不透明石英多孔シート 半導体用高反射熱線遮蔽材-Mia

プロジェクト概要

• クライアント: 韓国の太陽光発電装置部品メーカー

• 製品: 不透明石英穴あきシート（PECVD炉の熱放射シールド用）

• サプライヤー: 連雲港盛帆石英製品有限公司

• 素材: 高純度不透明（乳白色/オパール色）石英

• 主要特性: 赤外線反射率 ≥ 85%、熱伝導率 ≤ 1.4 W/m·℃

• 用途: 太陽光発電PECVD管炉のグラファイトサセプター用断熱ライナー、拡散炉用熱放射シールド層、高温熱処理チャンバー用保護ライナー

• コアプロセス: ダイヤモンドワイヤーソー切断、CNC精密彫刻、両面ラップ加工、バリなしエッジ仕上げ、精密穴あけ

クライアントの当初の課題

1. 透明石英による熱シールド不足

クライアントは以前、PECVD管炉の放射線シールドとして透明な石英板を使用していました。透明石英は赤外線を大幅に透過するため、炉の外壁に過剰な熱が到達していました。これにより、周辺のOリング、センサー、水冷ラインの早期劣化を引き起こし、4～6週間ごとにメンテナンスのためのシャットダウンが必要となり、ダウンタイムコストが大幅に増加しました。

2. 接続構造による熱漏れと機械的故障

以前のサプライヤーは小型の不透明石英板（最大300×200 mm）しか製造できなかったため、大型炉のシールド領域には複数の部品を接続する必要がありました。約400℃の運転温度では、接続部の隙間からの熱放射漏れが許容レベルを超えていました。さらに、接続部間の熱膨張の不均一性が固定具の緩みやプレートのずれを引き起こし、シールド効果を低下させ、時にはプレートの破損につながりました。

3. 穴あけ精度の不足による取り付け困難

各シールドプレートには複数の位置決め穴と空気流路が必要でした。以前のサプライヤーの従来の穴あけ方法では、穴の位置ずれが±0.1 mmを超え、穴壁が粗く欠けやすくなっていました。これにより、クライアントは出荷されたすべての製品を手作業で修正する必要があり、プレートあたり約30分を要する時間のかかるプロセスであり、炉の組み立てスケジュールを大幅に遅延させていました。

当社のターゲットソリューションと利点

1. 優れた熱反射性能を持つプレミアム不透明石英素材

均一に分布した微小気泡（直径10～100 μm、含有量≥20%）を特徴とする高純度不透明石英ブランクを選択し、2.5～16 μmの波長範囲で赤外線反射率≥85%を達成しました。熱伝導率がわずか1.4 W/m・℃であることは、透明石英（1.6～1.8 W/m・℃）を大幅に上回り、炉の外壁への放射熱伝達を効果的にブロックします。素材固有の低い熱膨張係数（5.4×10⁻⁷/℃）は、繰り返し熱サイクル中の破損や剥離を防ぎ、優れた熱衝撃抵抗を保証します。

2. 接続部のない大型ワンピース成形

大型CNC加工センターを活用することで、最大800×600 mmのワンピース不透明石英プレートを製造でき、接続部の隙間とそれに伴う熱漏れの問題を完全に解消します。クライアントの様々な炉モデルに対応するため、200×200 mmから650×450 mmまでのフルシリーズワンピースソリューションを提供し、既存の機器設計とのシームレスな統合を保証します。

3. 精密な穴あけによる正確な取り付け

ダイヤモンドコーティングされたドリルビットを備えたCNC穴あけセンターを使用し、一貫して以下を実現しています。

• 穴径公差: ±0.02 mm

• 穴位置精度: ±0.03 mm

• 研磨後の穴壁粗さ: Ra ≤ 0.4 μm

• バリや欠けのない穴エッジ

この精度により、手作業での修正が不要になり、受け取り後すぐに取り付けが可能になります。

協力結果とクライアントからのフィードバック

1. 熱シールド性能の大幅な向上

PECVD管炉での3ヶ月間の連続運転後、不透明石英穴あきシートは、以前の透明石英ソリューションと比較して、炉の外壁表面の温度を約45℃低下させました。周辺部品の寿命（Oリング、センサー、冷却ライン）は4～6週間から6ヶ月以上に延長され、メンテナンス頻度が75%削減されました。

2. 組み立て効率の劇的な向上

ワンピース成形設計により接続作業が不要になり、高精度な穴位置決めによりプラグアンドプレイでの取り付けが可能になりました。炉の組み立て時間は1台あたり約2時間から45分に短縮され、62%の削減となり、クライアントは生産立ち上げスケジュールを加速させることができました。

3. 製品寿命が期待を超過

連続400℃の運転条件下で、最初の800個のバッチは、破損、変形、表面剥離なしで12ヶ月以上使用を継続しており、以前のサプライヤーの製品の4倍の寿命を達成しました。