(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空熱処理炉内の特定ガス分圧に基づいて真空熱処理を管理することを特徴とする真空熱処理炉。
【請求項２】
真空熱処理炉にガス分析器を設け、ガス全圧または特定ガス分圧が設定圧力に到達したら真空熱処理を終了することを特徴とする真空熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空熱処理炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
真空熱処理炉は、炉内にワークを投入し、炉内を真空にし、決められた熱処理温度・熱処理時間でワークを処理し、ワークに付着したガス等を除去している。真空熱処理炉の管理はワーク熱処理目的のガス抜きが行われたかの確認ではなく、予め設定された熱処理温度・熱処理時間で行なっている。多くの実験をし、真空熱処理後のワークの特性等を確認し、真空熱処理条件（主に、熱処理温度と熱処理時間）を決めている。温度に関してはワークにより上限が決まるので容易に決まるが、熱処理時間は変動要因が多いので容易には決まらない。
【０００３】
図１は、真空熱処理炉の斜視図である。真空熱処理炉１は、真空脱ガス炉２とロ−タリ−ポンプ（以下ＲＰとする）３と真空脱ガス炉２とＲＰ３をつなぐホ−ス４で構成されいている。
【０００４】
図２は、真空熱処理炉１、真空脱ガス炉２の扉５を開いた時の斜視図である。真空脱ガス炉２内にワークを投入し、扉５を閉めＲＰ３によって真空脱ガス炉２内の真空引きを始める。また、真空引きを行いながら真空脱ガス炉２内の加熱ヒ−タ−６によって真空脱ガス炉２内のワークの加熱を行う。
【０００５】
図３は、ワークの真空熱処理における真空脱ガス炉２内の圧力と炉内温度推移を示したグラフであり、（Ａ）は炉内温度と時間、（Ｂ）は炉内圧力と時間の推移グラフである。真空脱ガス炉２内の温度は、Ｔ１ポイントで加熱が開始され、Ｔ２までは温度が上昇しＴ２ポイントからＴ３ポイントまでは、一定の温度で維持する管理温度である。Ｔ３で加熱を終了すると温度は次第に低下する。真空脱ガス炉２内の圧力は、Ｐ２ポイントまでは、容易に圧力が下がるがＰ２ポイント以降は、圧力が下がらない。これはＲＰ３の排気能力と真空脱ガス炉２内のガス発生量が拮抗した為であり、到達圧力に近い状態である。Ｔ３で加熱が終了するとガス発生が少なくなるので圧力はＰ３から徐々に低下する。（Ｂ）で点線で示す曲線は加熱によるガス発生量が多いかＲＰの排気能力が小さい場合であり、圧力Ｐ２への到達時間がＴ２からＴ２’まで遅れることを示している。（図３には、加熱温度プログラムの一例を示しているが、真空熱処理炉やワークおよび真空熱処理の目的により加熱温度プログラムが変わるのは言うまでもない。）
【０００６】
前記のような真空熱処理をするワークの例として水晶振動子を取り上げて説明する。水晶振動子は真空封止する前に長時間の真空熱処理を行なっている。真空熱処理を行なう理由として、水晶振動子は水晶片を真空容器内に保持することで電気特性を良好に維持することができるが、真空容器内でのガス発生等により真空容器内の圧力が上昇すると電気特性が劣化することが知られている。そのため、真空容器を形成する封止管や気密端子および真空容器内に保持される水晶片の表面に付着しているガス発生要因を除去するために、封止する前に真空熱処理が行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ワークへのガス等の吸着量のバラツキにより、真空熱処理の必要時間が変化するので、ガス抜き不足、過剰ガス抜きを防ぐため、真空熱処理時間はバラツキを考慮した最長時間に設定している。この管理方法ではワークの真空熱処理が不十分であると、ワークからのガス発生により、前記水晶振動子の例のように製品特性等に悪影響を与える。真空熱処理を過剰に行うと、（真空熱処理時間が長く設定されるため）生産性が落ちる。そのため、多くの真空熱処理炉を必要とし、設備費用がかかると同時に広い設置場所を必要とした。また、真空熱処理に多くのエネルギーを必要とした。
【０００８】
ワークの投入量が変化すると必要加熱時間や熱処理時間が変化するはずであるが、ワークが少量であるにもかかわらずその都度の条件出しは困難であり、全て設定された最長時間で管理することとなり、前記問題点を抱えたままになっていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
真空熱処理炉内のガス全圧または特定ガス分圧により真空熱処理を管理する。真空熱処理炉内の全圧又はある特定ガス分圧が予め設定した設定値より低くなったら真空熱処理が終了したと判断する。すなわち、真空熱処理炉にガス圧測定器を設置し、真空熱処理中に真空熱処理炉内のガス全圧又は特定ガスの分圧を測定することにより真空熱処理を管理する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図４は本発明の一実施形態である真空熱処理炉内の、ガス全圧と各ガス種の分圧およびワーク加熱温度・加熱時間との推移を示したトレンドグラフであり、（Ａ）は圧力と時間、（Ｂ）は温度と時間の推移を示すグラフである。
【００１１】
図４（Ａ）において、ＴＰは全ガス圧、Ｈ２Ｏは水分によるガス圧、ＣＯ２  は二酸化炭素によるガス圧、Ｏ２  は酸素によるガス圧である。真空熱処理炉内の圧力は、加熱が始まる加熱温度Ｔ１ポイントからＴ２ポイントまでワークの加熱により各ガス種からガスが発生しているガスとＲＰによる排気とのバランスで変化する。ワーク加熱温度Ｔ２ポイントからＴ３ポイントまでのワーク加熱温度一定範囲では、各ガス種からのガス発生は徐々に少なくなっており、Ｔ３時ではガス抜きが終了したと判断する。判断は多くの実験によるものとして、全圧または各ガス種の特定ガス分圧により目的の真空熱処理が終了したと判断する基準が決められる。例えば、ＣＯ２  のガス圧がＸＰａ以下になれば真空熱処理終了と判定する。ワークの真空熱処理後の品質に影響を与えるガス種に着目して決定すればよい。
【００１２】
真空脱ガス炉にガス分析器を取付け、ガス分析器に設定可能な真空熱処理炉のＯＦＦ接点をもうけることにより、設定した全圧または特定ガス分圧に到達した時点で真空熱処理を終了することができる。
【００１３】
【発明の効果】
ワーク真空熱処理炉内の圧力（ガス全圧と各ガス種の分圧）の管理を行うことにより、ワークへのガス吸着量のバラツキ、ワークの真空熱処理炉への投入数量のバラツキ等があっても、常に適正な処理時間で真空熱処理が行えるようになった。このため、真空熱処理の条件出しの工数が少なくなり、真空熱処理炉の使用効率が高まり、必要以上に設備投資する必要が無くなった。
【００１４】
真空熱処理を適正時間で行なえるので、エネルギーの消費が削減できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空熱処理炉の斜視図
【図２】真空脱ガス炉を開いた斜視図
【図３】ワークの真空熱処理における真空脱ガス炉２内の圧力と炉内温度推移を示したグラフ
【図４】本発明の一実施形態である真空熱処理炉内の、ガス全圧と各ガス種の分圧およびワーク加熱温度・加熱時間とを示したトレンドグラフ
【符号の説明】
１    真空熱処理炉
２    真空脱ガス炉
３    ロ−タリ−ポンプ
４    ホ−ス
５    真空脱ガス炉の扉
６    加熱ヒ−タ−
Ｔ１〜Ｔ３  加熱温度ポイント
Ｐ１〜Ｐ３  圧力ポイント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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