JP4750258B2 - 流体回路部材の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体回路部材の製造方法に係り、特に半導体製造装置または液晶製造装置の成膜に用いられるガスを分散して流出させる成膜用ガス分散プレートの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置製造や液晶ガラス基板製造の工程において、異種ガスを吹き付けて化学的気相成長（ＣＶＤ）等で成膜を行っている。このような成膜工程において、異種のガスはガス毎に供給されて基板の直前で均一に異種のガスを混合して基板に成膜するものである。異種のガスを均一に混合させるには、基板の直前に異種のガスを分散して供給しなければならず、また異種のガスは混じらないようにガス毎に供給しなければならないものである。
【０００３】
そこで、図１３（ａ）（ｂ）に示すような、流体としてガスを段階的に分散して多数の穴から供給するガス分散プレートについて検討を行った。図１３（ａ）はガス拡散プレートの断面図、図１３（ｂ）は平面図である。
図１３（ａ）（ｂ）に示すように、ガス拡散プレートは金属部材（２）（３）（４）を積層したものである。金属部材（２）には、Ａガスの経路穴（２ａ）とその分岐部（５ａ）及びＢガスの経路穴（２ｂ）が形成され、金属部材（３）にはＡガスの経路穴（３ａ）及びＢガスの経路穴（３ｂ）とその分岐部（６ｂ）が形成され、金属部材（４）にはＡガスの経路穴（４ａ）及びＢガスの経路穴（４ｂ）が形成されている。
【０００４】
これら金属部材（２）（３）（４）は、図１４（ａ）に示すように金属部材（２）（３）（４）を積層し、外周部（１５）をＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接あるいはＥＢＷ溶接（電子ビーム溶接）、あるいはロウ付けを行って接合するもの、あるいは図１４（ｂ）に示すように金属部材（２）（３）（４）を積層し、外周の溝にシール用Ｏリング（７）を入れて、ボルト（８）で締めつけて接合して一体に積層した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接あるいはＥＢＷ溶接（電子ビーム溶接）により金属部材を接合したガス分散プレートは、溶接時にピンホールが生じたり、ガスを巻き込むことがあり、また溶接接合部は外周部の接合端面からの深いものではなく、その溶接接合部の信頼性に問題があった。特に半導体製造装置等の真空容器（真空チャンバー）内等の高真空下で成膜に使用されるときには、溶接部のピンホールからの漏れや溶接時に巻き込まれたガスによる影響で容器内の真空度が低下し、製造された半導体等の製品の信頼性が低下したり、製品の歩留まりが悪くなるという問題があった。また接合部は全周を溶接しなければならないのでコストがかかるものであった。またＥＢＷ溶接（電子ビーム溶接）は、溶接を真空中で行なわなければならず、また熱媒体流路を有する複合金属部材の溶接には精度の高い溶接位置決め治具を必要とするもので、作業性が悪く、溶接歪の除去等で製造コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
ロウ付けによる接合では、接合面にそのロウ付け時に生じるピンホールやガスの巻き込みによりその接合部の信頼性に問題があった。またシールパッキンとボルト締めによる場合は、シールパッキン用溝及びボルトホールを設けるスペースが必要であり、コンパクトにできないという問題があり、また高真空での使用にはその気密性に限界があった。またシールパッキンの耐熱性能に影響され、ヒートプレートでは、使用温度が３００℃を越える温度域では使用できないという問題があった。
このような問題を解決するために、本発明者は金属部材の接合面に凹部と凸部を設け、鍛圧圧縮して高密度のシール性を有する締結部を形成した複数の金属部材を接合した流体回路部材について提案したところであるが、本発明はこのような流体回路部材について、より優れたシール性を有する複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法において、積層する金属部材に流体経路及び／又は分岐路を形成し、かつ接合面の対向位置に環状凹部と環状凸部を設け、前記金属部材の接合面の環状凹部と環状凸部を組み合わせ、積層する金属部材の外周部を拘束して鍛圧を行い、接合面の環状凹部と環状凸部では締結部を形成するとともに、接合面の平面接触部では金属接合され、積層する金属部材の流体経路及び／又は分岐路が接続されて流体を分散して流出させる流体回路部を形成することを特徴とする複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法である。
また、本発明は、複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法において、積層する金属部材に流体の種類毎に流体経路及び／又は分岐路を形成し、かつ接合面の対向位置で流体を種類毎に区画する位置に環状凹部と環状凸部を設け、前記金属部材の接合面の環状凹部と環状凸部を組み合わせ、積層する金属部材の外周部を拘束して鍛圧を行い、接合面の環状凹部と環状凸部では締結部を形成するとともに、接合面の平面接触部では金属接合され、積層する金属部材の流体経路及び／又は分岐路が接続されて流体の種類毎に流体を分散して流出させる流体回路部を形成することを特徴とする複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法である。
【０００８】
また、本発明の上記の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法は、積層する金属部材の接合面の対向位置に設けられている環状凹部と環状凸部が多重に設けられていることを特徴とするものである。
また、発明の上記の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法は、積層する金属部材の接合面に設けられている環状凹部の対向位置に設けられる環状凸部が、凹部に中間金属部材を挿入して凸にしたものであることを特徴とするものである。
また、本発明の上記の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法は、積層する金属部材が、アルミニウムとアルミニウム、アルミニウムとアルミニウム合金、アルミニウム合金とアルミニウム合金、銅と銅、銅と銅合金、あるいは銅合金と銅合金のいずれかの組合せであることを特徴とするものである。
さらに、本発明の上記の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法は、流体回路部材が、ガス拡散プレートであることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
本発明の複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法は、積層する金属部材の接合面の対向位置に環状凹部と環状凸部を設け、この環状凹部と環状凸部を組み合わせて外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、鍛圧時の加圧軸圧縮方向に垂直で中心部から径方向（外周方向）に金属が流れ出ようとするが、鍛圧時に外周部が拘束されているため、一種の座屈のような変形が径方向（外周方向）に生ずる。このような径方向（外周方向）に座屈変形が生じている状態のものに、さらに加圧圧縮を加え、最終的に成形されたものは座屈変形が伸び、結果的に接触部である積層する金属部材の接合面にミクロ的なメタルフローが生じて金属接合を生じさせる。これにより積層する金属部材の接合面の平面接触部で金属接合され、最外周鍛接接合面の接合が完全になる。
【００１０】
このように、積層する金属部材の外周部を拘束して鍛圧を行い、接合面の環状凹部と環状凸部では締結部を形成するとともに、接合面の平面接触部では金属接合されていることにより、接合面は環状凹部と環状凸部の締結部と金属接合された平面接触部で高度にシールされる。特に接合面の環状凹部と環状凸部の締結部の外側の平面接触部が金属接合されているので、積層する金属部材の流体経路及び／又は分岐路が高度にシールされることに加え、最外周の鍛接接合面に液体やガスが浸入することがないものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明により製造された流体回路部材は、気体、液体を問わず任意の流体を分散させて流出させるもので、例えば流体としてガスを分散して流出させる成膜用ガス分散プレートとして用られるもので、半導体製造や液晶基板ガラス製造で使用される装置において、成膜用装置、具体的には化学的気相成長（ＣＶＤ）処理装置に使用されるものであり、半導体製造や液晶基板ガラス製造装置の成膜過程で異種のガスをガスの種類毎に分散させて吹き付けるものである。例えば、化学的気相成長（ＣＶＤ）処理により成膜を行う場合には、異種ガスは、化学的気相成長（ＣＶＤ）処理の成膜直前まで混合することがないように、ガス分散プレートのガス経路や分岐部により、ガスの種類毎に段階的、広域的に均一に分散させて目的の基板に吹きつけるものである。異種のガスは、ガス毎に均一に分散して吹きつけられるので、異種ガスは目的の基板の直前で確実、かつ均一に混合することができる。ガスを均一に分散させて吹き付けるには、ガス分散プレートの流出側に設けられるガス経路穴は、直径１ｍｍ前後の小径穴を分散して多数設けることが好ましい。
【００１２】
また本発明により製造された流体回路部材において、接合面に設ける環状凹部と環状凸部は、流体経路穴の周り、分岐部の周り、金属部材の外周に設けることが好ましい。
また本発明により製造された流体回路部材の流体経路及び／又は分岐部が、流体の種類毎に形成されているばあいには、流体を種類毎に区画する位置に、環状凹部と環状凸部を設けることが好ましい。
本発明において、金属部材の接合面に設けられる環状凹部、環状凸部は、例えば機械加工により成形する。また環状凹部と環状凸部の断面形状は、矩形に限るものではなく、鍛圧圧縮により凹部に凸部が充満して締結部を形成するものであればよい。
【００１３】
本発明の流体回路部材の製造において、積層する複数の金属部材の外周部を拘束して鍛圧を行う際、その前処理として、表面を洗浄することが望ましい。例えばアルミニウム又はアルミニウム合金部材の場合は、▲１▼硝酸で表面の油とり、▲２▼水洗、▲３▼化性処理（アルカリ溶液によるエッチング）、▲４▼水洗、▲５▼硝酸での洗浄、▲６▼水洗、▲７▼湯洗等の適宜の工程を組み合わせて表面を洗浄するものである。
本発明の接合面の対向位置に設けられている環状凹部と環状凸部を２重または３重のように多重に設け、凹部と凸部による締結部のより高度な密閉度野ものとすることができる。
【００１４】
本発明の流体回路部材の製造において、積層する金属部材は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金であることが好ましい。
例えば、アルミニウム部材とアルミニウム部材というように同一材料の流体回路部材であると、外周部を拘束しての鍛圧圧縮時の変形により複数部材同志が圧着し物理的に金属接合し易い。またアルミニウム部材とアルミニウム合金部材というように異種の材料であっても、外周部を拘束しての鍛圧圧縮時の変形により２種の金属部材同志が圧着し物理的に金属接合するものである。例えば、ＪＩＳ１０００系のアルミニウム材とＪＩＳ３０００系のアルミニウム材は鍛圧圧縮時の変形により部材同志が圧着し物理的に金属接合する。
アルミニウム、アルミニウム合金部材の外周部を拘束しての鍛圧は３５０〜５００℃の範囲が好ましい。また金属部材が銅、銅合金部材の場合には、７００〜９００℃の温度で鍛圧圧縮することが好ましい。
【００１５】
【実施例】
本発明の実施例について、図１〜図１２を参照して説明する。
実施例は、３枚のアルミニウム板を積層して流体回路部材であるガス分散プレートを製造するものである。
図１は本発明実施例の積層するアルミニウム板とその鍛圧を示す図、図２〜図７はガス分散プレートを構成するアルミニウム板を説明する図、図８、図９（ａ）（ｂ）、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は鍛圧を説明する図、図１１は製造されたガス分散プレートを示す図である。
図１に示すように、積層し接合するアルミニウム板（２０）、アルミニウム板（３０）、アルミニウム板（４０）、外周部を拘束して鍛圧を行う台（１０）、外周部を拘束する型（１１）、加圧手段（９）がアルミニウム板（２０）（３０）（４０）は、それぞれの接合面の環状凹部と環状凸部とを組み合わて、ガス経路穴や分岐部を接続して、外周部を拘束する型（１１）で、加圧手段（９）により外周部を拘束して鍛圧を行うものである。
【００１６】
ガス分散プレートを構成するアルミニウム板（２０）（３０）（４０）の構造を説明する。
図２（ａ）はアルミニウム板（２０）の外側面（ガス流入側）の平面図、図２（ｂ）はアルミニウム板（２０）の断面図、図２（ｃ）はアルミニウム板（２０）の平面図でアルミニウム板（３０）との接合面を示す図であり、図３（ａ）はアルミニウム板（２０）の外側面（ガス流入側）を示す斜視図、図３（ｂ）はアルミニウム板（２０）の斜視図でアルミニウム板（３０）との接合面を示す図である。
図４（ａ）はアルミニウム板（３０）の平面図でアルミニウム板（２０）との接合面を示す図、図４（ｂ）はアルミニウム板（３０）の断面図、図４（ｃ）はアルミニウム板（３０）の平面図でアルミニウム板（４０）との接合面を示す図であり、図５（ａ）はアルミニウム板（３０）の斜視図でアルミニウム板（２０）との接合面を示す図、図５（ｂ）はアルミニウム板（３０）の斜視図でアルミニウム板（４０）との接合面を示す図である。
図６（ａ）はアルミニウム板（４０）の平面図でアルミニウム板（３０）との接合面を示す図、図６（ｂ）はアルミニウム板（４０）の断面図、図６（ｃ）はアルミニウム板（４０）の外側面（ガス流出側）の平面図であり、図７（ａ）はアルミニウム板（４０）の斜視図でアルミニウム板（３０）との接合面を示す図、図７（ｂ）はアルミニウム板（４０）の外側面（ガス流出側）を示す斜視図である。
【００１７】
アルミ板（２０）には、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図３（ａ）（ｂ）に示すように、外側面（２１）から接合面（２２）に通ずるガス経路穴（２０ａ）とＨ型で溝状のガス分岐部（２０ｃ）及びガス経路穴（２０ｂ）が形成されている。また接合面（２２）には外周に環状凸部（２３）及びガス経路穴（２０ｂ）の周囲に環状凸部（２４）が形成されている。
アルミニウム板（３０）には、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図５（ａ）（ｂ）に示すように、接合面（３１）から接合面（３２）に通ずる複数（この図では６個）のガス経路穴（３０ａ）とガス経路穴（３０ｂ）が形成されている。ガス経路穴（３０ａ）はアルミニウム板（２０）に形成されているＨ型溝状の分岐部（２０ｃ）に対応した位置に設けられている。ガス経路穴（３０ｂ）は肋骨型で溝状のガス分岐部（３０ｃ）に接続されている。ガスの経路穴（３０ｂ）はアルミニウム板（２０）のガス経路穴（２０ｂ）に対応した位置に設けられている。
また、アルミニウム板（３０）の接合面（３１）には、外周に環状凹部（３５）及びガス経路穴（２０ｂ）の周囲に環状凹部（３６）が形成されている。環状凹部（３５）はアルミニウム板（２０）の接合面（２２）の環状凸部（２３）に対向した位置に形成されており、また環状凹部（３６）はアルミニウム板（２０）の接合面（２２）の環状凸部（２４）に対向した位置に形成されている。
また、アルミニウム板（３０）の接合面（３２）には、外周に環状凸部（３３）及びガス経路穴（３０ａ）の周囲に環状凸部（３４）が形成されている。
【００１８】
アルミニウム板（４０）には、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図７（ａ）（ｂ）に示すように、接合面（４１）からガス流出面（４２）に通ずる複数（図では６個）のガス経路穴（４０ａ）、及び複数（図では１２個）のガス経路穴（４０ｂ）が形成されている。複数のガス経路穴（４０ａ）はアルミニウム板（３０）の複数のガス経路穴（３０ａ）とそれぞれ対応した位置に設けられ、また複数のガス経路穴（４０ｂ）はアルミニウム板（３０）に形成されている肋骨型で溝状のガス分岐部（３０ｃ）に対応した位置に設けられている。
また、アルミニウム板（４０）の接合面（４１）には、外周に環状凹部（４５）及びガス経路穴（４０ａ）の周囲に環状凹部（４６）が形成されている。外周の環状凹部（４５）はアルミニウム板（３０）の接合面（３２）の環状凸部（３３）に対向した位置に形成され、環状凹部（４６）はアルミニウム板（３０）の接合面（３２）の環状凹部（３４）に対向した位置に形成されている。
なお、アルミニウム板（４０）には、６個のガス経路穴（４０ａ）、１２個のガス経路穴（４０ｂ）を図示してたが、これは図面を見やすく簡略化したもので、実際には、多数のガス経路穴（４０ａ）（４０ｂ）を設け、ガスを広域的に分散させるものである。またガス分岐部としてＨ型、肋骨型のもの図示してたが、ガスを分岐して広域的に分散させるものであればよい。
【００１９】
図８に示すように、アルミニウム板（２０）（３０）（４０）は、積層されて、その外周部を拘束する型（１１）に入れられる。
このとき、アルミニウム板（２０）の接合面（２２）の外周の環状凸部（２３）はアルミニウム板（３０）の接合面（３１）の環状凹部（３５）と組み合わせる。アルミニウム板（２０）の接合面（２２）の環状凸部（２４）は、アルミニウム板（３０）の接合面（３１）の環状凹部（２６）と組み合わせる。
また、アルミニウム板（３０）の接合面（３２）の外周の環状凸部（３３）は、アルミニウム板（４０）の接合面（４１）の環状凹部（４５）と組み合わせる。アルミニウム板（３０）の接合面（３２）の環状凸部（３４）は、アルミニウム板（４０）の接合面（４１）の環状凹部（４６）と組み合わせる。
【００２０】
また、アルミニウム板（２０）のガス経路穴（２０ａ）の分岐部（２０ｃ）はアルミニウム板（３０）の複数のガス経路穴（３０ａ）に接続し、複数のガス経路穴（３０ａ）はアルミニウム板（４０）のガス経路穴（４０ａ）にそれぞれ接続する。
また、アルミニウム板（２０）のガス経路穴（２０ｂ）はアルミニウム板（３０）のガス経路穴（３０ｂ）に接続し、ガス経路穴（３０ｂ）の分岐部（３０ｃ）はアルミニウム板（４０）の複数のガス経路穴（４０ｂ）に接続する。
【００２１】
このように、アルミニウム板（２０）（３０）（４０）のガス経路穴とその分岐部を接続し、また環状凹部と環状凸部を組み合わせ、外周部を拘束する型（１１）に入れられる。これらを圧手段（９）により外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、接合面の環状凹部と環状凸部で締結部を形成するとともに、接合面の平面接触部では金属接合され、積層する金属部材の流体経路及び／又は分岐路が接続されて金属部材を積層した流体回路部材となる。
図９（ａ）（ｂ）は接合面の環状凹部と環状凸部の締結部、接合面の平面接触部の一部を拡大して示した図である。
【００２２】
図９（ａ）に示すように、アルミニウム部材（３０）の環状凸部（３３）とアルミニウム部材（４０）の環状凹部（４２）は組み合わせられ、外周部を拘束する型（１１）で鍛圧が行なわれる。外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、図９（ｂ）に示すように、締結部を形成するとともに、アルミニウム部材（３０）の接合面（３２）とアルミニウム部材（４０）の接合面（４１）は、その平面接触部が金属接合される。またアルミニウム部材（３０）の環状凸部（３３）の外周の接合面（３２ａ）と、アルミニウム部材（４０）の環状凹部（４５）の外周の接合面（４１ａ）も、その平面接触部が金属接合されるので、３枚のアルミニウム板（２０）（３０）（４０）を積層したガス分散プレートの最外周も鍛接されて接合が完全なものとなる。
【００２３】
また、一部を拡大して示した図９（ａ）（ｂ）で環状凹部と環状凸部の締結部について説明する。
図９（ｂ）に示すように、環状凹部（４５）の巾をａ、深さをｂとし、環状凸部（３３）の巾をｃ、高さをｄとしたとき、つぎのような関係が好ましい。
ａ×ｂ≦ｃ×ｄ
ｂ／ｄ≦１．０
ｄ／ｃ≦６（より好ましくは、ｄ／ｃ≦４）
【００２４】
ａ×ｂ≦ｃ×ｄ、ｂ／ｄ≦１．０の関係は、外周部を拘束して鍛圧により環状凹部（４５）内に環状凸部（３３）を圧入して締結部を形成するものである。
環状凹部（４５）と環状凸部（３３）の周長は同じであるから、環状凹部（４５）のａ×ｂの面積が、環状凸部（３３）のｃ×ｄの面積より広いことは環状凹部（４５）内の体積に対し、環状凸部（３３）の体積が少なく結果として、環状凹部（４５）に環状凸部（３３）が充満されないことになる。そこで締結部でのシールを十分なものにするには、ａ×ｂ≦ｃ×ｄの関係にすることが好ましい。
なお、環状凸部（３３）の巾ｃが環状凹部（４５）の巾ａに比べて小さすぎると、鍛圧したときに、環状凹部（４５）に環状凸部（３３）を密閉させることができず、シールが不十分となることがある。
【００２５】
図９（ａ）に示す関係の環状凹部（４５）と環状凸部（３３）を、外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、図９（ｂ）に示すように、環状凸部は巾ｃ´、高さｄ´、また環状凹部は巾ａ´、高さｂ´になり、締結部で巾ａ´＝ｃ´、高さｂ´＝ｄ´となってシールする。
アルミニウム板（２０）と（３０）の接合面の環状凹部と環状凸部も同様である。
【００２６】
また、アルミニウム板の接合面の環状凹部と環状凸部は、図１２に示すように、アルミニウム部材（３０）の接合面（３２）に環状凹部（３２´）を形成し、アルミニウム部材（４０）の接合面（４１）の対向位置に環状凹部（４５）を形成し、これらの凹部（３２´）（４５）に中間部材（３２´´）を挿入して、凹部と凸部が組み合わされた状態にしてもよい。
【００２７】
図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）でアルミニウム板（２０）とアルミニウム板（３０）の接合面を例に外周部を拘束して行う鍛圧を説明する。、
図１０（ａ）に示すように、アルミニウム部材（２０）とアルミニウム部材（３０）は、外周部を拘束する型（１１）で鍛圧を行うことにより、鍛圧時の加圧手段（９）の加圧軸圧縮方向ａに垂直で中心部から径方向（外周方向）ｂ、ｃに金属が流れ出ようとするが、鍛圧時にアルミニウム部材（２０）とアルミニウム部材（３０）の外周部が型（１１）で拘束されているため、図１０（ｂ）に示すように、一種の座屈のような変形が径方向（外周方向）に生ずる。このような径方向（外周方向）に座屈変形が生じている状態のものに、さらに加圧圧縮を加え、最終的に成形されたものは、図１０（ｃ）に示すように、座屈変形が伸び、結果的に接触部である積層するアルミニウム部材（２０）とアルミニウム部材（３０）の接合面にミクロ的なメタルフローｄが生じて金属接合を生じさせる。
これにより積層するアルミニウム部材（２０）とアルミニウム部材（３０）の接合面の平面接触部でも金属接合され、最外周の鍛接接合面（図９（ｂ）の接合面（３２ａ）と接合面（４１ａ））の接合が完全になるものである。
【００２８】
アルミニウム板（２０）とアルミニウム板（３０）の接合面を例に説明したが、アルミニウム板（３０）とアルミニウム板（４０）の接合面も同様に、最外周の鍛接接合されるものであり、これにより積層するアルミニウム部材（２０）（３０）（４０）の各接合面の平面接触部でも金属接合され、最外周の鍛接接合面の接合も完全になる。
【００２９】
このように、外周部を拘束して鍛圧して製造されたガス分散プレートは、図１１に示すように、アルミニウム板（２０）の環状凸部（２３）とアルミニウム板（３０）の環状凹部（３５）で締結部を形成し、アルミニウム板（２０）の環状凸部（２４）とアルミニウム板（３０）の環状凹部（２６）で締結部を形成する。アルミニウム板（３０）の環状凸部（３３）とアルミニウム板（４０）の環状凹部（４５）で締結部を形成し、アルミニウム板（３０）のの環状凸部（３４）とアルミニウム板（４０）の環状凹部（４６）で締結部を形成する。
アルミニウム板（２０）の接合面（２２）とアルミニウム板（３０）の接合面（３１）の平面接触部では金属接合され、アルミニウム板（３０）の接合面（３２）とアルミニウム板（４０）の接合面（４１）の平面接触部では金属接合される。この平面接触部での金属接合は、最外周の鍛接接合面（２２ａ）と（３１ａ）、（３２ａ）と（４１ａ）での接合も完全なものである。
また、ガスを分散させるガス経路穴（２０ａ）は分岐部（２０ｃ）、ガス経路穴（３０ａ）、（４０ａ）と接続され、またガス経路穴（２０ｂ）はガス経路穴（３０ｂ）、分岐部（３０ｃ）、ガス経路穴（４０ｂ）と接続される。
【００３０】
このアルミニウム板（２０）（３０）（４０）を接合したガス分散プレートは、Ａガスは経路穴（２０ａ）、分岐部（２０ｃ）、ガス経路穴（３０ａ）、（４０ａ）を通って分散され、またＢガスは経路穴（２０ｂ）（３０ｂ）、分岐部（３０ｃ）、ガス経路穴（４０ｂ）を通って分散され成膜域に供給される。ＡガスとＢガスは基板の直前で混合され、基板（５０）に膜（５１）を形成するものである。
【００３１】
このように本発明により製造されたガス分散プレートは、ガス経路穴の接続部の周囲が環状凹部と環状凸部で鍛圧圧縮して締結されているのでシール性が確保され、この接続部からガスが漏れ出すことがなく、また他のガスが入り込むこともない。またアルミニウム板の各接合面は外周の環状凹部と環状凸部で鍛圧圧縮して締結されているのでガス分散プレートから外部にガスが漏れ出すことがない。具体的に、アルミニウム部材として純度９９．５％以上の純アルミニウムを用いた場合、１０−８〜１０−１０Ｔｏｒｒの高真空でもガス経路穴の接続部から漏れが生じなかった。
さらに、各接合面の平面接触部でも金属接合され、最外周の接合面も完全に接合されているので、鍛圧により製造されたガス分散プレートを処理液に浸漬して表面処理な処理を行っても、外周の接合部に処理液が浸入することがなく、真空中での成膜時に、接合部に浸入した処理液が吸い出されたり、ガス化したりして、真空中での成膜の機能を阻害するようなこともない。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法によれば、金属部材の接合面の対向位置に環状凹部と環状凸部を設けて組み合わせて外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、流体回路部材は接合面の環状凹部と環状凸部では締結部を形成するとともに接合面の平面接触部では金属接合されるので、最外周の接合面も完全に接合され、高度にシールされることに加え、最外周の接合面に液体やガスが浸入することがなく、また環状凹部と環状凸部での締結部及び平面接触部での完全な接合により製造歩留まりが向上するという効果を有し、また本発明により製造されたものは耐熱牲を有し、使用時のヒートサイクルに強く製品寿命が長いという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例のガス分散プレートの鍛圧を示す図
【図２】 本発明の実施例のガス分散プレートを構成するアルミニウム板を示す図
【図３】 本発明の実施例のガス分散プレートを構成するアルミニウム板を示す図
【図４】 本発明の実施例のガス分散プレートを構成するアルミニウム板を示す図
【図５】 本発明の実施例のガス分散プレートを構成するアルミニウム板を示す図
【図６】 本発明の実施例のガス分散プレートを構成するアルミニウム板を示す図
【図７】 本発明の実施例のガス分散プレートを構成するアルミニウム板を示す図
【図８】 本発明の実施例の鍛圧を説明する図
【図９】 本発明の実施例の鍛圧を説明する図
【図１０】 本発明の実施例の鍛圧を説明する図
【図１１】 本発明の実施例の製造されたガス分散プレートを示す図
【図１２】 本発明の実施例を示す図
【図１３】 従来技術を説明する図
【図１４】 従来技術を説明する図
【符号の説明】
９ 加圧手段
１１ 外周部を拘束する型
２０，３０，４０ アルミニウム板
２０ａ、２０ｂ，３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂ ガス経路穴
２０ｃ、３０ｃ ガス分岐部
２３，２４，３３，３４ 環状凸部
３５，３６，４５，４６ 環状凹部
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体回路部材の製造方法に係り、特に半導体製造装置または液晶製造装置の成膜に用いられるガスを分散して流出させる成膜用ガス分散プレートの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置製造や液晶ガラス基板製造の工程において、異種ガスを吹き付けて化学的気相成長（ＣＶＤ）等で成膜を行っている。このような成膜工程において、異種のガスはガス毎に供給されて基板の直前で均一に異種のガスを混合して基板に成膜するものである。異種のガスを均一に混合させるには、基板の直前に異種のガスを分散して供給しなければならず、また異種のガスは混じらないようにガス毎に供給しなければならないものである。
【０００３】
そこで、図１３（ａ）（ｂ）に示すような、流体としてガスを段階的に分散して多数の穴から供給するガス分散プレートについて検討を行った。図１３（ａ）はガス拡散プレートの断面図、図１３（ｂ）は平面図である。
図１３（ａ）（ｂ）に示すように、ガス拡散プレートは金属部材（２）（３）（４）を積層したものである。金属部材（２）には、Ａガスの経路穴（２ａ）とその分岐部（５ａ）及びＢガスの経路穴（２ｂ）が形成され、金属部材（３）にはＡガスの経路穴（３ａ）及びＢガスの経路穴（３ｂ）とその分岐部（６ｂ）が形成され、金属部材（４）にはＡガスの経路穴（４ａ）及びＢガスの経路穴（４ｂ）が形成されている。
【０００４】
これら金属部材（２）（３）（４）は、図１４（ａ）に示すように金属部材（２）（３）（４）を積層し、外周部（１５）をＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接あるいはＥＢＷ溶接（電子ビーム溶接）、あるいはロウ付けを行って接合するもの、あるいは図１４（ｂ）に示すように金属部材（２）（３）（４）を積層し、外周の溝にシール用Ｏリング（７）を入れて、ボルト（８）で締めつけて接合して一体に積層した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接あるいはＥＢＷ溶接（電子ビーム溶接）により金属部材を接合したガス分散プレートは、溶接時にピンホールが生じたり、ガスを巻き込むことがあり、また溶接接合部は外周部の接合端面からの深いものではなく、その溶接接合部の信頼性に問題があった。特に半導体製造装置等の真空容器（真空チャンバー）内等の高真空下で成膜に使用されるときには、溶接部のピンホールからの漏れや溶接時に巻き込まれたガスによる影響で容器内の真空度が低下し、製造された半導体等の製品の信頼性が低下したり、製品の歩留まりが悪くなるという問題があった。また接合部は全周を溶接しなければならないのでコストがかかるものであった。またＥＢＷ溶接（電子ビーム溶接）は、溶接を真空中で行なわなければならず、また熱媒体流路を有する複合金属部材の溶接には精度の高い溶接位置決め治具を必要とするもので、作業性が悪く、溶接歪の除去等で製造コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
ロウ付けによる接合では、接合面にそのロウ付け時に生じるピンホールやガスの巻き込みによりその接合部の信頼性に問題があった。またシールパッキンとボルト締めによる場合は、シールパッキン用溝及びボルトホールを設けるスペースが必要であり、コンパクトにできないという問題があり、また高真空での使用にはその気密性に限界があった。またシールパッキンの耐熱性能に影響され、ヒートプレートでは、使用温度が３００℃を越える温度域では使用できないという問題があった。
このような問題を解決するために、本発明者は金属部材の接合面に凹部と凸部を設け、鍛圧圧縮して高密度のシール性を有する締結部を形成した複数の金属部材を接合した流体回路部材について提案したところであるが、本発明はこのような流体回路部材について、より優れたシール性を有する複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法において、積層する金属部材に流体経路及び／又は分岐路を形成し、かつ接合面の対向位置に環状凹部と環状凸部を設け、前記金属部材の接合面の環状凹部と環状凸部を組み合わせ、積層する金属部材の外周部を拘束して鍛圧を行い、接合面の環状凹部と環状凸部では締結部を形成するとともに、接合面の平面接触部では金属接合され、積層する金属部材の流体経路及び／又は分岐路が接続されて流体を分散して流出させる流体回路部を形成することを特徴とする複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法である。
また、本発明は、複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法において、積層する金属部材に流体の種類毎に流体経路及び／又は分岐路を形成し、かつ接合面の対向位置で流体を種類毎に区画する位置に環状凹部と環状凸部を設け、前記金属部材の接合面の環状凹部と環状凸部を組み合わせ、積層する金属部材の外周部を拘束して鍛圧を行い、接合面の環状凹部と環状凸部では締結部を形成するとともに、接合面の平面接触部では金属接合され、積層する金属部材の流体経路及び／又は分岐路が接続されて流体の種類毎に流体を分散して流出させる流体回路部を形成することを特徴とする複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法である。
【０００８】
また、本発明の上記の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法は、積層する金属部材の接合面の対向位置に設けられている環状凹部と環状凸部が多重に設けられていることを特徴とするものである。
また、発明の上記の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法は、積層する金属部材の接合面に設けられている環状凹部の対向位置に設けられる環状凸部が、凹部に中間金属部材を挿入して凸にしたものであることを特徴とするものである。
また、本発明の上記の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法は、積層する金属部材が、アルミニウムとアルミニウム、アルミニウムとアルミニウム合金、アルミニウム合金とアルミニウム合金、銅と銅、銅と銅合金、あるいは銅合金と銅合金のいずれかの組合せであることを特徴とするものである。
さらに、本発明の上記の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法は、流体回路部材が、ガス拡散プレートであることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
本発明の複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法は、積層する金属部材の接合面の対向位置に環状凹部と環状凸部を設け、この環状凹部と環状凸部を組み合わせて外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、鍛圧時の加圧軸圧縮方向に垂直で中心部から径方向（外周方向）に金属が流れ出ようとするが、鍛圧時に外周部が拘束されているため、一種の座屈のような変形が径方向（外周方向）に生ずる。このような径方向（外周方向）に座屈変形が生じている状態のものに、さらに加圧圧縮を加え、最終的に成形されたものは座屈変形が伸び、結果的に接触部である積層する金属部材の接合面にミクロ的なメタルフローが生じて金属接合を生じさせる。これにより積層する金属部材の接合面の平面接触部で金属接合され、最外周鍛接接合面の接合が完全になる。
【００１０】
このように、積層する金属部材の外周部を拘束して鍛圧を行い、接合面の環状凹部と環状凸部では締結部を形成するとともに、接合面の平面接触部では金属接合されていることにより、接合面は環状凹部と環状凸部の締結部と金属接合された平面接触部で高度にシールされる。特に接合面の環状凹部と環状凸部の締結部の外側の平面接触部が金属接合されているので、積層する金属部材の流体経路及び／又は分岐路が高度にシールされることに加え、最外周の鍛接接合面に液体やガスが浸入することがないものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明により製造された流体回路部材は、気体、液体を問わず任意の流体を分散させて流出させるもので、例えば流体としてガスを分散して流出させる成膜用ガス分散プレートとして用られるもので、半導体製造や液晶基板ガラス製造で使用される装置において、成膜用装置、具体的には化学的気相成長（ＣＶＤ）処理装置に使用されるものであり、半導体製造や液晶基板ガラス製造装置の成膜過程で異種のガスをガスの種類毎に分散させて吹き付けるものである。例えば、化学的気相成長（ＣＶＤ）処理により成膜を行う場合には、異種ガスは、化学的気相成長（ＣＶＤ）処理の成膜直前まで混合することがないように、ガス分散プレートのガス経路や分岐部により、ガスの種類毎に段階的、広域的に均一に分散させて目的の基板に吹きつけるものである。異種のガスは、ガス毎に均一に分散して吹きつけられるので、異種ガスは目的の基板の直前で確実、かつ均一に混合することができる。ガスを均一に分散させて吹き付けるには、ガス分散プレートの流出側に設けられるガス経路穴は、直径１ｍｍ前後の小径穴を分散して多数設けることが好ましい。
【００１２】
また本発明により製造された流体回路部材において、接合面に設ける環状凹部と環状凸部は、流体経路穴の周り、分岐部の周り、金属部材の外周に設けることが好ましい。
また本発明により製造された流体回路部材の流体経路及び／又は分岐部が、流体の種類毎に形成されているばあいには、流体を種類毎に区画する位置に、環状凹部と環状凸部を設けることが好ましい。
本発明において、金属部材の接合面に設けられる環状凹部、環状凸部は、例えば機械加工により成形する。また環状凹部と環状凸部の断面形状は、矩形に限るものではなく、鍛圧圧縮により凹部に凸部が充満して締結部を形成するものであればよい。
【００１３】
本発明の流体回路部材の製造において、積層する複数の金属部材の外周部を拘束して鍛圧を行う際、その前処理として、表面を洗浄することが望ましい。例えばアルミニウム又はアルミニウム合金部材の場合は、▲１▼硝酸で表面の油とり、▲２▼水洗、▲３▼化性処理（アルカリ溶液によるエッチング）、▲４▼水洗、▲５▼硝酸での洗浄、▲６▼水洗、▲７▼湯洗等の適宜の工程を組み合わせて表面を洗浄するものである。
本発明の接合面の対向位置に設けられている環状凹部と環状凸部を２重または３重のように多重に設け、凹部と凸部による締結部のより高度な密閉度野ものとすることができる。
【００１４】
本発明の流体回路部材の製造において、積層する金属部材は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金であることが好ましい。
例えば、アルミニウム部材とアルミニウム部材というように同一材料の流体回路部材であると、外周部を拘束しての鍛圧圧縮時の変形により複数部材同志が圧着し物理的に金属接合し易い。またアルミニウム部材とアルミニウム合金部材というように異種の材料であっても、外周部を拘束しての鍛圧圧縮時の変形により２種の金属部材同志が圧着し物理的に金属接合するものである。例えば、ＪＩＳ１０００系のアルミニウム材とＪＩＳ３０００系のアルミニウム材は鍛圧圧縮時の変形により部材同志が圧着し物理的に金属接合する。
アルミニウム、アルミニウム合金部材の外周部を拘束しての鍛圧は３５０〜５００℃の範囲が好ましい。また金属部材が銅、銅合金部材の場合には、７００〜９００℃の温度で鍛圧圧縮することが好ましい。
【００１５】
【実施例】
本発明の実施例について、図１〜図１２を参照して説明する。
実施例は、３枚のアルミニウム板を積層して流体回路部材であるガス分散プレートを製造するものである。
図１は本発明実施例の積層するアルミニウム板とその鍛圧を示す図、図２〜図７はガス分散プレートを構成するアルミニウム板を説明する図、図８、図９（ａ）（ｂ）、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は鍛圧を説明する図、図１１は製造されたガス分散プレートを示す図である。
図１に示すように、積層し接合するアルミニウム板（２０）、アルミニウム板（３０）、アルミニウム板（４０）、外周部を拘束して鍛圧を行う台（１０）、外周部を拘束する型（１１）、加圧手段（９）がアルミニウム板（２０）（３０）（４０）は、それぞれの接合面の環状凹部と環状凸部とを組み合わて、ガス経路穴や分岐部を接続して、外周部を拘束する型（１１）で、加圧手段（９）により外周部を拘束して鍛圧を行うものである。
【００１６】
ガス分散プレートを構成するアルミニウム板（２０）（３０）（４０）の構造を説明する。
図２（ａ）はアルミニウム板（２０）の外側面（ガス流入側）の平面図、図２（ｂ）はアルミニウム板（２０）の断面図、図２（ｃ）はアルミニウム板（２０）の平面図でアルミニウム板（３０）との接合面を示す図であり、図３（ａ）はアルミニウム板（２０）の外側面（ガス流入側）を示す斜視図、図３（ｂ）はアルミニウム板（２０）の斜視図でアルミニウム板（３０）との接合面を示す図である。
図４（ａ）はアルミニウム板（３０）の平面図でアルミニウム板（２０）との接合面を示す図、図４（ｂ）はアルミニウム板（３０）の断面図、図４（ｃ）はアルミニウム板（３０）の平面図でアルミニウム板（４０）との接合面を示す図であり、図５（ａ）はアルミニウム板（３０）の斜視図でアルミニウム板（２０）との接合面を示す図、図５（ｂ）はアルミニウム板（３０）の斜視図でアルミニウム板（４０）との接合面を示す図である。
図６（ａ）はアルミニウム板（４０）の平面図でアルミニウム板（３０）との接合面を示す図、図６（ｂ）はアルミニウム板（４０）の断面図、図６（ｃ）はアルミニウム板（４０）の外側面（ガス流出側）の平面図であり、図７（ａ）はアルミニウム板（４０）の斜視図でアルミニウム板（３０）との接合面を示す図、図７（ｂ）はアルミニウム板（４０）の外側面（ガス流出側）を示す斜視図である。
【００１７】
アルミ板（２０）には、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図３（ａ）（ｂ）に示すように、外側面（２１）から接合面（２２）に通ずるガス経路穴（２０ａ）とＨ型で溝状のガス分岐部（２０ｃ）及びガス経路穴（２０ｂ）が形成されている。また接合面（２２）には外周に環状凸部（２３）及びガス経路穴（２０ｂ）の周囲に環状凸部（２４）が形成されている。
アルミニウム板（３０）には、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図５（ａ）（ｂ）に示すように、接合面（３１）から接合面（３２）に通ずる複数（この図では６個）のガス経路穴（３０ａ）とガス経路穴（３０ｂ）が形成されている。ガス経路穴（３０ａ）はアルミニウム板（２０）に形成されているＨ型溝状の分岐部（２０ｃ）に対応した位置に設けられている。ガス経路穴（３０ｂ）は肋骨型で溝状のガス分岐部（３０ｃ）に接続されている。ガスの経路穴（３０ｂ）はアルミニウム板（２０）のガス経路穴（２０ｂ）に対応した位置に設けられている。
また、アルミニウム板（３０）の接合面（３１）には、外周に環状凹部（３５）及びガス経路穴（２０ｂ）の周囲に環状凹部（３６）が形成されている。環状凹部（３５）はアルミニウム板（２０）の接合面（２２）の環状凸部（２３）に対向した位置に形成されており、また環状凹部（３６）はアルミニウム板（２０）の接合面（２２）の環状凸部（２４）に対向した位置に形成されている。
また、アルミニウム板（３０）の接合面（３２）には、外周に環状凸部（３３）及びガス経路穴（３０ａ）の周囲に環状凸部（３４）が形成されている。
【００１８】
アルミニウム板（４０）には、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図７（ａ）（ｂ）に示すように、接合面（４１）からガス流出面（４２）に通ずる複数（図では６個）のガス経路穴（４０ａ）、及び複数（図では１２個）のガス経路穴（４０ｂ）が形成されている。複数のガス経路穴（４０ａ）はアルミニウム板（３０）の複数のガス経路穴（３０ａ）とそれぞれ対応した位置に設けられ、また複数のガス経路穴（４０ｂ）はアルミニウム板（３０）に形成されている肋骨型で溝状のガス分岐部（３０ｃ）に対応した位置に設けられている。
また、アルミニウム板（４０）の接合面（４１）には、外周に環状凹部（４５）及びガス経路穴（４０ａ）の周囲に環状凹部（４６）が形成されている。外周の環状凹部（４５）はアルミニウム板（３０）の接合面（３２）の環状凸部（３３）に対向した位置に形成され、環状凹部（４６）はアルミニウム板（３０）の接合面（３２）の環状凹部（３４）に対向した位置に形成されている。
なお、アルミニウム板（４０）には、６個のガス経路穴（４０ａ）、１２個のガス経路穴（４０ｂ）を図示してたが、これは図面を見やすく簡略化したもので、実際には、多数のガス経路穴（４０ａ）（４０ｂ）を設け、ガスを広域的に分散させるものである。またガス分岐部としてＨ型、肋骨型のもの図示してたが、ガスを分岐して広域的に分散させるものであればよい。
【００１９】
図８に示すように、アルミニウム板（２０）（３０）（４０）は、積層されて、その外周部を拘束する型（１１）に入れられる。
このとき、アルミニウム板（２０）の接合面（２２）の外周の環状凸部（２３）はアルミニウム板（３０）の接合面（３１）の環状凹部（３５）と組み合わせる。アルミニウム板（２０）の接合面（２２）の環状凸部（２４）は、アルミニウム板（３０）の接合面（３１）の環状凹部（２６）と組み合わせる。
また、アルミニウム板（３０）の接合面（３２）の外周の環状凸部（３３）は、アルミニウム板（４０）の接合面（４１）の環状凹部（４５）と組み合わせる。アルミニウム板（３０）の接合面（３２）の環状凸部（３４）は、アルミニウム板（４０）の接合面（４１）の環状凹部（４６）と組み合わせる。
【００２０】
また、アルミニウム板（２０）のガス経路穴（２０ａ）の分岐部（２０ｃ）はアルミニウム板（３０）の複数のガス経路穴（３０ａ）に接続し、複数のガス経路穴（３０ａ）はアルミニウム板（４０）のガス経路穴（４０ａ）にそれぞれ接続する。
また、アルミニウム板（２０）のガス経路穴（２０ｂ）はアルミニウム板（３０）のガス経路穴（３０ｂ）に接続し、ガス経路穴（３０ｂ）の分岐部（３０ｃ）はアルミニウム板（４０）の複数のガス経路穴（４０ｂ）に接続する。
【００２１】
このように、アルミニウム板（２０）（３０）（４０）のガス経路穴とその分岐部を接続し、また環状凹部と環状凸部を組み合わせ、外周部を拘束する型（１１）に入れられる。これらを圧手段（９）により外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、接合面の環状凹部と環状凸部で締結部を形成するとともに、接合面の平面接触部では金属接合され、積層する金属部材の流体経路及び／又は分岐路が接続されて金属部材を積層した流体回路部材となる。
図９（ａ）（ｂ）は接合面の環状凹部と環状凸部の締結部、接合面の平面接触部の一部を拡大して示した図である。
【００２２】
図９（ａ）に示すように、アルミニウム部材（３０）の環状凸部（３３）とアルミニウム部材（４０）の環状凹部（４２）は組み合わせられ、外周部を拘束する型（１１）で鍛圧が行なわれる。外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、図９（ｂ）に示すように、締結部を形成するとともに、アルミニウム部材（３０）の接合面（３２）とアルミニウム部材（４０）の接合面（４１）は、その平面接触部が金属接合される。またアルミニウム部材（３０）の環状凸部（３３）の外周の接合面（３２ａ）と、アルミニウム部材（４０）の環状凹部（４５）の外周の接合面（４１ａ）も、その平面接触部が金属接合されるので、３枚のアルミニウム板（２０）（３０）（４０）を積層したガス分散プレートの最外周も鍛接されて接合が完全なものとなる。
【００２３】
また、一部を拡大して示した図９（ａ）（ｂ）で環状凹部と環状凸部の締結部について説明する。
図９（ｂ）に示すように、環状凹部（４５）の巾をａ、深さをｂとし、環状凸部（３３）の巾をｃ、高さをｄとしたとき、つぎのような関係が好ましい。
ａ×ｂ≦ｃ×ｄ
ｂ／ｄ≦１．０
ｄ／ｃ≦６（より好ましくは、ｄ／ｃ≦４）
【００２４】
ａ×ｂ≦ｃ×ｄ、ｂ／ｄ≦１．０の関係は、外周部を拘束して鍛圧により環状凹部（４５）内に環状凸部（３３）を圧入して締結部を形成するものである。
環状凹部（４５）と環状凸部（３３）の周長は同じであるから、環状凹部（４５）のａ×ｂの面積が、環状凸部（３３）のｃ×ｄの面積より広いことは環状凹部（４５）内の体積に対し、環状凸部（３３）の体積が少なく結果として、環状凹部（４５）に環状凸部（３３）が充満されないことになる。そこで締結部でのシールを十分なものにするには、ａ×ｂ≦ｃ×ｄの関係にすることが好ましい。
なお、環状凸部（３３）の巾ｃが環状凹部（４５）の巾ａに比べて小さすぎると、鍛圧したときに、環状凹部（４５）に環状凸部（３３）を密閉させることができず、シールが不十分となることがある。
【００２５】
図９（ａ）に示す関係の環状凹部（４５）と環状凸部（３３）を、外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、図９（ｂ）に示すように、環状凸部は巾ｃ´、高さｄ´、また環状凹部は巾ａ´、高さｂ´になり、締結部で巾ａ´＝ｃ´、高さｂ´＝ｄ´となってシールする。
アルミニウム板（２０）と（３０）の接合面の環状凹部と環状凸部も同様である。
【００２６】
また、アルミニウム板の接合面の環状凹部と環状凸部は、図１２に示すように、アルミニウム部材（３０）の接合面（３２）に環状凹部（３２´）を形成し、アルミニウム部材（４０）の接合面（４１）の対向位置に環状凹部（４５）を形成し、これらの凹部（３２´）（４５）に中間部材（３２´´）を挿入して、凹部と凸部が組み合わされた状態にしてもよい。
【００２７】
図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）でアルミニウム板（２０）とアルミニウム板（３０）の接合面を例に外周部を拘束して行う鍛圧を説明する。、
図１０（ａ）に示すように、アルミニウム部材（２０）とアルミニウム部材（３０）は、外周部を拘束する型（１１）で鍛圧を行うことにより、鍛圧時の加圧手段（９）の加圧軸圧縮方向ａに垂直で中心部から径方向（外周方向）ｂ、ｃに金属が流れ出ようとするが、鍛圧時にアルミニウム部材（２０）とアルミニウム部材（３０）の外周部が型（１１）で拘束されているため、図１０（ｂ）に示すように、一種の座屈のような変形が径方向（外周方向）に生ずる。このような径方向（外周方向）に座屈変形が生じている状態のものに、さらに加圧圧縮を加え、最終的に成形されたものは、図１０（ｃ）に示すように、座屈変形が伸び、結果的に接触部である積層するアルミニウム部材（２０）とアルミニウム部材（３０）の接合面にミクロ的なメタルフローｄが生じて金属接合を生じさせる。
これにより積層するアルミニウム部材（２０）とアルミニウム部材（３０）の接合面の平面接触部でも金属接合され、最外周の鍛接接合面（図９（ｂ）の接合面（３２ａ）と接合面（４１ａ））の接合が完全になるものである。
【００２８】
アルミニウム板（２０）とアルミニウム板（３０）の接合面を例に説明したが、アルミニウム板（３０）とアルミニウム板（４０）の接合面も同様に、最外周の鍛接接合されるものであり、これにより積層するアルミニウム部材（２０）（３０）（４０）の各接合面の平面接触部でも金属接合され、最外周の鍛接接合面の接合も完全になる。
【００２９】
このように、外周部を拘束して鍛圧して製造されたガス分散プレートは、図１１に示すように、アルミニウム板（２０）の環状凸部（２３）とアルミニウム板（３０）の環状凹部（３５）で締結部を形成し、アルミニウム板（２０）の環状凸部（２４）とアルミニウム板（３０）の環状凹部（２６）で締結部を形成する。アルミニウム板（３０）の環状凸部（３３）とアルミニウム板（４０）の環状凹部（４５）で締結部を形成し、アルミニウム板（３０）のの環状凸部（３４）とアルミニウム板（４０）の環状凹部（４６）で締結部を形成する。
アルミニウム板（２０）の接合面（２２）とアルミニウム板（３０）の接合面（３１）の平面接触部では金属接合され、アルミニウム板（３０）の接合面（３２）とアルミニウム板（４０）の接合面（４１）の平面接触部では金属接合される。この平面接触部での金属接合は、最外周の鍛接接合面（２２ａ）と（３１ａ）、（３２ａ）と（４１ａ）での接合も完全なものである。
また、ガスを分散させるガス経路穴（２０ａ）は分岐部（２０ｃ）、ガス経路穴（３０ａ）、（４０ａ）と接続され、またガス経路穴（２０ｂ）はガス経路穴（３０ｂ）、分岐部（３０ｃ）、ガス経路穴（４０ｂ）と接続される。
【００３０】
このアルミニウム板（２０）（３０）（４０）を接合したガス分散プレートは、Ａガスは経路穴（２０ａ）、分岐部（２０ｃ）、ガス経路穴（３０ａ）、（４０ａ）を通って分散され、またＢガスは経路穴（２０ｂ）（３０ｂ）、分岐部（３０ｃ）、ガス経路穴（４０ｂ）を通って分散され成膜域に供給される。ＡガスとＢガスは基板の直前で混合され、基板（５０）に膜（５１）を形成するものである。
【００３１】
このように本発明により製造されたガス分散プレートは、ガス経路穴の接続部の周囲が環状凹部と環状凸部で鍛圧圧縮して締結されているのでシール性が確保され、この接続部からガスが漏れ出すことがなく、また他のガスが入り込むこともない。またアルミニウム板の各接合面は外周の環状凹部と環状凸部で鍛圧圧縮して締結されているのでガス分散プレートから外部にガスが漏れ出すことがない。具体的に、アルミニウム部材として純度９９．５％以上の純アルミニウムを用いた場合、１０−８〜１０−１０Ｔｏｒｒの高真空でもガス経路穴の接続部から漏れが生じなかった。
さらに、各接合面の平面接触部でも金属接合され、最外周の接合面も完全に接合されているので、鍛圧により製造されたガス分散プレートを処理液に浸漬して表面処理な処理を行っても、外周の接合部に処理液が浸入することがなく、真空中での成膜時に、接合部に浸入した処理液が吸い出されたり、ガス化したりして、真空中での成膜の機能を阻害するようなこともない。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法によれば、金属部材の接合面の対向位置に環状凹部と環状凸部を設けて組み合わせて外周部を拘束して鍛圧を行うことにより、流体回路部材は接合面の環状凹部と環状凸部では締結部を形成するとともに接合面の平面接触部では金属接合されるので、最外周の接合面も完全に接合され、高度にシールされることに加え、最外周の接合面に液体やガスが浸入することがなく、また環状凹部と環状凸部での締結部及び平面接触部での完全な接合により製造歩留まりが向上するという効果を有し、また本発明により製造されたものは耐熱牲を有し、使用時のヒートサイクルに強く製品寿命が長いという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例のガス分散プレートの鍛圧を示す図
【図２】 本発明の実施例のガス分散プレートを構成するアルミニウム板を示す図
【図３】 本発明の実施例のガス分散プレートを構成するアルミニウム板を示す図
【図４】 本発明の実施例のガス分散プレートを構成するアルミニウム板を示す図
【図５】 本発明の実施例のガス分散プレートを構成するアルミニウム板を示す図
【図６】 本発明の実施例のガス分散プレートを構成するアルミニウム板を示す図
【図７】 本発明の実施例のガス分散プレートを構成するアルミニウム板を示す図
【図８】 本発明の実施例の鍛圧を説明する図
【図９】 本発明の実施例の鍛圧を説明する図
【図１０】 本発明の実施例の鍛圧を説明する図
【図１１】 本発明の実施例の製造されたガス分散プレートを示す図
【図１２】 本発明の実施例を示す図
【図１３】 従来技術を説明する図
【図１４】 従来技術を説明する図
【符号の説明】
９ 加圧手段
１１ 外周部を拘束する型
２０，３０，４０ アルミニウム板
２０ａ、２０ｂ，３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂ ガス経路穴
２０ｃ、３０ｃ ガス分岐部
２３，２４，３３，３４ 環状凸部
３５，３６，４５，４６ 環状凹部
Claims (6)
- 複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法において、積層する金属部材に流体経路及び／又は分岐路を形成し、かつ接合面の対向位置に環状凹部と環状凸部を設け、前記金属部材の接合面の環状凹部と環状凸部を組み合わせ、積層する金属部材の外周部を拘束して鍛圧を行い、接合面の環状凹部と環状凸部では締結部を形成するとともに、接合面の平面接触部では金属接合され、積層する金属部材の流体経路及び／又は分岐路が接続されて流体を分散して流出させる流体回路部を形成することを特徴とする複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法。
- 複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法において、積層する金属部材に流体の種類毎に流体経路及び／又は分岐路を形成し、かつ接合面の対向位置で流体を種類毎に区画する位置に環状凹部と環状凸部を設け、前記金属部材の接合面の環状凹部と環状凸部を組み合わせ、積層する金属部材の外周部を拘束して鍛圧を行い、接合面の環状凹部と環状凸部では締結部を形成するとともに、接合面の平面接触部では金属接合され、積層する金属部材の流体経路及び／又は分岐路が接続されて流体の種類毎に流体を分散して流出させる流体回路部を形成することを特徴とする複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法。
- 積層する金属部材の接合面の対向位置に設けられている環状凹部と環状凸部が、多重に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法。
- 積層する金属部材の接合面に設けられている環状凹部の対向位置に設けらる環状凸部が、凹部に中間金属部材を挿入して凸にしたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずかに記載の複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法。
- 積層する金属部材が、アルミニウムとアルミニウム、アルミニウムとアルミニウム合金、アルミニウム合金とアルミニウム合金、銅と銅、銅と銅合金、あるいは銅合金と銅合金のいずれかの組合せであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法。
- 流体回路部材が、ガス拡散プレートであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の複数の金属部材を積層した流体回路部材の製造方法。
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