CN117158115A - 护套加热器和具有该护套加热器的基板支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高了可靠性的护套加热器。或者，提供一种具有提高了可靠性的护套加热器的基板支撑装置。本发明的护套加热器具有第一金属线、与第一金属线的第一端部连接的第一端子、与第一端子连接并与第二金属线连接的第一导电柔性部件、与第一金属线的第二端部连接的第二端子、以及与第二端子连接并与第三金属线连接的第二导电柔性部件，第一导电柔性部件与第二导电柔性部件邻接布置。

Description

护套加热器和具有该护套加热器的基板支撑装置

技术领域

本发明涉及一种护套加热器。或者，本发明涉及一种具有护套加热器的基板支撑装置。

背景技术

护套加热器是将发热线保持在金属管状护套内，在金属护套与发热线的间隙内填充导热性高的绝缘材料的加热器。由于发热体的表面电绝缘，因此护套加热器可以直接加热气体、液体、金属等。另外，护套加热器可以布置成任意形状，由于其便利性，可用于各种用途。因此，为了能够布局成更复杂的形状来满足多种需求，对直径更小的护套加热器的需求越来越大。另一方面，护套加热器通过向发热线通电来加热，因此还需要在防止发热线短路、破损方面下功夫。

例如，在专利文献1中，出于抑制发热线的断线的目的，记载了具有金属护套、在金属护套内隔着间隙而布置的、带状且相对于金属护套的轴向旋转布置的发热线、布置于间隙的绝缘材料、以及布置在金属护套的一端，与发热线的两端分别电连接的连接端子的护套加热器。

另外，在专利文献2中，记载了护套加热器的引线连接端子，其通过具有弹性的连接用导电体来连接护套加热器的发热线的端部和引线的端部，以缓和伴随在护套与引线的连接部产生的热应力而产生的热应变。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本特开2018-181586号公报

专利文献2：日本特开2011-253691号公报

发明内容

(发明所要解决的问题)

本发明的一个实施方式的目的之一在于提供一种提高了可靠性的护套加热器。或者，本发明的一个实施方式的目的之一在于提供一种具有提高了可靠性的护套加热器的基板支撑装置。

(解决问题所采用的措施)

根据本发明的一个实施方式，提供了一种护套加热器，其包括第一金属线、连接到第一金属线的第一端部的第一端子、连接到第一端子并连接到第二金属线的第一导电柔性部件、连接到第一金属线的第二端部的第二端子、以及连接到第二端子并连接到第三金属线的第二导电柔性部件，第一导电柔性部件与第二导电柔性部件邻接布置。

第一导电柔性部件及第二导电柔性部件可以选自金属线圈、绞合线及扁编织线。

护套加热器具有具有弯曲部的形状，第一导电柔性部件和第二导电柔性部件布置在弯曲部。

导电柔性部件可以为金属线圈，在弯曲部中，第二金属线圈的间距可以大于第一金属线圈的间距。

护套加热器可以具有两个以上的弯曲部。

护套加热器还可以具有覆盖所述第一金属线、所述第一端子、所述第二金属线、所述第一导电柔性部件、所述第二端子、所述第三金属线、以及所述第二导电柔性部件的金属护套，弯曲部的曲率半径可以为金属护套的直径的两倍以上。

还可以具有填充在金属护套的绝缘材料颗粒，绝缘材料颗粒可以布置在第一导电柔性部件与第二导电柔性部件之间，第一导电柔性部件与第二导电柔性部件的距离可以为0.14mm以上。

另外，根据本发明的一个实施方式，提供了一种包括上述任意一种护套加热器的基板支撑装置。

(发明的效果)

根据本发明的一个实施方式，能够提供提高了可靠性的护套加热器。或者，根据本发明的一个实施方式，能够提供一种具有提高了可靠性的护套加热器的基板支撑装置。

附图说明

图1为本发明的一个实施方式所涉及的护套加热器100的示意图。

图2为示出本发明的一个实施方式所涉及的护套加热器100的截面结构的示意图。

图3示出本发明的一个实施方式所涉及的弯曲部191的截面端视图。

图4为本发明的一个实施方式所涉及的基板支撑装置1000的立体图。

具体实施方式

以下参照附图说明一个实施方式所涉及的本发明的护套加热器及基板支撑装置。此外，以下的实施方式是本发明的护套加热器及基板支撑装置的一个示例，本发明的护套加热器及基板支撑装置并不限于以下实施方式。

另外，为了使说明更加明确，与实际方式相比，附图中存在对各部分的宽度、厚度、形状等进行示意性表示的情况，但仅是一个例子，并不限制本发明的解释。此外，在本说明书和各个附图中，对于与已在前面的附图中说明的元件具有相同功能的元件，存在使用相同的附图标记来标记且省略重复的说明的情况。

图1为本发明的一个实施方式所涉及的护套加热器100的示意图。护套加热器100具有从金属护套101的一端引出两根非发热线111的结构。作为一个示例，护套加热器100在从非发热线111侧观察的平面图中具有螺旋状的布置，但不限于此。另外，护套加热器100具有至少一个弯曲部。或者，护套加热器100可以具有两个以上的弯曲部。在图1中，示出了护套加热器100具有弯曲部191和弯曲部193的例子，但不限于此，也可以具有三个以上的弯曲部。

图2为示出本发明的一个实施方式所涉及的护套加热器100的截面结构的示意图。此外，图2示出护套加热器100以直线布置的结构。护套加热器100具有发热线(也称为第一金属线)121、与发热线121的一端连接的第一端子115a、以及与第一端子115a连接并与第一非发热线(也称为第二金属线)111a连接的第一导电柔性部件113a。另外，护套加热器100具有与发热线121的另一端连接的第二端子115b、以及与第二端子115b连接并与第二非发热线(也称为第3金属线)111b连接的第二导电柔性部件113b。在护套加热器100中，第一导电柔性部件113a与第二导电柔性部件113b邻接布置。第一端子115a与第二端子115b邻接布置。第一非发热线111a与第二非发热线111b邻接布置。

在图2中，单点划线示出通过发热线121、第一端子115a、第一导电柔性部件113a及第一非发热线111a的中心的线，以及通过发热线121、第二端子115b、第二导电柔性部件113b及第二非发热线111b的中心的线。发热线121具有在护套加热器100的前端部折回的布置。第一端子115a是用于连接发热线121和第一非发热线111a的端子，但在本实施方式中，第一端子115a和第一非发热线111a通过第一导电柔性部件113a连接。此外，第二端子115b是用于连接发热线121和第二非发热线111b的端子，但在本实施方式中，第二端子115b和第二非发热线111b通过第二导电柔性部件113b连接。第一非发热线111a、第一导电柔性部件113a、第一端子115a、发热线121、第二端子115b、第二导电柔性部件113b及第二非发热线111b电连接。

在护套加热器100中，金属护套101覆盖发热线121、第一端子115a、第一导电柔性部件113a、第一非发热线111a、第二端子115b、第二导电柔性部件113b、以及第二非发热线111b。此外，绝缘材料颗粒131填充于金属护套101。绝缘材料颗粒131布置在护套加热器100的前端部折回的发热线121之间、第一端子115a和第二端子115b之间、第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b之间、以及第一非发热线111a和第二非发热线111b之间。此外，在金属护套101中，绝缘材料颗粒131还布置在发热线121、第一端子115a、第一导电柔性部件113a、第一非发热线111a、第二端子115b、第二导电柔性部件113b及第二非发热线111b与金属护套101之间。

在一个实施方式中，作为绝缘材料颗粒131，可以使用选自氧化镁颗粒、氧化铝颗粒、氮化硼颗粒、氮化硅颗粒、氮化铝颗粒及氮化铝系陶瓷颗粒中的一种颗粒。在一个实施方式中，优选使用氧化镁颗粒作为绝缘材料颗粒131。

在一个实施方式中，发热线121可以使用通过通电来产生焦耳热的导电体。具体地说，导电体可以含有选自钨、钽、钼、铂、镍、铬、钴及锆中的金属。金属也可以是含有这些金属的合金，例如镍和铬的合金、含镍、铬及钴的合金或锆合金。在图2中，示出了将发热线121设置为线性的导电体并使其形成为线圈状的结构的示例，但不限于此，也可以将发热线121设置为带状的导电体并使其形成为线圈状的结构。

在一个实施方式中，第一端子115a、第一导电柔性部件113a、第一非发热线111a、第二端子115b、第二导电柔性部件113b及第二非发热线111b构成非发热区域。布置在非加热区域中的这些部件可以使用通电时不产生或不易产生焦耳热的导电体。在一个实施方式中，选自纯铁、铸铁、铁合金、纯镍、镍合金、纯铜及铜合金中的金属可以用于布置在非加热区域中的这些部件。在图2中，示出了将第一导电柔性部件113a及第二导电柔性部件113b设置为线状的导电体并使其形成为线圈状的结构的金属线圈的例子，但导电柔性部件不限于此。第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b可以使用具有伸缩性的导电性线材。例如，作为第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b，也可以使用将带状的导电体形成为线圈状的结构的金属线圈，还可以使用绞合线或扁编织线。

金属护套101是用于保护发热线121的外壳，并且是用于将发热线121产生的热能高效地传递到被加热物体的部件。发热线121的导热率优选为200W/mK以上。在一个实施方式中，金属护套101可以使用纯铝、铝合金、不锈钢、纯镍、镍合金、纯铜、铜合金、纯钛、钛合金及陶瓷。

图3示出弯曲部191的截面端视图。第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b布置在弯曲部191。虽然没有图示，但第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b也布置在弯曲部193。在图3中，单点划线示出护套加热器100的中心线。在弯曲部191中，第一导电柔性部件113a与第二导电柔性部件113b邻接布置，第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b的距离在弯曲部191和非弯曲部上不会有大的变化，优选几乎没有变化。

如本实施方式所述，在金属护套内弯曲发热线并引出连接到发热线的两根非发热线的、所谓的具有两芯结构的传统的护套加热器中，在对护套加热器施加弯曲时，用于非发热线的镍棒不沿轴向伸缩，因此，由于弯曲内侧和外侧的路径差，外侧的非发热线被拉伸，从而产生试图向弯曲内侧移动的力。因此，发热线彼此接近或非发热线彼此接近，导致短路、破损。

在本实施方式的护套加热器100中，布置在非发热区域的第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b在弯曲部191、弯曲部193处弯曲时，沿护套加热器100的中心线方向或布置第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b的轴向伸缩。因此，在第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b为金属线圈的情况下，在弯曲部191中，第二金属线圈113b的间距P2大于第一金属线圈113a的间距P1。

在本实施方式的护套加热器100中，即使位于弯曲部191的外侧的第二导电柔性部件113b被拉伸，但由于第二导电柔性部件113b伸长，从而抑制向弯曲部的内侧移动的力，因此在使护套加热器100弯曲时，能够抑制折回的发热线121彼此的接近、第一端子115a与第二端子115b的接近、第一导电柔性部件113a与第二导电柔性部件113b的接近、及/或第一非发热线111a与第二非发热线111b的接近。这样，能够确保折回的发热线121之间、第一端子115a和第二端子115b、第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b、和/或第一非发热线111a和第二非发热线111b的稳定的绝缘距离，因此，能够防止护套加热器100中的短路。

因此，在一个实施方式中，在护套加热器100中，第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b之间的距离可以为0.14mm以上。在使用选自氧化镁颗粒、氧化铝颗粒、氮化硼颗粒、氮化硅颗粒、氮化铝颗粒及氮化铝系陶瓷颗粒中的一种颗粒作为绝缘材料颗粒131的本实施方式的护套加热器100中，通过使第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b的距离为0.14mm以上，使折回的发热线121之间、第一端子115a和第二端子115b、以及第一非发热线111a和第二非发热线111b的距离维持在0.14mm以上，能够在208V的交流额定电压下防止短路引起的断线。

在一个实施方式中，第一导电柔性部件113a、第二导电柔性部件113b及发热线121的外径优选为4.2mm以下。

另外，在一个实施方式中，当施加500VAC至1500VAC时的漏电流为1mA以下时，发热线121、第一端子115a、第一导电柔性部件113a、第一非发热线111a、第二端子115b、第二导电柔性部件113b、以及第二非发热线111b与金属护套101的内径之间的最短绝缘距离为0.33mm至0.99mm。因此，在本实施方式中，金属护套101的外径φ可以为3mm至10mm。

此外，在一个实施方式中，护套加热器100的弯曲部191、弯曲部193的曲率半径R可以为金属护套101的直径的两倍以上。即，即使使弯曲部191、弯曲部193以金属护套101的直径的两倍的曲率半径R弯曲，也能够利用第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b的伸缩性，来确保稳定的绝缘距离，从而能够防止护套加热器100中的短路。

第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b特别适用于从后述的基板支撑装置的加热器板面垂直立起、或在面内急剧折回的范围，由此能够得到本申请的效果。另外，在使护套加热器100弯曲时，能够抑制折回的发热线121、第一端子115a和第二端子115b、第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b、和/或第一非发热线111a和第二非发热线111b的位移，因此，能够提高护套加热器100的布局的自由度。

[基板支撑装置]

接下来描述将上述护套加热器100应用于基板支撑装置1000的示例。图4为本发明的一个实施方式所涉及的基板支撑装置1000的立体图。基板支撑装置1000包括加热器板部1100及轴部1200，护套加热器100布置在加热器板部1100的内部。轴部1200连接在与加热器板部1100的上部面相反一侧的加热器板部1100的中央部。轴部1200具有中空结构1210。连接到护套加热器100并连接到外部的控制装置(未示出)的布线1230布置在轴部1200的中空结构1210。在基板支撑装置1000中，绝缘膜1110形成于加热器板部1100。

如上所述，在护套加热器100中，将第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b适用于从基板支撑装置1000的加热器板部1100垂直立起、或在加热器板部1100的面内急剧折回的范围，由此能够得到本申请的效果。

基板支撑装置1000布置在用于半导体装置的制造中的化学气相沉积(CVD)、表面改性等处理的半导体制造装置内。因此，基板支撑装置1000在大约500℃的高温环境下使用。基板支撑装置1000通过在护套加热器100布置第一导电柔性部件113a和第二导电柔性部件113b，确保了稳定的绝缘距离，因此能够防止从常温到高温环境的短路。

(附图标记的说明)

100：护套加热器；101：金属护套；111：非发热线；

111a：非发热线；111b：非发热线；113a：导电柔性部件；

113b：导电柔性部件；115a：第一端子；115b：第二端子；

121：发热线；131：绝缘材料颗粒；191：弯曲部；

193：弯曲部；1000：基板支撑装置；1100：加热器板部；

1110：绝缘膜；1200：轴部；1210：中空结构；1230：布线。

Claims (8)

1.一种护套加热器，其中，具有：

第一金属线；

第一端子，其连接到所述第一金属线的第一端部；

第一导电柔性部件，其连接到所述第一端子并连接到第二金属线；

第二端子，其连接到所述第一金属线的第二端部；以及

第二导电柔性部件，其连接到所述第二端子并连接到第三金属线，

所述第一导电柔性部件与所述第二导电柔性部件邻接布置。

2.根据权利要求1所述的护套加热器，其中，

所述第一导电柔性部件及所述第二导电柔性部件选自金属线圈、绞合线及扁编织线。

3.根据权利要求1所述的护套加热器，其中，

所述护套加热器具有具有弯曲部的形状，

所述第一导电柔性部件和所述第二导电柔性部件布置在所述弯曲部。

4.根据权利要求3所述的护套加热器，其中，

导电柔性部件为金属线圈，

在所述弯曲部中，第二金属线圈的间距大于第一金属线圈的间距。

5.根据权利要求3所述的护套加热器，其中，

所述护套加热器具有两个以上的所述弯曲部。

6.根据权利要求3所述的护套加热器，其中，

所述护套加热器还具有覆盖所述第一金属线、所述第一端子、所述第二金属线、所述第一导电柔性部件、所述第二端子、所述第三金属线以及所述第二导电柔性部件的金属护套，

所述弯曲部的曲率半径为所述金属护套的直径的两倍以上。

7.根据权利要求6所述的护套加热器，其中，

还包括填充于金属护套的绝缘材料颗粒，

所述绝缘材料颗粒布置在所述第一导电柔性部件和所述第二导电柔性部件之间，

所述第一导电柔性部件和所述第二导电柔性部件之间的距离为0.14mm以上。

8.一种基板支撑装置，其中，

具有权利要求1至7中任一项所述的护套加热器。