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カーボン材料 ガラス状炭素

ガラス状炭素のイメージ図

ガラス状炭素は緻密で優れた耐食性を示し、硬く、粒子の脱落が極めて少ないことから、半導体製造プロセス部材、各種高温炉部材などに使われています。日立化成は原材料の樹脂合成技術とカーボン製品の製造技術を融合させ信頼性の高いガラス状炭素製品をご提供します。

特長

  • 非晶質な組織を持ち、特性は等方的です。
  • 硬度が高く、表面はガラスのように滑らかです。
  • 脱ガス特性に優れ、高純度で炭素粉の発塵が少ない。
  • 強度が大きく、非常に軽量です。(密度はアルミニウムの約1/2)
  • 熱膨張係数が小さいので熱変形が少なく、また熱容量も小さくなります。
  • 耐薬品性、耐食性、耐酸化性に優れています。

特性

物理特性比較
  単位 ガラス状炭素 石英 アルミニウム
かさ密度 kg/m3 1,530 2,200 2,700
曲げ強度 MPa 150 50 -
引張強度 MPa - - 205
ヤング率 GPa 23 73 69
硬度(ショア) - 127 - -
電気比抵抗 Ω -m 4.4×10-5 - -
熱膨張係数 ×10-6/℃ 3.7 0.5 21.0
比熱 J/gK 0.75 0.8 0.9
熱伝導率 W/mK 7 1.3 203
純度(灰分) ppm 10以下 - -
ガラス状炭素の純度測定例
区分 ICP(ppm)
B Mg Al Si Ca Ti V Cr Ma Fe Co Mo Cu Ni
  0.1 0.1 0.0 0.9 0.9 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0

用途

クリーンな素材としてさまざまな分野でご使用いただいています。

半導体・液晶用部品

プラズマ・エッチング装置用の電極、チャンバー部材などに使用されます。緻密な組織で、材料の消耗によるパーティクルの発生を少なくできます。
 

熱処理治具

真空、または不活性ガス雰囲気の高温炉で、製品を熱処理する際の治具として使用されます。金属、ガラスなどとの反応性が小さく、製品の固着を少なくできます。 (注意:炭素と化合物を生成する元素には適しません。)

材料検討のヒント

ガラス状炭素を使用する前には、実際の条件で材料を評価することが必要です。 ここでは、その前段階として、検討例を示します。

材料特性面からの検討
要求特性 メリット ご注意点
耐食性
  • ほとんどの薬液に対し、高い耐食性を示します。
  • 金属、石英ガラス等で、消耗が多くお困りの点があれば、解決できる可能性があります。
  • 酸素がある雰囲気では、高温(400℃以上)では、酸化消耗します。
  • 大気中で長期的に使用される場合は、350℃以下、短時間では500℃以下を推奨します。
耐熱性
  • 不活性ガス雰囲気では、約3000℃の温度までの耐久性があります。
  • 材料に応力がかかる場合、2500℃を超えた領域で塑性変形が始まります。
  • 材料の局部的な加熱は、熱応力から材料の破損にいたることがあります。
コンタミ防止
  • 高純度の炭素質のため、金属元素による汚染がほとんどありません。
  • 材料表面は、加工または取り扱いで汚染されることがありますので、管理された場所での洗浄、梱包が必要です。
発塵防止
  • 通常の炭素材料と異なり、硬く、気孔のほとんどない材料ですので、材料からの発塵を少なくできます。
  • 自己潤滑性のある材料ではありませんので、機械的な摺動部品には、適しません。
形状面からの検討
  基本仕様 または推奨形状 ご注意点
素材 標準素材
  • 板厚3mmの平板(370mm×470mm)
  • 標準素材からの加工は、ご相談ください。
標準外素材
  • 個別にご相談ください。
-
加工 製品の稜線
  • 個別にご相談ください。
  • 製品の切断面は鋭利のため、手、指等で触れないでください。
切り欠き部分
  • 面取りを必ずしてください。
    C0.5 以上 またはR0.5以上を推奨します。
  • 切り欠き部分は、応力が集中しますので、材料が破損しやすくなります。
ラップ仕上げ
  • ガラス状炭素には、焼き上がりの状態では表面にうねりが見られます。とくに平滑な面をご要求されるときは、ラップ仕上げを推奨します。
  • ラップ仕上げは、平面形状のものに限定されます。
ポリッシュ仕上げ
(鏡面仕上げ)
  • ラップ仕上げ後、鏡面に仕上げることができます。
  • 平面形状に限定されます。
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