(57)【要約】【課題】  筒状の第１の部材と螺旋状の第２の部材どうしのろう付を確実に行え、かつ、ろう付時にろう材が流れ落ちることを防止できるろう付構造体を提供する。【解決手段】  筒状の内管２１と、内管２１の外周面２１ａに螺旋状に巻回された冷却管２４とを有するろう付構造体であって、内管２１の外周面２１ａと冷却管２４との間に金属繊維の集合体からなるインサート材２７が配置されている。このインサート材２７を介して内管２１と冷却管２４がろう材によってろう付接合される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面を有する筒状の第１の部材と、
前記第１の部材の前記外周面に螺旋状に巻回される第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間の少なくとも一部に配置された金属細線の集合体からなるインサート材とを備え、
前記第１の部材と前記第２の部材とが互いに前記インサート材を介してろう材により接合されていることを特徴とするろう付構造体。
【請求項２】
前記第２の部材は、該部材の軸線方向に対して直角な方向の断面の少なくとも一部が直線状をなす管であり、前記直線状の部分が前記第１の部材の前記外周面に沿って配置されていることを特徴とする請求項１に記載のろう付構造体。
【請求項３】
前記インサート材が金属細線を編んだマットからなり、前記第１の部材と前記第２の部材と前記マットが前記ろう材により互いに接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載のろう付構造体。
【請求項４】
前記第１の部材が加熱炉の炉体を構成する内管であって、前記第２の部材が冷却用の流体を流通させるための冷却管であることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載のろう付構造体。
【請求項５】
筒状の第１の部材の外周面にろう材を設ける工程と、
前記ろう材の外面側に金属細線の集合体からなるインサート材を配置する工程と、
前記第１の部材に前記インサート材の外側から第２の部材を螺旋状に巻付ける工程と、
前記第１および第２の部材と前記ろう材および前記インサート材を加熱することにより前記第１および第２の部材を前記インサート材を介してろう付する工程と、
を具備したことを特徴とするろう付構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状の第１の部材と螺旋状の第２の部材を有するろう付構造体と、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体の製造プロセス等において、化学蒸着、焼鈍、その他シリコンウエハの処理を行うために、加熱炉が用いられている（下記特許文献１参照）。加熱炉は、例えばシリコンウエハ等の被処理体を加熱するための炉体を備えている。この炉体の内部に、前記被処理体が収容される。
【０００３】
従来の加熱炉の一例は、内管と、この内管の外周面を被う冷却管との二重構造となっており、内管の内壁部に被処理体を加熱するためのヒータ（図示せず）が設けられている。前記内管の外周面には断面が矩形状の前記冷却管が巻かれ、この冷却管が内管の外周面にろう付により接合されている。そしてこの冷却管の内部に冷却水が流通することにより、加熱炉内面の温度上昇を抑制している。
【特許文献１】特開２００４−２８１９１５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の加熱炉は次のような問題があった。すなわち内管の外周面と螺旋状の冷却管との間の隙間管理が難しいことにより、両者間の隙間にばらつきが生じ、ろう付不十分な箇所が生じることにより、内管と冷却管との間の熱伝導率が低下し、前記冷却管の冷却効率が低下することがあった。この問題に対処するために、前記冷却管の外側から治具によって前記冷却管を内管の外周面に締付け、この状態でろう付することも考えられた。しかしながらこの方法では大掛かりな治具が必要となり、費用も高額になる。  
また、前記内管と前記冷却管との間に隙間が生じていると、ろう付面が鉛直方向になる姿勢でろう付が行われたときに、溶融したろう材が流れ落ちてろう付接合が不完全になることがあった。
【０００５】
本発明の目的は、筒状の第１の部材と螺旋状の第２の部材との間にインサート材を配置することにより、大きな治具を使用することなしに確実にろう付することができるろう付構造体と、その製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のろう付構造体は、外周面を有する筒状の第１の部材と、前記第１の部材の前記外周面に螺旋状に巻回される第２の部材と、前記第１の部材と前記第２の部材との間の少なくとも一部に配置された金属細線の集合体からなるインサート材とを備え、前記第１の部材と前記第２の部材とが互いに前記インサート材を介してろう材により接合されていることを特徴とする。
【０００７】
前記第２の部材の一例は、該部材の軸線方向に対して直角な方向の断面の少なくとも一部が直線状をなす管であり、前記直線状の部分が前記第１の部材の外周面に沿って配置されている。
【０００８】
本発明の好ましい形態では、前記インサート材が金属細線を編んだマットからなり、前記第１の部材と前記第２の部材と前記マットが前記ろう材により互いに接合されている。また本発明の一つの形態では、前記第１の部材が加熱炉の炉体を構成する内管であって、前記第２の部材が冷却用の流体を流通させるための冷却管である。
【０００９】
本発明のろう付構造体の製造方法は、筒状の第１の部材の外周面にろう材を設ける工程と、前記ろう材の外面側に金属細線の集合体からなるインサート材を配置する工程と、前記第１の部材に前記インサート材の外側から第２の部材を螺旋状に巻付ける工程と、前記第１および第２の部材と前記ろう材および前記インサート材を加熱することにより、前記第１および第２の部材を前記インサート材を介してろう付する工程とを具備している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、例えば炉体を構成する内管等に適用される第１の部材と、例えば冷却管などに適用される螺旋状の第２の部材との間の隙間を前記インサート材によって埋めることができるので、第１の部材と第２の部材の組立効率が向上し、ろう付不良の発生を抑制できる。  
また、ろう付時にろう付面が鉛直方向となる姿勢でろう付が行われても、溶融したろう材が前記インサート材によって保持されるため、ろう材が流れ落ちて接合が不完全になることを防止できる。こうしてろう付が確実になされる結果、例えば炉体用の内管と冷却管との熱伝導性を高くすることができ、冷却管の冷却効率を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態に係る加熱炉１０を示す断面図、図２は加熱炉１０に組込まれた炉体２０を示す斜視図、図３はろう付前の炉体２０の一部を示す斜視図、図４は炉体２０の一部を示す断面図である。加熱炉１０は、例えば半導体ウエハ（被処理体）Ｐの反応処理等に用いられるものである。
【００１２】
加熱炉１０は、炉体２０と、炉体２０内部に収容された反応炉３０とを備えている。炉体２０は、円筒状の内管２１と、内管２１の一端側の開口部を閉じる蓋体２２と、内管２１の内壁部に設けられたヒータ２３と、内管２１の外周面２１ａに密着するように螺旋状に巻回された冷却管２４とを備えている。冷却管２４は、内管２１の軸線方向に密着した状態で螺旋状に巻かれている。内管２１は本発明で言う第１の部材に相当し、冷却管２４は本発明で言う第２の部材に相当する。
【００１３】
内管２１と冷却管２４との間に、金属細線２８を編んだマット状のインサート材２７が配置されている。内管２１と冷却管２４およびインサート材２７の材質は、それぞれ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼である。ＳＵＳ３０４の概略組成は１８Ｃｒ−８Ｎｉ、ＳＵＳ３１６の概略組成は１８Ｃｒ−１２Ｎｉ−２．５Ｍｏであり、いずれもオーステナイト系のステンレス鋼である。  
なおインサート材２７は、金属細線２８を編む代りに、１本以上の金属細線２８をランダムに絡み合わせてグラスウール状あるいはシート状に成形したものでもよいなど、要するに金属細線２８を集めたものであればよい。
【００１４】
内管２１と冷却管２４とインサート材２７は、ニッケルろう材（これ以降、Ｎｉろう材と呼ぶ）により、互いにろう付接合されている。Ｎｉろう材は、例えばＮｉにＳｉを添加したものであって、炉体２０を構成する内管２１および冷却管２４の材料であるステンレス鋼と同等の強度と熱膨張係数を有している。このため内管２１および冷却管２４の強度（すなわち母材強度）を維持できるとともに、炉体２０の加熱・冷却に伴う膨張・収縮に追従できる性質を有している。  
なお、前記ろう材は、内管２１と冷却管２４の材質と同等の強度を有し、かつ、炉体２０の加熱・冷却に伴う膨張・収縮に追従可能な熱膨張係数を有しているものであればよいため、Ｎｉ以外の材料からなるろう材が使用されてもよい。ろう材の形態は箔でもよいし、ペースト状、その他の形態のろう材であってもよい。
【００１５】
冷却管２４は、全体が螺旋状となっている１本の管体である。図４に示すように、冷却管２４の軸方向（長手方向）と直角な方向の断面は例えば矩形であり、しかも内管２１の外周面２１ａに沿う壁部２４ａが長く、内管２１の外周面２１ａに垂直な方向の壁部２４ｂが短く形成されている。冷却管２４の軸方向（長手方向）の一端は冷却水Ｗの導水口２５、他端は冷却水Ｗの排出口２６となっている。
【００１６】
反応炉３０は、図１中の下側に位置する支持部３１と、この支持部３１に設けられるとともに半導体ウエハＰを積層支持するラック３２と、このラック３２を覆うようにして設けられた反応管３３とを備えている。反応管３３には、反応ガスを導入する際に用いるガス導入口（図示せず）と、内部を減圧する際に用いる排気口（図示せず）が設けられている。
【００１７】
前記構成の加熱炉１０は、次のようにして半導体ウエハＰの加熱処理を行う。すなわち、半導体ウエハＰをラック３２に載せ、反応管３３内に配置する。次に、炉体２０のヒータ２３に通電し、ヒータ２３を発熱させて反応管３３を加熱するとともに、導水口２５から冷却水Ｗを導入する。この冷却水Ｗを冷却管２４内に所定流量で流通させ、排出口２６から炉体２０の外部に排出する。
【００１８】
前記加熱炉１０は、内管２１の外周面２１ａと冷却管２４との間に金属細線２８からなるインサート材２７が配置されているので、内管２１の外周面２１ａに冷却管２４を螺旋状に密着巻きさせる際に生じる隙間をインサート材２７で埋めることができる。すなわち、剛性が高い冷却管２４を内管２１に巻付ける場合であっても、内管２１と冷却管２４との間の隙間を埋めることができる。そしてこのインサート材２７を介して、内管２１の外周面２１ａと冷却管２４とが確実にろう付されるため、両者間の熱伝導性が良好となり、冷却管２４の冷却性能が向上し、内管２１の冷却を均一に行うことができる。
【００１９】
次に、ろう付接合体の一例である前記炉体２０の製造方法について説明する。  
まず、内管２１の円筒状の外周面２１ａに、前記ろう材の一例であるろう箔２９（図３に示す）を巻付けるなどして設ける。次に、ろう箔２９の外側にインサート材２７を配置する。このろう箔２９の外面側に冷却管２４を螺旋状に密着巻きすることにより、ろう付前の炉体２０を組立てる。  
こうして組立てたろう付前の炉体２０を、ろう付用の加熱炉（図示せず）に設置し、加熱することにより、内管２１と冷却管２４とインサート材２７とろう箔２９を加熱し、ろう箔２９を溶融させたのち冷却することにより、内管２１と冷却管２４とをインサート材２７を介してろう付接合する。
【００２０】
前記インサート材２７は、ステンレス鋼からなる金属細線２８をマット状に成形したもので弾力性がある。このため、内管２１と冷却管２４との間の隙間管理が難しいことによって両者間の隙間がばらついていても、隙間の大小にかかわらず隙間を埋めることができる。
【００２１】
さらに、内管２１の軸線が鉛直となるように内管２１を立てた姿勢でろう付を行う場合（ろう付面が鉛直方向となる場合）であっても、溶融したろう材がインサート材２７の金属細線２８によって保持され、流れ落ちることが防止されるので、内管２１と冷却管２４のろう付接合を確実に行うことができる。
【００２２】
上述したように本実施の形態に係る加熱炉１０によれば、内管２１と冷却管２４のろう付接合を確実に行うことができ、内管２１を立てた状態でろう付してもろう材が流れ落ちることがないので、炉体２０の組立効率が向上し、冷却管２４の冷却効率も高めることが可能となる。
【００２３】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。すなわち、前記実施の形態では冷却管の断面を矩形状としたがこれに限ることはない。例えば、内管の外周面に沿う面が円弧状をなしていてもよい。また、内管の外周面と冷却管との間の一部のみに前記インサート材を配置してもよいなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施することができる。また第１の部材は前記内管以外の部材でもよいし、第２の部材は前記冷却管以外の部材であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る加熱炉を示す断面図。
【図２】図１に示された加熱炉の炉体の蓋体を外した状態を示す斜視図。
【図３】図１に示された加熱炉の炉体の一部のろう付前の状態を示す斜視図。
【図４】図３に示された炉体の一部の断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１０…加熱炉
２０…炉体
２１…内管（第１の部材）
２１ａ…外周面
２４…冷却管（第２の部材）
２７…インサート材
２８…金属細線
２９…ろう箔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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