、第2外装板とした。次に、第1外装板の外周から幅10mm分をマスキングし、その後、それ以外の箇所で、正六角形の幅10mm(1辺の長さは5.77mm)、壁柱厚み0.3mmのハニカム形状の支柱部に相当する箇所にマスキングをした後、エッチングを行い、深さ1μmのキャビティのための凹部を設けた。次に、マスキングした第1外装板の凹部の底面に下地膜としてTaをスパッタリング法によって50nm成膜し、下地膜の上に反射膜としてIrをスパッタリング法によって150nm成膜し、反射体を形成した。次に、マスキングを除去した。本実施例の反射体は実施例1の反射体に対してハニカム構造を持たせたものである。図16に示した反射率は、全面が反射膜である形態の値を示しているところ、本実施例のハニカム構造を有する反射膜は、全面に対して反射膜部分の面積比率が94.34%であるため、本実施例の反射特性は図16に示す反射率に対して、0.9434を乗じた反射率を有するものと考えられる。次に、反射体を形成した第1外装板と平板状の第2外装板を接合するために、真空度10-2Pa以下の真空中で、高速原子ビームを第1外装板の接合部2及び支柱部に照射して表面活性化し、第1外装板に第2外装板を押し付けることで接合し、熱反射板を作製した。このとき、実施例4における熱反射板全体の厚さは2.4000mm、反射面積率は88.05%であった。熱反射板を作製後、1mm2における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計を算出したところ、0.0055(J/K)であった。熱反射板を1000℃まで昇温する際の必要な熱量は熱容量に比例するため、実施例4の熱反射板は、比較例1の不透明石英より熱反射性が高いとともに電力消費量を40.22%削減することができた。
Example 4
(The reflector is a laminated film and has honeycomb-shaped support sections.)
The heat reflector shown in FIG. 12 is produced. First, two plate-shaped exteriors with an outer circumference of 300 mm and a thickness of 1.2 mm are prepared, and are respectively used as the first exterior plate and the second exterior plate. Next, a width of 10 mm is masked from the outer circumference of the first exterior plate, and then, in other places, masking is performed on the places corresponding to the honeycomb-shaped support part with a width of 10 mm (the length of one side is 5.77 mm) and a wall column thickness of 0.3 mm, and then etching is performed to provide a recess for a cavity with a depth of 1 μm. Next, a Ta film of 50 nm is formed by sputtering on the bottom surface of the masked recess of the first exterior plate as a base film, and a Ir film of 150 nm is formed by sputtering on the base film as a reflective film to form a reflector. Next, the masking is removed. The reflector of this embodiment is the reflector of Example 1 with a honeycomb structure. The reflectance shown in FIG. 16 indicates the value of the form in which the entire surface is a reflecting film, and since the reflecting film having a honeycomb structure of this embodiment has an area ratio of the reflecting film portion to the entire surface of 94.34%, the reflection characteristic of this embodiment is considered to have a reflectance multiplied by 0.9434 with respect to the reflectance shown in FIG. 16. Next, in order to bond the first exterior plate on which the reflector is formed and the flat second exterior plate, a fast atomic beam is irradiated to the joint portion 2 and the support portion of the first exterior plate in a vacuum of 10 -2 Pa or less to activate the surface, and the second exterior plate is pressed against the first exterior plate to bond them, thereby producing a heat reflecting plate. At this time, the total thickness of the heat reflecting plate in Example 4 was 2.4000 mm, and the reflection area ratio was 88.05%. After producing the heat reflecting plate, the total heat capacity of the plate-shaped exterior and the reflector in the thickness direction per 1 mm 2 was calculated to be 0.0055 (J/K). Since the amount of heat required to heat the heat reflector to 1000°C is proportional to the heat capacity, the heat reflector of Example 4 has higher heat reflectivity than the opaque quartz of Comparative Example 1 and was able to reduce power consumption by 40.22%.
(実施例5)
(反射体がPt箔である形態)
図15に示した熱反射板を作製する。まず、外周300mm、厚み1.2mmの板状外装2枚を準備し、それぞれ第1外装板、第2外装板とした。次に、第1外装板の外周から幅7mmを第2外装板との接合部として残し、それ以外の箇所については切削加工を行い、深さ0.2mmのキャビティのための凹部を設けた。次に、第1外装板の凹部の底面に、外周284mm、厚み100μmのPt箔を配置し、反射体を形成した。次に、紫外可視分光光度計((株)島津製作所製 型式:UV-3100PC)を用いて前記反射体の反射率を測定した。測定した反射率を図18に示す。測定は、反射体の表面に測定のための光を直接当てて行った。図18の結果、1000℃のときに本実施例における反射体では2000nm以上の波長において80%以上の反射率を有することが確認できた。次に、反射体を配置した第1外装板と平板状の第2外装板を接合するために、真空度10-2Pa以下の真空中で、高速原子ビームを第1外装板の接合部に照射して表面活性化し、第1外装板に第2外装板を押し付けることで接合し、熱反射板を作製した。このとき、実施例5における熱反射板全体の厚さは2.4000mm、反射面積率は95.33%であった。熱反射板を作製後、1mm2における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計を算出したところ、0.0056(J/K)であった。熱反射板を1000℃まで昇温する際の必要な熱量は熱容量に比例するため、実施例5の熱反射板は、比較例1の不透明石英より熱反射性が高いとともに電力消費量を39.13%削減することができた。
Example 5
(An embodiment in which the reflector is Pt foil)
The heat reflector shown in FIG. 15 is prepared. First, two plate-shaped exterior plates with an outer circumference of 300 mm and a thickness of 1.2 mm are prepared, and are respectively used as the first exterior plate and the second exterior plate. Next, a width of 7 mm from the outer circumference of the first exterior plate is left as a joint with the second exterior plate, and the other parts are cut to provide a recess for a cavity with a depth of 0.2 mm. Next, a Pt foil with an outer circumference of 284 mm and a thickness of 100 μm is placed on the bottom surface of the recess of the first exterior plate to form a reflector. Next, the reflectance of the reflector is measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, model: UV-3100PC). The measured reflectance is shown in FIG. 18. The measurement was performed by directly applying light for measurement to the surface of the reflector. As a result of FIG. 18, it was confirmed that the reflector in this embodiment has a reflectance of 80% or more at wavelengths of 2000 nm or more at 1000° C. Next, in order to bond the first exterior plate on which the reflector is arranged to the flat second exterior plate, a high-speed atomic beam is irradiated to the joint of the first exterior plate in a vacuum of 10-2 Pa or less to activate the surface, and the second exterior plate is pressed against the first exterior plate to bond them, thereby producing a heat reflector. At this time, the total thickness of the heat reflector in Example 5 was 2.4000 mm, and the reflection area ratio was 95.33%. After producing the heat reflector, the total heat capacity of the plate-shaped exterior and the reflector in the thickness direction per 1 mm2 was calculated to be 0.0056 (J/K). Since the amount of heat required to heat the heat reflector to 1000°C is proportional to the heat capacity, the heat reflector of Example 5 has higher heat reflectivity than the opaque quartz of Comparative Example 1, and can reduce power consumption by 39.13%.
(実施例6)
(反射体がMo膜である形態)
まず、外周300mm、厚み1.2mmの板状外装2枚を準備し、それぞれ第1外装板、第2外装板とした。次に、第1外装板の外周から幅5mm分を第2外装板との接合部としてマスキングした。次に、マスキングした第1外装板の面に反射体としてMoをスパッタリング法によって200nm成膜した。次に、マスキングを除去した。次に、紫外可視分光光度計((株))島津製作所製 型式:UV-3100PC)を用いて反射体の反射率を測定した。測定した反射率の結果を図19に示す。測定は、反射体の表面に測定のための光を直接当てて行った。また、図19の結果、1000℃のときに本実施例における反射体では2000nm以上の波長において80%以上の反射率を有することが確認できた。次に、反射体を形成した第1外装板と平板状の第2外装板を接合するために、真空度10‐2Pa以下の真空中で、高速原子ビームを第1外装板の接合部に照射して表面活性化し、第1外装板に第2外装板を押し付けることで熱反射板を作製した。このとき、実施例6における熱反射板全体の厚さは2.4002mm、反射面積率は96.67%であった。熱反射板を作製後、1mm2における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計を算出したところ、0.0055(J/K)であった。熱反射板を1000℃まで昇温する際の必要な熱量は熱容量に比例するため、実施例6の熱反射板は、比較例1の不透明石英より熱反射性が高いとともに電力消費量を40.22%削減することができた。
Example 6
(Reflector is Mo film)
First, two plate-shaped exteriors with an outer circumference of 300 mm and a thickness of 1.2 mm were prepared, and were designated as the first exterior plate and the second exterior plate, respectively. Next, a 5 mm width from the outer circumference of the first exterior plate was masked as a joint with the second exterior plate. Next, a 200 nm Mo film was formed as a reflector on the masked surface of the first exterior plate by sputtering. Next, the masking was removed. Next, the reflectance of the reflector was measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, model: UV-3100PC). The measured reflectance results are shown in FIG. 19. The measurement was performed by directly applying light for measurement to the surface of the reflector. In addition, as a result of FIG. 19, it was confirmed that the reflector in this embodiment had a reflectance of 80% or more at wavelengths of 2000 nm or more at 1000° C. Next, in order to bond the first exterior plate on which the reflector was formed to the flat second exterior plate, a high-speed atomic beam was irradiated to the joint of the first exterior plate in a vacuum of 10-2 Pa or less to activate the surface, and the second exterior plate was pressed against the first exterior plate to produce a heat reflector. At this time, the total thickness of the heat reflector in Example 6 was 2.4002 mm, and the reflection area ratio was 96.67%. After the heat reflector was produced, the total heat capacity of the plate-shaped exterior and the reflector in the thickness direction per 1 mm2 was calculated to be 0.0055 (J/K). Since the amount of heat required to heat the heat reflector to 1000°C is proportional to the heat capacity, the heat reflector of Example 6 has higher heat reflectivity than the opaque quartz of Comparative Example 1, and can reduce power consumption by 40.22%.
(実施例7)
(反射体がMo膜、かつ石英板厚みが1.7mmである形態)
まず、外周300mm、厚み1.7mmの板状外装2枚を準備し、それぞれ第1外装板、第2外装板とした。次に、第1外装板の外周から幅5mm分を第2外装板との接合部としてマスキングした。次に、マスキングした第1外装板の面に反射体としてMoをスパッタリング法によって200nm成膜した。次に、マスキングを除去した。反射体は実施例6の反射体と同じであり、図19に示した反射特性と同じ特性を有していた。次に、反射体を形成した第1外装板と平板状の第2外装板を接合するために、真空度10‐2Pa以下の真空中で、高速原子ビームを第1外装板の接合部に照射して表面活性化し、第1外装板に第2外装板を押し付けることで熱反射板を作製した。このとき、実施例7における熱反射板全体の厚さは3.4002mm、反射面積率は96.67%であった。熱反射板を作製後、1mm2における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計を算出したところ、0.0079(J/K)であった。熱反射板を1000℃まで昇温する際の必要な熱量は熱容量に比例するため、実施例7の熱反射板は、比較例1の不透明石英より熱反射性が高いとともに電力消費量を14.13%削減することができた。
(Example 7)
(Reflector is Mo film, and quartz plate is 1.7 mm thick)
First, two plate-shaped exteriors with an outer circumference of 300 mm and a thickness of 1.7 mm were prepared, and were designated as the first exterior plate and the second exterior plate, respectively. Next, a width of 5 mm from the outer circumference of the first exterior plate was masked as a joint with the second exterior plate. Next, a 200 nm Mo film was formed as a reflector on the masked surface of the first exterior plate by sputtering. Next, the masking was removed. The reflector was the same as the reflector in Example 6, and had the same reflection characteristics as those shown in FIG. 19. Next, in order to join the first exterior plate on which the reflector was formed and the flat second exterior plate, a high-speed atomic beam was irradiated to the joint of the first exterior plate in a vacuum of a vacuum degree of 10 −2 Pa or less to activate the surface, and the second exterior plate was pressed against the first exterior plate to produce a heat reflector. At this time, the thickness of the entire heat reflector in Example 7 was 3.4002 mm, and the reflection area ratio was 96.67%. After preparing the heat reflector, the total heat capacity of the plate-shaped exterior and the reflector in the thickness direction per 1 mm2 was calculated to be 0.0079 (J/K). Since the amount of heat required to heat the heat reflector to 1000°C is proportional to the heat capacity, the heat reflector of Example 7 has higher heat reflectivity than the opaque quartz of Comparative Example 1 and was able to reduce power consumption by 14.13%.
(実施例8)
(反射体がMo膜、かつ石英板厚みが0.5mmである形態)
まず、外周100mm、厚み0.5mmの板状外装2枚を準備し、それぞれ第1外装板、第2外装板とした。次に、第1外装板の外周から幅5mm分を第2外装板との接合部としてマスキングした。次に、マスキングした第1外装板の面に反射体としてMoをスパッタリング法によって200nm成膜した。次に、マスキングを除去した。反射体は実施例6の反射体と同じであり、図19に示した反射特性と同じ特性を有していた。次に、反射体を形成した第1外装板と平板状の第2外装板を接合するために、真空度10‐2Pa以下の真空中で、高速原子ビームを第1外装板の接合部に照射して表面活性化し、第1外装板に第2外装板を押し付けることで熱反射板を作製した。このとき、実施例8における熱反射板全体の厚さは1.0002mm、反射面積率は90.00%であった。熱反射板を作製後、1mm2における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計を算出したところ、0.0023(J/K)であった。熱反射板を1000℃まで昇温する際の必要な熱量は熱容量に比例するため、実施例8の熱反射板は、比較例1の不透明石英より熱反射性が高いとともに電力消費量を75.00%削減することができた。
(Example 8)
(Reflector is Mo film, and quartz plate is 0.5 mm thick)
First, two plate-shaped exteriors with an outer circumference of 100 mm and a thickness of 0.5 mm were prepared, and were respectively used as the first exterior plate and the second exterior plate. Next, a width of 5 mm from the outer circumference of the first exterior plate was masked as a joint with the second exterior plate. Next, a 200 nm Mo film was formed as a reflector on the masked surface of the first exterior plate by sputtering. Next, the masking was removed. The reflector was the same as the reflector in Example 6, and had the same reflection characteristics as those shown in FIG. 19. Next, in order to join the first exterior plate on which the reflector was formed and the flat second exterior plate, a high-speed atomic beam was irradiated to the joint of the first exterior plate in a vacuum of 10 −2 Pa or less to activate the surface, and the second exterior plate was pressed against the first exterior plate to produce a heat reflector. At this time, the thickness of the entire heat reflector in Example 8 was 1.0002 mm, and the reflection area ratio was 90.00%. After preparing the heat reflector, the total heat capacity of the plate-shaped exterior and the reflector in the thickness direction per 1 mm2 was calculated to be 0.0023 (J/K). Since the amount of heat required to heat the heat reflector to 1000°C is proportional to the heat capacity, the heat reflector of Example 8 has higher heat reflectivity than the opaque quartz of Comparative Example 1 and was able to reduce power consumption by 75.00%.
100~112 熱反射板
1 板状外装
1a 第1外装板
1b 第2外装板
2 周縁部同士の接合部
3 下地膜
4 反射膜
5 反射体
6 支柱部
7 支柱部を含む接合部
8 反射体
11 土手部
12 キャビティ
Reference Signs List 100 to 112 Heat reflecting plate 1 Plate-like exterior 1a First exterior plate 1b Second exterior plate 2 Joint between peripheral portions 3 Base film 4 Reflecting film 5 Reflector 6 Support portion 7 Joint including support portion 8 Reflector 11 Bank portion 12 Cavity
Claims (9)
該板状外装の内部に配置されて該板状外装によって外周囲が完全に覆われてなり、かつ、該板状外装の一方の表面に入射した赤外線を反射する反射体と、を有する熱反射板であって、
前記板状外装は、平板状の第1外装板の平坦面と平板状の第2外装板の平坦面とが対向して配置されて周縁部同士が周縁に沿って環状に連続して接合された接合部を有する合わせ板の構造を有し、
前記反射体は、前記第1外装板の平坦面のうち前記周縁部同士の環状の接合部の内側の領域に形成された薄膜であり、
前記第1外装板及び前記第2外装板の外側板面は全面にわたって平坦面であり、
前記薄膜の周縁に囲まれる全面が反射面であり、かつ、
前記反射体は、薄膜、板又は箔であり、
前記熱反射板は、1mm2における板状外装及び反射体の厚さ方向の熱容量の合計が0.0004~0.0080(J/K)であることを特徴とする熱反射板。 A plate-shaped exterior;
a heat reflector including: a reflector disposed inside the plate-shaped exterior, the outer periphery of which is completely covered by the plate-shaped exterior, and which reflects infrared rays incident on one surface of the plate-shaped exterior,
The plate-like exterior has a laminated plate structure having a joint in which a flat surface of a flat first exterior plate and a flat surface of a flat second exterior plate are arranged opposite each other and the peripheral portions are continuously joined in a ring shape along the peripheral portions,
the reflector is a thin film formed on an inner region of the annular joint between the peripheral portions of the flat surface of the first exterior plate,
The outer plate surfaces of the first exterior plate and the second exterior plate are flat surfaces over their entire surfaces,
The entire surface surrounded by the periphery of the thin film is a reflective surface, and
The reflector is a thin film, a plate, or a foil;
The heat reflector is characterized in that the total heat capacity of the plate-like exterior and the reflector in the thickness direction per 1 mm2 is 0.0004 to 0.0080 (J/K).
前記下地膜は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co又はNiからなるか、又は、Ta、Mo、Ti、Zr、Nb、Cr、W、Co及びNiからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなり、
前記反射膜は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Ag又はCuからなるか、又は、Ir、Pt、Rh、Ru、Re、Hf、Mo、Al、Mg、Co、Ni、Fe、Sn、Ge、Ag又はCuからなる群から選ばれる少なくともいずれか1種を含む合金からなり、
前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることを特徴とする請求項1に記載の熱反射板。 the thin film is a laminated film having, in order from the front surface side of the first exterior plate, a base film and a reflective film as a surface layer including the reflective surface;
The undercoat film is made of Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co, or Ni, or is made of an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ta, Mo, Ti, Zr, Nb, Cr, W, Co, and Ni,
the reflective film is made of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge , Ag, or Cu, or is made of an alloy containing at least one selected from the group consisting of Ir, Pt, Rh, Ru, Re, Hf, Mo, Al, Mg, Co, Ni, Fe, Sn, Ge , Ag , or Cu;
2. The heat reflector according to claim 1, wherein the undercoat film and the reflective film have different compositions.
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