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メタル炉カーボン炉マルチ雰囲気炉ESC向け炉管状炉塩素炉(ハロゲン炉)
ALL-METAL VACUUM FURNACE

メタル炉
(オールメタル真空炉)

Mo/W等の耐火金属でホットゾーンを構成し、真空・不活性・H₂雰囲気で高純度な熱処理を行う加熱炉です。清浄性、雰囲気、温度分布をワーク条件に合わせて一体設計します。

Mo / W オールメタル10⁻⁶ Pa級*Vac / N₂ / Ar / H₂~2600℃級 実績
Thermonik ENG メタル炉 実機
ACTUAL EQUIPMENT / METAL FURNACE
* 到達値・成立温度は炉構成、ワーク、雰囲気により変動
Mo / WALL-METAL HOT ZONE
10⁻⁶ Pa級*HIGH VACUUM
Vac / N₂ / Ar / H₂ATMOSPHERE CONTROL
R&D → CUSTOMPROCESS-FIRST DESIGN
WHY ALL-METAL?

なぜメタル炉は、清浄・高真空・H₂処理に適するのか。

炉の構造が、プロセス上の効果へどうつながるかを3点で整理します。

01 / CLEANLINESS

汚染源を減らす

構造
  • Mo/Wホットゾーン
  • 繊維系断熱材を主要部に使わない
→
効果
  • 発塵源を低減
  • 炭素・吸着水分の混入経路を低減
活かせる用途:高純度材料 / 半導体前処理 / 接合界面
02 / ATMOSPHERE

反応性ガスの分圧を制御

構造
  • 高真空排気
  • N₂ / Ar / H₂切替
→
効果
  • pO₂・pH₂Oを低減
  • H₂で還元条件を形成
活かせる用途:脱ガス / ろう付け / メタライズ前処理
03 / TEMPERATURE

輻射場を設計する

設計
  • ヒーター配置
  • Mo/W遮熱板・治具
→
効果
  • 面内ΔTを制御
  • 反り・応力・特性差を抑制
活かせる用途:ガラス / 精密材料評価 / 接合

真空にすると、何が変わる?

残留ガス組成を空気と仮定したpO₂の理論目安。実際の残留ガス組成はアウトガス・リーク・排気系等に依存。
10⁻⁴ Pa
pO₂≈2.1×10⁻⁵ Pa(空気組成を仮定)
10⁻⁵ Pa
pO₂≈2.1×10⁻⁶ Pa(空気組成を仮定)
10⁻⁶ Pa
pO₂≈2.1×10⁻⁷ Pa(空気組成を仮定)
つまり: O₂/H₂Oなどの反応種を減らし、酸化・吸着水分・副反応の影響を抑えやすくします。

Mo / Wは「融点」だけで選ばない

温度域、形状、高温強度、加工性、寿命からホットゾーンを組み合わせます。
MOLYBDENUM
約2623℃
  • 遮熱板・構造材
  • 加工性とのバランス
⇄
TUNGSTEN
約3422℃
  • 高温側ヒーター
  • より高い耐熱余裕
設計上は: 高温化に伴う再結晶・クリープ・変形を確認し、材質・厚み・支持方法を決めます。
INSIDE THE HOT ZONE

オールメタル炉内構造

実機の炉内写真と主要設計要素から、清浄性・高真空・高温処理を支える構造を示します。

Thermonik ENG メタル炉 炉内 Mo/Wホットゾーン
1
Mo/Wヒーター真空・不活性・H₂で高温加熱。要求温度に応じて材質・形状を選定。
2
金属遮熱板輻射損失と温度場を制御し、外部への熱負荷を抑える。
3
ワーク / 治具ゾーンヒーターからの視野率・支持方法・熱容量を含めて温度分布を設計。
4
真空・ガス系アウトガス排気、N₂/Ar/H₂導入、圧力・安全シーケンスを制御。
ホットゾーンだけでなく、治具+ワーク+レシピまで含めて設計することで再現性を作り込みます。
FEATURE → PROCESS → APPLICATION

特長が、どの用途に効くのか。

「炉の特長」を「材料プロセス上のメリット」へ結び付けます。

FEATUREオールメタル構造発塵・アウトガス・炭素源を低減
→
PROCESS EFFECT清浄な表面・界面を維持微量汚染の影響を受けにくい条件へ
→
APPLICATION高純度材料 / 半導体関連 / ガラス粉末・酸化物・窒化物、脱ガス、表面安定化
FEATURE真空・N₂/Ar・H₂pO₂/pH₂Oと還元性を制御
→
PROCESS EFFECT酸化抑制 / 還元 / 脱ガス酸化膜・水分・不要反応の影響を低減
→
APPLICATIONろう付け / 接合 / メタライズ前処理金属・セラミックス・ガラスの界面工程
FEATUREヒーター+遮熱+治具+レシピ輻射場と熱履歴を設計
→
PROCESS EFFECT面内ΔT / 温度勾配を管理反り・応力・特性ばらつきを抑える
→
APPLICATIONガラス / 精密材料評価 / 大面積ワーク再現性を重視する熱処理
APPLICATIONS

適用分野例

オールメタル構造・雰囲気制御・温度分布設計を活かせる代表例です。

▦
SEMICONDUCTOR

半導体パッケージ関連

脱ガス・乾燥・表面安定化など、清浄性を重視する前処理。

⇄
BRAZING / JOINING

ろう付け・接合

金属 / セラミックス / ガラスの酸化を抑えた接合工程。

◇
HIGH-PURITY MATERIAL

高純度材料の焼成・合成

粉末・酸化物・窒化物など、炉材由来コンタミを避けたい処理。

▱
GLASS / PRECISION

ガラス・精密材料評価

温度分布・反り・応力・再現性を重視する熱処理。

R&D REPRESENTATIVE SPEC

R&D向け 代表仕様例

下記は条件出し用の一例です。ワーク・温度・雰囲気・スループットから装置仕様を逆算します。

用途
材料評価 / 条件出し(R&D)
加熱ゾーン
140 × 140 × 170 mm
標準仕様
~1800℃級
到達真空度
10⁻⁶ Pa級
雰囲気
N₂ / Ar / 高真空 / H₂
ヒーター
タングステンヒーター
断熱
タングステン / モリブデン
必要UTY
電力 / 冷却水 / プロセスガス
SAFETYH₂運転シーケンス投入前パージ / 漏洩監視 / 異常時遮断
ATMOSPHEREVac / N₂ / Ar / H₂残留O₂・H₂Oを考えた置換・排気
TEMPERATUREΔT・均熱・冷却勾配ワーク+治具+レシピで最適化
SCALER&D → 大型 / 量産必要処理量から電力・冷却・真空系を再設計
MANUFACTURING EXAMPLES

製作実績例

同じ「メタル炉」でも、温度・雰囲気・炉内寸法に応じて設計は変わります。

Thermonik ENG R&D用メタル炉 2000℃R&D / 2000℃

R&D用メタル炉

MAX TEMP.2000℃
VACUUM10⁻⁴ Pa級
ATMOSPHEREVac / N₂ / Ar
ROLE条件出し
Thermonik ENG 超高温メタル炉 2600℃ULTRA HIGH TEMP.

超高温メタル炉

Ar2600℃
N₂2400℃
VACUUM2000℃
HOT ZONEφ150 × 200H
Thermonik ENG 研究用小型メタル炉 2400℃COMPACT RESEARCH

研究用小型メタル炉

Ar2400℃
ATMOSPHEREVac / N₂ / Ar / H₂
HOT ZONEW60 × D60 × H75
ROLE小型研究

最高温度は「雰囲気」とセットで見る

ARGON2600℃ 実績
NITROGEN2400℃ 実績
VACUUM2000℃ 実績
同じ炉でも成立条件は雰囲気・ホットゾーン構成・ワーク負荷で変わるため、最大温度だけで仕様を決めません。
FAQ

よくある質問

選定時に確認されるポイントを簡潔にまとめています。

メタル炉とカーボン炉の違いは何ですか?

メタル炉はMo/W等のオールメタルホットゾーンで低アウトガス・低発塵・炭素コンタミ回避を重視します。カーボン炉はグラファイト構成により3000℃級の超高温に強みがあります。

高温H₂処理でメタル炉を選ぶメリットは?

炉内主要部に炭素材料を使わないため、炭素源からのコンタミ経路を避けやすく、高純度な還元処理に適します。寿命は温度・H₂純度・材料グレード等を考慮します。

H₂雰囲気で運転できますか?

対応実績があります。H₂濃度、温度、圧力、パージ、漏洩監視、インターロック、排気処理を含めて個別設計します。

10⁻⁶ Pa級なら清浄度も一定ですか?

いいえ。残留ガスはワーク・治具のアウトガス、リーク、ベーク条件、真空系構成、ガス純度に依存します。

温度均一性はMo/Wの熱伝導率だけで決まりますか?

決まりません。高真空・高温では輻射が支配的で、ヒーター配置、遮熱板、視野率、治具、ワーク熱容量、レシピが重要です。

1800℃を超える仕様も可能ですか?

可能です。製作実績として2600℃(Ar)、2400℃(N₂)、2000℃(真空)があります。高温側ではW主体のホットゾーンや測温方法を含めて再設計します。

CONSULTATION

材料・温度・雰囲気からご相談ください。

完成した仕様書は不要です。処理材料、目標温度、雰囲気、ワークサイズ、許容コンタミ・温度ばらつきを確認し、ホットゾーン・真空・ガス・安全仕様を整理します。

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