具体实施方式

<实施方式1>

首先对本发明的实施方式1进行说明。图1是示出本发明的实施方式1的碳复合构件的图，详细而言，是碳复合构件的表面附近的截面的放大图。

在石墨基材1上层积形成有作为一个热解碳层的第1层2A、以及作为其他热解碳层的第2层2B。另外，在第1层2A与第2层2B的边界处按照层状扩展的方式形成有大量的气孔3。以层状存在有气孔3的区域为气孔区域4。

成为第1层2A和第2层2B的热解碳层可以通过CVD法形成。在热解碳层的主要部分，a轴方向沿石墨基材1的面方向扩展，c轴方向沿垂直方向延伸。因此，在为层积有2层以上的热解碳层的构件时，容易从发生了热应变等的边界区域产生剥离。因此，本实施方式的碳复合构件中，在相互相邻的第1层2A与第2层2B的边界处形成存在气孔3的气孔区域4，由此打乱热解碳层的排列、不容易发生剥离。

这样的气孔区域4可以如下得到。

图2是示出图1所示的碳复合构件的制造工序的图。首先准备目标形状的石墨基材1。在石墨基材1上形成热解碳层时，厚度相应地增大，因此优选与作为碳复合构件的尺寸或者所形成的热解碳层的厚度相应地将其加工得厚度较小。另外，为了提高与热解碳层的密合性，也可以将石墨基材1的表面加工成粗糙面。

之后，将石墨基材1置于CVD炉中，升高至成膜温度后，导入原料气体。成膜温度没有特别限定，例如可以为800～2000℃。用于得到热解碳层的原料气体只要为烃就没有特别限定。例如可以使用甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等烷烃、乙烯、丙烯等烯烃、乙炔等炔、以及苯、甲苯等芳香族系的原料气体。

之后保持成膜温度，导入一定时间的原料气体，由此在石墨基材1的表面进行作为第1层2A的一个热解碳层的成膜。需要说明的是，作为载气，可以使用Ar等惰性气体。

接着，在作为热解碳层的第1层2A达到了规定厚度的阶段，在第1层2A的表面通过下文详述的方法形成气孔区域4。进而，在形成了气孔区域4后，使热解碳在成膜的CVD条件下恒定，在形成有气孔区域4的热解碳层上连续地形成作为第2层2B的其他热解碳层。

热解碳层若为稳定的成膜状态，则按照a轴方向在相对于石墨基材1的水平方向(图中的左右方向)上扩展、c轴方向在相对于石墨基材1的垂直方向(图中的上下方向)上延伸的方式以方向性对齐的状态来形成；若为不稳定的成膜状态，则在石墨基材1的上方原料气体发生热解，形成颗粒并堆积在石墨基材1上，热解碳层的排列产生紊乱。这样的排列紊乱在热解碳层的主要部分生成时，成为气密性变差等热解碳层的功能降低的原因。

但是，本实施方式的碳复合构件中，在第1层2A与第2层2B的边界处生成气孔区域4，因此其不会成为使碳复合构件的性能劣化的原因，而是按照增强作为2个以上的热解碳层的第1层2A与第2层2B的接合力的方式起作用，具有不容易发生剥离的效果。

气孔区域4可在第1层2A的成膜终止时或第2层2B的成膜开始时的任一时刻形成。例如，在第2层2B的成膜开始时形成的情况下，在开始时升高气体分压或升高温度等置于暂且不稳定的状况，使颗粒在第1层2A的表面生成后，在稳定的条件下进行作为第2层2B的热解碳层的形成。另外，在第1层2A的成膜终止时形成的情况下，在终止时升高气体分压或升高温度等置于暂且不稳定的状况，在使颗粒生成后，在稳定的条件下进行作为第2层2B的热解碳层的形成。由于颗粒散布堆积在第1层2A的表面上，因此在其上进行作为第2层2B的热解碳层的成膜时，在颗粒的周边形成气孔3。该气孔3在第1层2A与第2层2B的边界处扩展成层状，形成气孔区域4。

作为用于生成该热解碳的颗粒并使其沉积的条件的一例，可以举出使CVD炉内的压力为10～10000Pa、温度为800～2000℃。

另外，为了使更多的热解碳的颗粒沉积在第1层2A的表面、更多地形成气孔3，在CVD炉中扩大热解碳层的上部空间即可。上部空间扩大时，所生成的热解碳的颗粒的量增多，能够使更多的热解碳的颗粒沉积在第1层2A的表面。

需要说明的是，上文示出了使热解碳层为第1层2A和第2层2B的2层结构的情况作为示例，但本实施方式的热解碳层也可以为3层以上的多层。这种情况下，气孔区域4的形成同样地可以在各层的制膜开始时形成，也可以在终止时形成。此外，在热解碳层为3层以上的情况下，只要在至少1组相邻的热解碳层间的边界处具有上述气孔区域4，即可发挥出本申请发明的效果，但为了充分发挥出防止层间剥离的效果，优选相邻的1组热解碳层间的边界全部具有气孔区域4。

另外，热解碳层可以在石墨基材1的两面形成，在石墨基材1的某一表面形成热解碳层后，将石墨基材1翻过来使另一面成为上表面来进行成膜即可。或者可以按照覆盖石墨基材1的整个面的方式来形成热解碳层。并且在各层的成膜开始时或成膜终止时同样地形成气孔区域4即可。

接着，气孔3的最大气孔径优选为0.5～3.0μm。通过使气孔3的最大气孔径为0.5μm以上，能够充分确保在气孔3周围形成的取向的方向性不同的热解碳成分，能够通过气孔3的生成而充分发挥出锚定效应。另外，通过使气孔3的最大气孔径为3.0μm以下，可降低向气孔3周围的应力集中，防止由于气孔3的存在而使强度降低的情况。需要说明的是，气孔3更优选的最大气孔径为1～2μm。

气孔区域4若过厚，则容易以气孔3作为起点发生剥离；该气孔区域4若过薄，则打乱热解碳的取向的效果减少，得不到使上下的热解碳层相互间的接合力增强的效果。因此，气孔区域4的厚度优选为0.5～20μm、更优选为1～5μm。

热解碳层的合计厚度优选为5～400μm。通过使热解碳层的合计厚度为5μm以上，能够充分覆盖作为多孔体的石墨基材1的凹凸，能够确保气体的不渗透性。另外，通过使热解碳层的合计厚度为400μm以下，能够防止因石墨基材1与热解碳层的热应变所致的翘曲、剥离。需要说明的是，更优选的热解碳层的合计厚度为10～200μm。

此处，热解碳层的厚度是除气孔区域4以外的厚度，例如，第1层2A的厚度的在石墨基材1上成膜的第1层2A的膜厚，不包括为了生成颗粒而改变成膜条件进行成膜的热解碳的堆积厚度。另外，第2层2B的厚度是在生成颗粒后进行了成膜时的热解碳层的膜厚。

作为形成石墨基材1的石墨材料，优选为各向同性石墨材料。各向同性石墨中，特性的各向异性小、均匀性高，因此与热解碳层的热膨胀系数差基于部位、方向的差异小，能够使剥离变得困难。

<实施方式2>

接着对本发明的实施方式2进行说明。图3是本发明的实施方式2的碳复合构件的截面图。

图3所示的形态、即在石墨基材1的整个面上形成2层以上的热解碳层的形态的碳复合构件例如可以通过日本特开2016-169422号的图1所示的使用特定支撑器具的制造方法来进行制造(关于本制造方法的详细内容如下文所述)。这种情况下，在热解碳层的一部分形成第1开口部10、第2开口部11。

如图3所示，本实施方式的碳复合构件中，石墨基材1被第1层2A和第2层2B覆盖，并且第1层2A在石墨基材1的一面(图中的上表面)具有第1开口部10(图3中为2处)，第2层2B覆盖第1开口部10。因此，利用第2层2B确保了从第1开口部10向石墨基材1的气密性。另一方面，在石墨基材1的另一面(图中的下表面)不具有第1开口部10、整个面被第1层2A覆盖，并且在第2层2B具有第2开口部11(图3中为2处)。因此，利用第1层2A确保了从第2开口部11向石墨基材1的气密性。

即，由于位于靠近石墨基材的一侧的第1层2A的第1开口部10与位于外侧的第2层2B的第2开口部11处在相对于石墨基材1不同的位置(第1开口部10和第2开口部11在热解碳层的层积方向上不重叠的位置)，因此可闭塞第1开口部10，防止气体、水分、杂质等从石墨基材1中的释放、并且防止气体、水分、杂质等从外部的吸附。需要说明的是，第1开口部10、第2开口部11在第1层2A和第2层2B分别可以为1个，也可以在多个部位形成。

图3中，作为2层以上的热解碳层，对第1层2A和第2层2B这2层的情况进行了说明，但例如在将2层以上的热解碳层从靠近石墨基材1的一侧起依次设为第1层、第2层、···、第n-1层、第n层时，第1层具有第1开口部，第n层具有第n开口部，并且第1开口部和第n开口部形成在相对于石墨基材1不同的位置(第1开口部与第n开口部在热解碳层的层积方向不重叠的位置)的情况下，能够发挥出与上述同样的效果。需要说明的是，n为2以上的整数。

图4为图3的A部截面的放大图，详细示出了在第1层2A形成的第1开口部10的周边(图中的C区域)。

如图4所示，第2层2B覆盖第1开口部10，并且第1开口部周边(C区域)处的第1层2A与第2层2B的边界的气孔区域4朝向石墨基材1倾斜地延伸。即，由于第2层2B覆盖位于第1层2A的第1开口部10，因此能够提高防止石墨基材1中的气体、水分、杂质的释放和从外部的吸附的效果。另外，由于第1开口部的周边(C区域)处的第1层2A与第2层2B的边界的气孔区域4朝向石墨基材1倾斜地延伸，因此能够提高容易引起应力集中的第1开口部10的边界部分的增强效果。

图5是图3的B部截面的放大图，详细示出了在第2层2B形成的第2开口部11的周边(D区域)。

如图5所示，在第1层2A不具有开口部，并且第2层2B层积形成在第1层2A的上表面(图中为下侧)，在第2层2B具有第2开口部11。并且，在第2层2B与第2层2B的紧下方的第1层2A的边界处具有气孔区域4，如图中的D区域所表示，第2层2B向着第2开口部11缓慢地变薄，因此可缓和应力集中，与其他部位相比，能够提高厚度薄的第2开口部的边界部分的增强效果。

图5中，作为2层以上的热解碳层，对于第1层2A和第2层2B这2层的情况进行了说明，但与图3中说明的情况同样地，只要在第n层与第n层的紧下方的第n-1层的边界处具有气孔区域4且第n层向着第n开口部缓慢地变薄，即可发挥出与上述同样的效果。需要说明的是，n为2以上的整数。

接着对本发明的实施方式2的碳复合构件的制造方法进行详细说明。在制造这样的碳复合构件时，例如可以按照图6所示的工序进行。

图6的(A)表示石墨基材1，(B)表示第1层2A的形成工序，(C)表示针对石墨基材1的第1面1a侧的气孔区域4的形成工序，(D)表示针对石墨基材1的第2面1b侧(即形成了第1开口部10的一侧)的气孔区域4的形成工序，(E)表示第2层2B的形成工序。需要说明的是，如该图(A)所示，设石墨基材1的一个面(图中的上表面)为第1面1a、另一面(图中的下表面)为第2面1b。另外，图7中放大示出了由图6的(C)工序、(D)工序和(E)工序形成的各层。

首先，如(B)工序所示，将石墨基材1载置在支撑器具20上。支撑器具20被载置于CVD装置的基板固定器(未图示)。支撑器具20例如具有圆柱形状的支撑器具主体21、以及从支撑器具主体21的中央部突出的支撑部22且被形成为一体。需要说明的是，为了将它们一体化，例如可以通过按照得到支撑器具主体21和支撑部22的方式进行加工、将支撑器具主体21和支撑部22利用接合剂等进行粘接来实现。

支撑部22整体呈截锥体形状，其呈现出在沿轴线的截面上具有从顶面23朝向支撑器具主体21逐渐扩径的倾斜面的形状。另外，顶面23除了图示的平面以外，还可以为前端尖锐的形状(圆锥形状)。石墨基材1的第2面1b与该支撑部22相接并被支撑。

在该状态下进行稳定的CVD法来进行热解碳层的成膜。由此，如图中所示，按照覆盖除支撑器具20的支撑部22的周边以外的石墨基材1的方式形成第1层2A。此时，第1开口部10以沿着支撑部22外形的形状形成于第1层2A。

接着，如(C)工序所示，进行不稳定的CVD，在第1层2A的石墨基材1的第1面1a的一侧在整个面上充分形成气孔区域4。需要说明的是，可以认为在石墨基材1的第2面1b的一侧也形成不少的气孔区域4，但比石墨基材1的第1面1a的一侧少。

接着，如(D)工序所示，将石墨基材1表面和背面翻转(上下翻转)，将第1面1a载置于支撑器具20。与之相伴，第1层2A的第1开口部10朝向图中的上方。之后再次进行不稳定的CVD。在石墨基材1的第2面1b侧(即形成有第1开口部10的一侧)在整个面充分形成气孔区域4。此时，由于在第1开口部10上也堆积有热解碳的颗粒，因此在第1开口部10上也形成了气孔区域4(参照图4)。

接着，如(E)工序所示，进行稳定的CVD，形成第2层2B。经过以上步骤，第1开口部10利用第2层2B闭塞而成为图4所示的状态，另外，在第2开口部11也形成气孔区域4而成为图5所示的状态。即，利用上述制造方法能够制造出下述的碳复合构件，该碳复合构件中，第2层2B覆盖第1开口部10，并且第1开口部周边(C区域)处的第1层2A与第2层2B的边界的气孔区域4朝向石墨基材1倾斜地延伸，进而第2层2B向着第2开口部11缓慢地变薄。

需要说明的是，如上所述，作为支撑器具20例如使用圆柱形状的支撑器具主体21、以及从支撑器具主体21的中央部突出的截锥体形状的支撑部22，来形成第1层2A和第2层2B，因此在各层的开口部(第1开口部10、第2开口部11)能够形成向着各开口部缓慢地变薄的热解碳层。

以上举出实施方式1和2对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些实施方式，可以适宜地进行变形、改良、变更等。

工业实用性

本发明的碳复合构件中，通过利用多层热解碳层覆盖石墨基材，作为整体发挥出更高的性能，并且还可抑制热解碳层相互间的剥离，耐久性也优异。因此在半导体制造、化学工业、机械、原子能等许多领域中是有效的。

符号的说明

1 石墨基材

2A 第1层(一个热解碳层)

2B 第2层(其他热解碳层)

3 气孔

4 气孔区域

10 第1开口部

11 第2开口部

20 支撑器具

21 支撑器具主体

22 支撑部

23 顶面