碳复合构件制造技术

一种碳复合构件，其是在石墨基材(2)上形成有热解碳层(3)的碳复合构件(1)，其中，热解碳层(3)在热解碳层(3)与石墨基材(2)的界面附近具有存在气孔(4)的区域。近具有存在气孔(4)的区域。

【技术实现步骤摘要】
碳复合构件


[0001]本专利技术涉及碳复合构件。

技术介绍

[0002]石墨等碳材料的化学稳定性、耐热性、机械特性优异，因此被用于半导体制造、化学工业、机械、原子能等许多领域中。另外，由于石墨本身为多孔体，因此在细孔的内部容易吸附气体、水分、杂质等，由此细孔内部容易被污染。因此，已知有按照这些污染物质不会从细孔中再释放的方式来实施热解碳的涂布由此减轻石墨的不良影响的技术。
[0003]但是，作为涂布层的热解碳与石墨的热膨胀系数不同，因此受热时在两者的界面容易产生因热所致的变形或应力。因此，在专利文献1中提出了一种石墨制电解加工用电极，其使用了20℃～400℃下的平均热膨胀系数为1.3
×
10-6
/℃～6.0
×
10-6
/℃的石墨基材，在其表面形成了热解碳的覆膜。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开平5-285735号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的课题
[0008]在此，专利文献1中记载的石墨制电解加工用电极以在大致恒定的温度环境下使用为前提。另一方面，在上述半导体制造等用途中，反复进行加热和冷却，因此在石墨基材与热解碳层之间施加剧烈的热循环。因此，暴露在对于剥离更加严酷的环境下。
[0009]鉴于上述课题，本专利技术的目的在于提供一种碳复合构件，其在石墨基材上形成有热解碳层，即使施加温度差大的热循环，热解碳层也难以剥离。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]用于解决上述课题的本专利技术的碳复合构件如下所述。
[0012](1)一种碳复合构件，其是在石墨基材上形成有热解碳层的碳复合构件，其特征在于，
[0013]上述热解碳层在上述热解碳层与上述石墨基材的界面附近具有存在气孔的区域。
[0014]根据本专利技术的碳复合构件，通过使热解碳层在热解碳层与石墨基材的界面附近具有存在气孔的区域，由此在气孔的周围热解碳的结晶方向紊乱。其结果是，在热解碳层的面方向上，受到热解碳层的c轴方向的热膨胀系数的影响，发挥使热膨胀系数增大的作用，由此热解碳层与石墨基材的界面附近的热膨胀系数差减小。由此，即使施加温度差大的热循环，也能够抑制热解碳层从石墨基材剥离。
[0015]另外，本专利技术的碳复合构件优选为下述(2)～(6)的方式。
[0016](2)上述气孔集中在上述界面附近。
[0017]通过使气孔集中在热解碳层与石墨基材的界面附近，从而能够在缓和该界面附近
处的热膨胀系数差的同时，热解碳层中的从石墨基材脱离的部分能够充分地确保热解碳所具有的气体不渗透性，能够实现防止碳复合构件的污染。
[0018](3)上述气孔的最大气孔直径为0.5～3.0μm。
[0019]通过使气孔的最大气孔直径为0.5μm以上，能够充分地确保在气孔的周围形成的取向方向性不同的热解碳成分，能够充分地发挥通过生成气孔来缓和石墨基材与热解碳层的热膨胀系数差的效果。另外，通过使气孔的最大气孔直径为3.0μm以下，能够减轻对气孔周围的应力集中，能够防止因存在气孔导致强度降低。
[0020](4)在沿着上述石墨基材和上述热解碳层的层积方向的剖视图中，
[0021]在沿着上述石墨基材的与上述热解碳层的整个界面的所有任意的50μm的直线区间中，上述最大气孔直径为上述石墨基材的与上述热解碳层的界面的凹凸的顶部和底部的最大高低差的30％以下。
[0022]如果热解碳层中的气孔排列成一列，则热解碳层容易从石墨基材剥离，通过使最大气孔直径满足上述条件，由此在石墨基材的表面设置适度的起伏，按照沿着石墨基材的表面的起伏不排列成一列的方式形成气孔，因此可以得到难以剥离的热解碳层。
[0023](5)上述热解碳层的厚度为5～200μm。
[0024]通过使热解碳层的厚度为5μm以上，能够充分地覆盖作为多孔体的石墨基材的凹凸，能够确保气体的不渗透性。另外，通过使热解碳层的厚度为200μm以下，能够防止因石墨基材与热解碳层的热变形所致的翘曲或剥离。
[0025](6)上述石墨基材为各向同性石墨材料。
[0026]各向同性石墨的特性各向异性小，均匀性高，因此，其与热解碳层的热膨胀系数差因位置、方向所致的差异小，能够使其难以剥离。
[0027]专利技术效果
[0028]根据本专利技术的碳复合构件，通过使热解碳层在热解碳层与石墨基材的界面附近具有存在气孔的区域，在气孔的周围，热解碳的结晶方向紊乱。其结果是，在热解碳层的面方向上，受到热解碳层的c轴方向的热膨胀系数的影响，发挥使热膨胀系数增大的作用，由此热解碳层与石墨基材的界面附近的热膨胀系数差减小。由此，即使施加温度差大的热循环，也能够抑制热解碳层从石墨基材剥离。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的实施方式的碳复合构件的截面示意图。
[0030]图2是用于说明沿着石墨基材和热解碳层的层积方向的剖视图中的、石墨基材的顶部和底部的最大高低差与气孔的最大气孔直径的关系的说明图。
[0031]图3是用于说明本专利技术的实施方式的碳复合构件的制造方法的示意图。
[0032]图4是拍摄实施例1中得到的碳复合构件的截面而得的偏光显微镜照片。
[0033]图5是将图4图案化的示意图。
[0034]图6是拍摄比较例1中得到的碳复合构件的截面而得的偏光显微镜照片。
具体实施方式
[0035]如图1示意性地所示那样，本实施方式的碳复合构件1在石墨基材2上形成有热解
碳层3，进一步，热解碳层3在热解碳层3与石墨基材2的界面附近具有存在气孔4的区域。需要说明的是，存在气孔4的区域中，无规则地存在气孔直径不一定的多个气孔4。
[0036]热解碳具有在面方向上六角网面扩展的各向异性极高的特征。另外，热解碳按照在面方向上为石墨结构的六方晶的a轴方向、在厚度方向上为c轴方向的方式取向，是强度和热膨胀的各向异性都高的材料。热膨胀系数在面方向上为1.7
×
10-6
/℃、在厚度方向上为2.7
×
10-5
/℃(均是平均值)，具有极大的各向异性。另外，关于强度，也是面方向上六角网面强烈地结合、厚度方向上仅通过范德华力相连，厚度方向的强度大大地差于面方向的强度。
[0037]另一方面，形成石墨基材2的石墨的热膨胀系数为3～6
×
10-6
/℃，大于在其上形成的热解碳层3的面方向上的热膨胀系数。因此，石墨基材2和热解碳层3容易发生热变形，容易因热膨胀差而发生层间剥离。
[0038]因此，在本实施方式的碳复合构件1中，在热解碳层3的与石墨基材2的界面附近，设置存在气孔4的区域，由此，在气孔4的周围，热解碳的结晶方向紊乱，发挥缓和热膨胀系数、强度的各向异性的作用。与此相伴，在热解碳层3的面方向上，受到c轴方向的热膨胀系数的影响，发挥使热膨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳复合构件，其是在石墨基材上形成有热解碳层的碳复合构件，其特征在于，所述热解碳层在所述热解碳层与所述石墨基材的界面附近具有存在气孔的区域。2.如权利要求1所述的碳复合构件，其特征在于，所述气孔集中在所述界面附近。3.如权利要求1或2所述的碳复合构件，其特征在于，所述气孔的最大气孔直径为0.5μm～3.0μm。4.如权利要求3所述的碳复合构件，其特征在于，在沿着所述石墨基材和所述热解碳层的层积方向的剖视图中，在沿着所述石墨基材与所述热解碳层的整个界面的所有任意的50μm的直线区间中，所述最大气孔直径为所述石墨基材与所述热解碳层的界面的凹凸的...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林智也，北口比吕，
申请(专利权)人：揖斐电株式会社，
类型：发明
国别省市：