CN110291623A - 改善了耐久性的陶瓷加热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种陶瓷加热器及陶瓷加热器用陶瓷板，为了防止在电极部周围的陶瓷面发生裂纹、提高耐久性，使得电极棒的支撑部末端与相向的陶瓷面隔开，在电极棒的支撑部末端周边形成供填料结块安放的空间,去除因支撑部膨胀或填料结块而施加于陶瓷面的力或压力等。

Description

改善了耐久性的陶瓷加热器
技术领域
本发明涉及陶瓷加热器，特别是涉及一种防止因施加于陶瓷面的力或压力等而在电极部发生裂纹(crack)并提高耐久性的陶瓷加热器及陶瓷加热器用陶瓷板。
背景技术
陶瓷加热器用于在预定的加热温度下，对半导体晶片、玻璃基板、柔性基板等多样目的的热处理对象体进行热处理。为了半导体晶片处理，陶瓷加热器也可以与静电吸盘的功能结合使用。
图1是用于说明以往的陶瓷加热器的图。如果参照图1，以往的陶瓷加热器在陶瓷板10的中心部具有用于与外部的电极棒30结合的电极部。在陶瓷板10中，以环形态等埋设有发热体11，另外，埋设有与其中心部的电极部周围的预定发热体11电气连接的连接器12。在电极部，与电极棒30结合的支撑体20通过在开口部形成的螺纹而螺合，电极棒30的末端进行硬焊(brazing)接合，与连接器12电气连接。
在这种以往的陶瓷加热器中，电极部的螺纹形成至开口部的底面，支撑体20通过该螺纹而结合，由此，支撑体20的末端与开口部的陶瓷面接触或接近。
因此，在加热器长时间使用或进行硬焊(brazing)时，支撑体20发生膨胀和变形，向陶瓷面施加力或压力，从而存在如图1所示在周围陶瓷诱发裂纹的问题。
另外，在电极棒30的末端与连接器12间进行钎焊(brazing)时，导电性填料(filler)熔化后固化时产生的填料结块需在周围空间安放，但在支撑体20的端部周边没有空间或空间狭小，填料结块对周围陶瓷面施加力或压力，从而存在如图1所示在周围陶瓷诱发裂纹的问题。
作为相关现有文献，可以参照公开专利号第10-2008-0046797号(2008年05月28日)等。
发明内容
技术问题
因此，本发明正是为了解决所述问题而研发的，本发明目的在于提供一种陶瓷加热器及陶瓷加热器用陶瓷板，为了防止在电极部的开口部周围的陶瓷面发生裂纹、提高耐久性，使得电极棒的支撑部末端与相向的陶瓷面隔开，在电极棒的支撑部末端周边形成供填料结块安放的空间,去除因支撑部膨胀或填料结块而施加于陶瓷面的力或压力等。
技术手段
首先，如果概括本发明的特征，旨在达成所述目的的本发明一个方面的陶瓷加热器的特征在于，包括：陶瓷板，其包括埋设的发热体、在开口部的内周面一部分形成的螺纹及以与所述发热体电气连接并局部地露出于所述开口部底面的方式埋设的连接器；及支架环(eyelet)，其与电极棒结合通过所述螺纹而紧固；在所述开口部内周面的所述底面侧末端，形成有向内侧凹进的凹陷部。通过所述螺纹而以使所述支架环的端部从所述开口部的底面隔开预定距离的方式进行紧固。
而且，本发明另一方面的陶瓷板包括：螺纹，其在开口部的内周面一部分形成，用于紧固与电极棒结合的支架环；连接器，其以与埋设的发热体电气连接并局部地露出于所述开口部的底面的方式埋设；及凹陷部，其在所述底面侧末端向内侧凹进。
所述凹陷部用于容纳在所述支架环紧固后，当所述电极棒的端部面与所述连接器间硬焊接合时发生的填料结块。因此，可以去除所述填料结块施加于周围的陶瓷面的压力。
可以通过所述螺纹而以使所述支架环的端部从所述开口部的底面隔开预定距离的方式进行紧固。因此，可以去除所述支架环的端部因热膨胀或变形而施加于周围陶瓷面的压力。
相对于所述开口部的整体深度，从所述开口部的入口至所述螺纹所形成部分的端部的深度可以为10％至90％。
可以使得通过所述螺纹而紧固的所述支架环的端部从所述开口部的底面隔开1mm至5mm。
所述凹陷部可以加工成圆形，使得最大凹进的部分从加工前所述内周面的延长线向内侧凹进0.1mm至3mm。
技术效果
根据本发明的陶瓷加热器，使得电极棒的支撑部末端与相向的陶瓷面隔开，在电极棒的支撑部末端周边形成供填料结块安放的空间,去除因支撑部膨胀或填料结块而施加于陶瓷面的力或压力等，从而可以防止在电极部周围的陶瓷面发生裂纹，提高耐久性。
附图说明
图1是用于说明以往的陶瓷加热器的图。
图2a及图2b是用于说明本发明一个实施例的陶瓷加热器的图。
图3是放大图2所示陶瓷加热器的电极部周围的图。
图4是用于具体说明图2所示支架环的端部与相向的陶瓷面的隔开程度的图。
图5是用于说明本发明一个实施例的陶瓷加热器的凹陷部不同加工程度的实验结果的关于4种类型凹陷部的图。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明进行详细说明。此时，在各个图中，相同的构成要素尽可能用相同的标记代表。另外，省略对已经公知的功能和/或构成的详细说明。以下公开的内容重点说明理解多样实施例的动作所需的部分，省略对可能混淆本说明要旨的要素的说明。另外，附图的一部分构成要素可以夸张、省略或概略地图示。各构成要素的大小并非全部反映实际大小，因此，在此记载的内容不由各个图中绘制的构成要素的相对大小或间隔所限制。
图2a及图2b是用于说明本发明一个实施例的陶瓷加热器的图。图2a是具体显示本发明一个实施例的陶瓷加热器的电极部150的图，图2b是追加显示紧固于图2a所示电极部150开口部140的电极125的图。
如果参照图2a及图2b，本发明一个实施例的陶瓷加热器包括：陶瓷板110，其包括发热体111和电极部150；及紧固于电极部150开口部140的电极125，即，电极棒130和结合于电极棒130的支架环(eyelet)120。陶瓷板110包括埋设于陶瓷烧结体的发热体111。电极125作为用于向发热体111供应电力(例，RF(Radio Frequency，射频)电力)的构成要素，包括电极棒130和结合于电极棒130的支架环120。
陶瓷板110的电极部150在用于电极125连接的开口部140包括连接器112和凹陷部142，另外，包括在开口部140的内周面一部分形成的螺纹141。与电极棒130结合的支架环120为了通过螺纹141(例，阴螺纹)而紧固，在外周面具有螺纹121(例，阳螺纹)。
其中，陶瓷可以为Al2O3、Y2O3、Al2O3/Y2O3、ZrO2、AlC(Autoclaved lightweightconcrete，高压轻质混凝土)、TiN、AlN、TiC、MgO、CaO、CeO2、TiO2、BxCy、BN、SiO2、SiC、YAG、Mullite(多铝红柱石)、AlF3等多样材料。
为了向发热体111供应RF(Radio Frequency)电力等，连接器112、电极棒130、支架环120可以由导电性材料构成，例如，可以以钨(W)、钼(Mo)、银(Ag)、镍(Ni)、金(Au)、铌(Nb)、钛(Ti)或他们的合金等形成。发热体111也可以由这种导电性材料构成。
电极棒130结合于支架环120，可以与支架环120结合得成为比支架环120的端部还延长预定长度的形态，以便末端部与连接器112硬焊(brazing)接合。电极棒130可以与支架环120结合得以多样方法电气连接，例如可以在其界面上利用包含导电性物质的粘合剂来结合。例如，作为粘合剂，可以利用银(Ag)、铂(Pt)、金(Au)、镍(Ni)或铜(Cu)等金属物质与环氧有机物混合的形态。
连接器112以与发热体111电气连接并在开口部140的底面局部地露出的方式埋设于陶瓷板110。在电极棒130的端部面与连接器112间，借助于硬焊接合而电气连接。为了硬焊(brazing)接合，可以利用如下方法实现，即，将导电性填料(filler)预先注入开口部140的底面或连接器112的露出部分，使电极棒130的端部面与连接器112贴紧后高温加热，然后冷却。
陶瓷板110的电极部150在开口部140包括螺纹141(例，阴螺纹)及连接器112，所述螺纹141用于与结合了电极棒130的支架环120的螺纹121(例，阳螺纹)紧固，所述连接器112以在开口部140底面局部地露出的方式埋设于陶瓷板110，此外，还包括在开口部140内周面的底面114侧末端，以向内侧凹进的方式加工成圆形R的凹陷部142。
可以通过与电极棒130接合的连接器112，向发热体111供应RF电力等，利用发热体111发生的热，对热处理对象体进行加热，在预定的加热温度下进行热处理。不过，可以将图2的陶瓷板110翻转，在其上面对半导体晶片、玻璃基板、柔性基板等多样目的的热处理对象体进行加热、热处理，根据情况，也可以在图2的陶瓷板110的下面直接对多样目的的热处理对象体进行加热、热处理。本发明的陶瓷加热器也可以与静电吸盘的功能结合使用。
图3是放大图2所示陶瓷加热器的电极部150周围的图。
如果参照图3，凹陷部142用于容纳在支架环120紧固后，当电极棒130的端部面与连接器露出部分间通过填料113而硬焊接合时发生的残留填料结块115。为了确保容纳这种残留填料结块115所需的空间，凹陷部142可以如图3的d2所示加工成圆形，使得最大凹进的部分从加工前开口部140内周面的延长线向内侧凹进0.1mm至3mm。如果超出凹陷部142的这种加工范围，则会难以加工或防止发生裂纹的效果下降。
下面[表1]中，显示出针对凹陷部142的多种类型(参照图5)进行实验的结果。即，针对开口部140的整体深度D为10mm、开口部140内周面的直径为6mm的情形，列举显示了无凹陷部142加工的情形(类型1)，及从开口部140内周面延长线起加工成圆形，凹陷部142最大凹进的部分直径为6.5mm的情形(类型2)、7.5mm的情形(类型3)。
[表1]
类型 有无裂纹 接合状态 备注
1 不良 不良 发生裂纹
2 良好 优秀 -
3 良好 良好 -
如[表1]所示，在类型1的情况下，没有容纳残留填料结块115的空间，发生裂纹，硬焊接合也表现为不良。在类型2、类型3的情况下，由于形成了适宜的凹陷部142，因而不发生裂纹，良好，硬焊接合也表现出优秀或良好状态。
在图5中，如凹陷部142最大凹进的部分直径为8.58mm的情形(类型4)所示，当凹陷部142的直径较大时，加工存在困难，无法实验，但通过适宜的切削方法，针对在类型3中较大的凹陷部142直径，直至适宜的范围，不发生裂纹，良好，硬焊接合也会表现出良好状态。因此，优选凹陷部142如图3的d2所示加工成圆形，使得最大凹进的部分从加工前开口部140内周面的延长线向内侧凹进0.1mm至3mm。不过，并不限定于此，也可以根据情况，使凹陷部142的直径d2比这更大。
以往，在支撑环端部周边没有空间或空间狭小，硬焊接合时，供导电性填料熔化后固化时产生的填料结块安放的周围空间不足，填料结块对周围陶瓷面施加压力，诱发裂纹。
在本发明中，如上所述，在支架环120的端部周边形成供填料结块115安放的空间，从而使得去除因填料结块115而施加于底面等周围陶瓷面114的压力(或力)等，从而可以防止像以往一样(参照图1)在电极部开口部140周围的陶瓷面发生裂纹，提高耐久性。
另外，像以往一样，当开口部内周面的螺纹与支撑环外周面的螺纹，特别是开口部内周面的螺纹形成至底面时，支撑环端部与底面的陶瓷面接触或接近，在加热器长时间使用或进行硬焊时，支撑环发生膨胀和变形，向陶瓷面施加压力，在周围陶瓷诱发裂纹。
在本发明中，如图3所示，通过借助于丝攻(tab)加工而成的螺纹141，可以限制支架环120的紧固，使得支架环120的端部从开口部140的底面114隔开预定距离d3。例如，相对于开口部140的整体深度D，可以使得从开口部140的入口至螺纹141所形成部分的端部的深度d1达到10％至90％，制作得使支架环120的端部122从螺纹141所形成部分的端部(末端)123相距预定长度，从而可以稳定地使得支架环120的端部122从开口部140的底面114隔开预定距离d3。例如，通过螺纹141而紧固的支架环120的端部122从开口部140底面114的隔开距离d3可以为1mm至5mm。
支架环120的端部122可以紧固得下到螺纹141所形成部分的端部123，此时，对于开口部140的整体深度D为10mm的情形，针对丝攻(tab)的加工深度d1,即，对于从开口部140的入口至螺纹141所形成部分的端部的深度d1为1、3、6、8、10mm的情形，实验结果如[表2]所示。
[表2]
号码 丝攻深度d1(电极10mm时) 有无裂纹 接合状态 备注
1 1mm 良好 不良 无法紧固环
2 3mm 良好 不良 无法硬焊接合
3 6mm 良好 优秀 -
4 8mm 良好 优秀 -
5 10mm 不良 不良 发生裂纹及接合不良
如[表2]所示，当丝攻(tab)的加工深度d1为1mm时，不发生裂纹，良好，但螺纹121、141数少，支架环120无法紧固，当d1为3mm时，不发生裂纹，良好，但螺合弱，硬焊接合不良。另外，在d1为10mm，与开口部140的整体深度D相同的情况下，裂纹发生及硬焊接合均不良。不过，当d1为6mm/8mm时，裂纹及硬焊接合均良好。因此，优选通过螺纹141紧固的支架环120的端部122从开口部140底面114的隔开距离d3达到1mm至5mm。不过，并不限定于此，也可以根据情况，使隔开距离d3更小或更大。
图4是用于具体说明图2所示支架环140的端部122与相向的陶瓷面的隔开程度的图。
如图4的(a)所示，根据设计，会有通过螺纹141而紧固的支架环120的端部122延长至如上所述的凹陷部142起始界线之前的情形，另外，根据情况，根据设计，也会有通过螺纹141而紧固的支架环120的端部122超过如上所述的凹陷部142起始界线进行延长的情形。
此时，在所有情况下，可以使得通过螺纹141而紧固的支架环120的端部122从开口部140底面114的隔开距离d3达到1mm至5mm，如果超出这种范围，则防止发生裂纹的效果会下降。
在本发明中，如上所述，使得支架环120的端部122从开口部140的底面114保持预定隔开距离d3，从而在加热器长时间使用或进行硬焊时，即使支架环120发生热膨胀和变形，也可以去除因支架环120的端部122而施加于底面等周围陶瓷面114的压力(或力)等，防止像以往一样(参照图1)在电极部开口部140周围的陶瓷面发生裂纹，提高耐久性。
综上所述，根据本发明的陶瓷加热器，使得电极棒130的支架环120末端与相向的陶瓷面隔开，在电极棒130的支撑部支架环120末端的周边形成供填料结块115安放的空间,去除因支架环120膨胀或填料结块而施加于陶瓷面的力或压力等，从而可以防止在电极部150周围的陶瓷面发生裂纹，提高耐久性。
如上所述，本发明根据诸如具体构成要素等的特定事项和限定的实施例及附图进行了说明，但这只是为了帮助本发明的更全面理解而提供的，并非本发明限定于所述实施例，只要是本发明所属领域的普通技术人员，便可以在不超出本发明的本质性特性的范围内进行多样修改及变形。因此，本发明的思想并非局限于说明的实施例而确定，不仅后述的专利权利要求书，而且具有与该权利要求书等同或等价的变形的所有技术思想，应解释为包含于本发明的权利范围。

Claims (10)

1.一种陶瓷加热器，其特征在于，包括：
陶瓷板，其包括埋设的发热体、在开口部的内周面一部分形成的螺纹及以与所述发热体电气连接并局部地露出于所述开口部底面的方式埋设的连接器；以及
支架环,其与电极棒结合，通过所述螺纹而紧固；
在所述开口部内周面的所述底面侧末端，形成有向内侧凹进的凹陷部。
2.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其特征在于，
通过所述螺纹而以使得所述支架环的端部从所述开口部的底面隔开预定距离的方式进行紧固。
3.一种陶瓷板，其特征在于，包括：
螺纹，其在开口部的内周面一部分形成，用于紧固与电极棒结合的支架环；
连接器，其以与埋设的发热体电连接并局部地露出于所述开口部的底面的方式埋设；及
凹陷部，其在所述底面侧末端向内侧凹进。
4.根据权利要求3所述的陶瓷板，其特征在于，
所述凹陷部用于容纳在所述支架环紧固后当所述电极棒的端部面与所述连接器间硬焊接合时发生的填料结块。
5.根据权利要求4所述的陶瓷板，其特征在于，
用于去除所述填料结块施加于周围的陶瓷面的压力。
6.根据权利要求3所述的陶瓷板，其特征在于，
用于通过所述螺纹而以使所述支架环的端部从所述开口部的底面隔开预定距离的方式进行紧固。
7.根据权利要求6所述的陶瓷板，其特征在于，
用于去除所述支架环的端部因热膨胀或变形而施加于周围陶瓷面的压力。
8.根据权利要求3所述的陶瓷板，其特征在于，
相对于所述开口部的整体深度，从所述开口部的入口至所述螺纹所形成部分的端部的深度可以为10％至90％。
9.根据权利要求3所述的陶瓷板，其特征在于，
用于使得通过所述螺纹而紧固的所述支架环的端部从所述开口部的底面隔开1mm至5mm。
10.根据权利要求3所述的陶瓷板，其特征在于，
所述凹陷部可以加工成圆形，使得最大凹进的部分从加工前所述内周面的延长线向内侧凹进0.1mm至3mm。
CN201880011252.0A 2017-04-19 2018-02-23 陶瓷加热器及陶瓷板 Active CN110291623B (zh)

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