KR100622966B1

KR100622966B1 - 열처리로용 전기 히터

Info

Publication number: KR100622966B1
Application number: KR1020047010533A
Authority: KR
Inventors: 우에모리수수무; 아이타니다카시
Original assignee: 고요 써모시스템 주식회사
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2006-09-14
Also published as: WO2003078910A1; AU2002238956A1; CN100359277C; KR20040083420A; JPWO2003078910A1; JP4221590B2; CN1610815A; US7003014B2; US20050069014A1; TW565877B

Abstract

본 발명에 의한 전기 히터는 원통형 주단열체(11)의 내주면에 금속소선제 발열체 소자(12)가 장착되어 있는 것이다. 발열체 소자(12)는 이것을 길이 방향으로 분할한 복수의 저항 발열부(61∼64; 71∼74; 81∼84)로 이루어진다. 상기 저항 발열부(61∼64; 71∼74; 81∼84)는 병렬로 접속되어 있다.

Description

열처리로용 전기 히터{ELECTRIC HEATER FOR THERMAL TREATMENT FURNACE}

본 발명은, 열처리로용 전기 히터에 관한 것이며, 예컨대, 반도체 웨이퍼의 산화, 확산, CVD의 열처리를 행하는 열처리 장치에 특히 적합하게 이용되는 전기 히터에 관한 것이다.

종래, 원통형 주단열체의 내주면에 금속소선(金屬素線)제 발열체 소자가 장착되어 있고, 금속소선으로서 코일형으로 가공한 선직경 7∼10 ㎜의 헤비ㆍ게이지라 칭해지는 것을 이용한 전기 히터는 이미 공지되어 있다.

또한, 본 출원인은, 먼저, 상기 전기 히터에 대신하는 것으로서 일본 특허 공개 제2001-267261호 공보에 개시되어 있는 전기 히터를 제안했다. 이것은 주단열체의 내주면에 복수의 병렬형 홈이 주단열체 길이 방향으로 연장하고 또한 둘레 방향으로 간격을 두고 형성되어 있고, 하나로 연결되는 금속소선제 발열체 소자가 홈의 폭보다도 큰 진폭을 갖는 파형으로 형성되어, 그 폭방향 양측 부분은 대응하는 각 홈의 양측면을 넘어 주단열체 내로 삽입되며 또한 모든 인접한 홈을 순차적으로 걸치도록 주단열체 둘레 방향으로 사행(蛇行)하면서 주단열체에 일체적으로 지지되어 있고, 금속소선으로서 선직경 1∼3 ㎜의 라이트ㆍ게이지라 칭해지는 것을 이용한 것이다.

상기 공지의 전기 히터에서는 헤비ㆍ게이지의 금속소선을 이용하고 있기 때문에 발열체 소자의 중량이 크고, 열용량이 커져, 히터를 고속으로 승강온할 수 없다고 하는 문제점이 있다. 또한 그 때문에 일회의 히트 사이클당의 에너지 손실도 크다.

이 점에 관하여, 본 출원인 제안의 상기 전기 히터에서는 라이트ㆍ게이지의 금속소선을 이용하고 있는 것에 의해 그 문제점은 해소되어 있다.

그런데, 전자와 후자의 전기 히터에서는 전류 사양이 다르기 때문에 그대로는 후자의 히터를 전자의 히터가 설치된 기설 열처리 장치에 사용할 수는 없다. 왜냐하면, 쌍방의 전기 히터의 출력을 동일하게 하고자 하면, 소선경의 차이에 의해 전자의 전기 히터에서는 저전압ㆍ대전류로 구동되는 데 대하여, 후자의 전기 히터에서는 고전압ㆍ저전류로 구동되기 때문이다. 예컨대, 저전압ㆍ대전류에서의 구동에는 강압 트랜스가 필요하고, 고전압ㆍ저전류에서의 구동은 트랜스리스가 전제가 된다.

이상은 종래의 2개 타입의 히터의 전원 사양의 차이에 관해서 언급했다. 따라서 헤비 게이지의 히터를 사용한 기설 열처리 장치에 대하여 열특성이 개량된 라이트 게이지의 전기 히터의 사용을 가능하게 하기 위해서는 전원 사양에의 대응에 추가로, 물리적 구조면에서의 호환성도 필요하다. 즉, 히터의 외부 지름, 내부 지름, 길이 등에 관한 호환성, 나아가서는, 온도 프로파일을 달성하기 위한 온도존의 분할, 파워 배분 등의 호환성이 요구된다.

본 발명의 목적은 히터를 고속으로 승강온할 수 있고, 더구나, 저전압ㆍ대전 류에서의 구동을 가능하게 하는 전기 히터를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의한 열처리로용 전기 히터는, 주단열체의 내면에 금속소선제 발열체 소자가 장착되고, 주단열체의 외측에 층상의 내단열재 및 외단열재가 피복되며, 발열체 소자가 주단열체의 둘레 방향으로 병렬로 나란히 늘어선 복수의 저항 발열부로 이루어진 열처리로용 전기 히터에 있어서, 내단열재와 외단열재 사이에, 주단열체의 두께 방향으로 편평한 동시에 주단열체의 둘레 방향으로 연장된 한 쌍의 접속 부재가 저항 발열부의 길이에 상당하는 간격을 두고 각각 개재되며, 각 저항 발열부의 단부는 주단열체 및 내단열재을 관통하여 대응하는 측의 접속 부재에 접속되는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 발명에 의한 열처리로용 전기 히터에서는, 주단열체의 내면에 금속소선제 발열체 소자가 장착되는 열처리로용 전기 히터에 있어서, 발열체 소자가 복수의 병렬형 저항 발열부로 이루어지기 때문에 발열체 소자가 하나로 연결되는 것과 비교하여 발열체 소자의 저항치가 낮아진다. 발열체 소자로서 라이트ㆍ게이지의 금속소선을 이용했다고 해도 하나로 연결되는 헤비ㆍ게이지의 금속소선을 이용한 발열체 소자와 동등한 저전압ㆍ대전류로 구동하는 것이 가능해진다. 또한, 소선의 중량을 헤비 게이지의 약 1/10로 할 수 있다. 따라서, 소선의 열용량이 약1/10이 되어, 히터를 고속으로 승강온할 수 있고, 더구나, 저전압ㆍ대전류에서의 구동을 가능하게 하는 전기 히터를 제공할 수 있다.

또한, 복수의 저항 발열부의 사이에 한 쌍의 접속 부재가 개재되기 때문에 저항 발열부끼리를 직접적으로 접속하지 않더라도 좋은 구조로 할 수 있다.

또한, 주단열체의 외측에 층상의 내단열재 및 외단열재가 피복되고, 내단열재와 외단열재의 사이에 양접속 부재가 개재되면, 접속 부재를 히터의 고온역으로부터 격리할 수 있기 때문에 병렬 접속 부분이 온도 프로파일에 의한 악영향을 피할 수 있는 동시에, 열변형이 발생하지 않고, 열적 안정성이 높은 구조로 할 수 있다.

또한, 각 저항 발열부의 양단부에 슬리브 또는 캡이 각각 끼워지거나 및/또는 용접에 의해 고정되고, 양접속 부재에 저항 발열부의 수에 대응하는 관통 구멍이 각각 형성되며, 대응하는 단부에 있어서 슬리브 또는 캡이 관통 구멍에 관통되고, 슬리브 또는 캡과 관통 구멍 주연부가 용접되며, 저항 발열부, 접속 부재 및 슬리브 또는 캡이 동종 재료에 의해서 형성되면, 저항 발열부, 접속 부재 및 슬리브 또는 캡 사이의 물성(物性)의 불연속, 특히 야금학적 불연속, 및 열팽창의 계수의 불연속을 피할 수 있고, 열적 안정성을 더욱 높일 수 있다.

또한, 주단열체의 내면에 저항 발열부의 수 이상의 복수의 병렬형 홈이 형성되고, 각 저항 발열부가 홈의 폭보다도 큰 진폭을 갖는 파형으로 형성되며, 그 폭방향 양측 부분은 대응하는 각 홈의 양측면을 넘어 주단열체 내로 삽입되고, 또한 하나의 홈으로부터 인접한 적어도 하나의 홈에 걸치도록 주단열체에 일체적으로 지지되면 발열체 소자로서 라이트ㆍ게이지의 금속소선을 이용하기 쉬운 구조로 할 수 있다.

또한, 내단열재 및 외단열재가 내열성 섬유제 피복재에 다수의 미세 다공성 단열재제 미소 중공 구체를 봉입한 파우치(pouch)로 이루어지면 미소 중공 구체의 작용에 의해 내단열재 및 외단열재가 매우 높은 단열성을 발휘한다.

도 1은 본 발명에 의한 전기 히터의 분해 사시도이다.

도 2는 상기 전기 히터의 횡단면도이다.

도 3은 상기 전기 히터의 주단열체 및 발열체 소자의 부분 사시도이다.

도 4는 상기 전기 히터의 발열체 소자의 전개도이다.

도 5는 상기 발열체 소자의 단부의 접속 상태를 도시하는 확대 횡단면도이다.

도 6은 도 5와는 별도의 부분의 접속 상태를 도시하는 확대 횡단면도이다.

도 7은 도 5에 도시하는 부분의 확대 단면도이다.

도 8은 도 7에 도시하는 부분의 변형예를 도시하는 확대 단면도이다.

본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 다음에 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전기 히터는 원통형 주단열체(11)와, 주단열체(11)의 내주면에 장착되어 있는 발열체 소자(12)와, 주단열체(11) 외주면에 가요성을 갖는 완충용 세라믹 섬유제 매트(22)를 매개로 피복되어 있는 층상의 내단열재(13) 및 외단열재(14)와, 외단열재(14)의 외주면에 피복되어 있는 금속 외피(15)를 구비하고 있다.

도 4를 참조하면, 전기 히터는 좌측으로부터 우측에 걸쳐 순차 늘어선 좌측존(L), 센터존(C) 및 우측존(R)으로 구획되어 있다. 도 1에는 좌측존(L) 및 센터존(C)의 일부만이 표시되어 있다.

주단열체(11)는 단열재인 세라믹 섬유의 진공 성형에 의한 것이다. 주단열체(11) 내주면에는 복수의 병렬형 홈(21)이 주단열체(11) 길이 방향으로 연장하고 또한 둘레 방향으로 간격을 두고 형성되어 있다. 홈(21)의 수를 구체적으로 말하자면, 여기서는 20개이다.

발열체 소자(12)는 철ㆍ크롬ㆍ알루미늄계의 금속소선으로 이루어지며, 서두에서 설명한 선직경 1∼3 ㎜의 라이트ㆍ게이지라 칭해지는 것이다.

도 3에는 발열체 소자(12)의 장착의 방법의 일부가 나타나 있다. 발열체 소자(12)는 파형으로 성형되어 있다. 파형 발열체 소자(12)의 진폭은 홈(21)의 폭보다도 크게 이루어져 있다. 파형 발열체 소자(12)의 폭방향 양측 부분이 홈(21)의 양측면을 넘어 주단열체(11) 내로 삽입됨으로써 주단열체(11)에 발열체 소자(12)가 일체적으로 지지되어 있다.

도 3에 있어서, 제일 앞의 홈(21)의 좌단부에서 발열체 소자(12)의 일단부가 동일 홈(21)의 바닥을 관통하여 주단열체(11) 밖으로 돌출되어 있다. 발열체 소자(12)의 상기 단부로부터 상기 홈(21) 안에서 발열체 소자(12)가 사행식으로 진행하면서 우측 방향으로 연장하여, 그 홈(21)의 우단부에 이르고 있다. 상기 홈(21)의 우단부에서는 이 홈(21)과 이에 이웃한 앞에서 두번째의 홈(21) 사이의 격벽을 발열체 소자(12)가 관통하여, 상기 앞에서 두번째의 홈(21)안에 들어가고 있다. 거기에서, 이번은 반대로 상기 두번째의 홈(21)안을 좌측 방향으로 연장하고 있다. 두번째의 홈(21)안의 좌단부에서는 또 세번째의 홈(21) 안으로 들어가, 제일 앞의 홈(21)과 마찬가지로 세번째의 홈(21) 안을 우측 방향으로 연장하고 있다. 이와 같이 하여, 제일 앞의 홈(21)으로부터 발열체 소자(12)가 주단열체(11) 둘레 방향으로 사행식으로 진행하면서, 순차적으로 인접한 홈(21) 사이를 이동해 나가, 앞에서 세어 다섯번째의 홈(21)에 달하고 있다. 상기 다섯번째의 홈(21) 안에서 발열체 소자(12)는 연장해 가, 상기 다섯번째의 홈(21)의 우단부에 이르면, 거기에서는 5개의 홈(21)의 인접한 홈들 사이의 격벽의 모두를 관통하여, 제일 앞의 홈(21)의 우단부로 되돌아가고 있다. 제일 앞의 홈(21)의 우단부에서는 그 홈(21)의 바닥을 관통하여 주단열체(11) 밖으로 발열체 소자(12)의 타단부가 돌출되어 있다.

이상은 일례이며, 최적 설계를 위해 발열체 소자(12)의 적절한 배치가 변경된다. 예컨대, 발열체 소자(12)가 이웃하는 홈(21)사이의 격벽을 관통하는 대신에, 홈(21)을 타고 넘도록 구성하더라도 좋다.

내단열재(13)는 반원통형으로 성형된 두 가지의 긴 파우치(31) 및 짧은 파우치(32)로 이루어진다. 반원통형 장단 파우치(31, 32)는 주단열체(11)를 사이에 두고 2개씩 동일한 종류끼리의 가장자리(31a)를 접촉시켜 원통형 장단 파우치(31, 32)로 이루어져 있다. 원통형 장단 파우치(31, 32)는 주단열체(11)의 좌단으로부터 장단의 순으로 주단열체(11)의 길이 방향으로 교대로 늘어서는 것에 의해 주단열체(11) 외면의 전체가 장단 파우치(31, 32)에 의해서 둘러싸여 있다. 또한, 인접한 반원통형의 긴 파우치(31)의 접촉 가장자리(31a)와 짧은 파우치(32)의 접촉 가장자리는 주단열체(11) 둘레 방향으로 어긋나 있다.

장단 파우치(31, 32)는 각각 실리카 또는 유리 섬유제 내열성 피복재에 미세 다공성 단열재제 미소 중공 구체를 봉입하여, 예를 들면 반원통형으로 압축 성형한 것으로, 가요성이 거의 없고, 용이하게 변형하기 어려운 것이다. 미소 중공 구체는 미크론 단위의 크기의 것으로, 실리카를 주성분으로 하며, 또한 다수의 마이크로 보어를 갖는 재료로 형성되어 있다. 피복재인 실리카 섬유는 600℃ 이상의 고온에도 견딘다. 미소 중공 구체의 내부 지름은 공기중의 기체 분자의 평균 자유행정보다도 작게 이루어져 있다. 그 때문에, 공기중의 기체 분자가 미소 중공 구체의 벽에 의해서 격리되게 되고, 기체 분자가 상기 벽에 의해 튀겨 되돌아갈 확률이 높아져 기체 분자끼리의 충돌이 억제되고, 그 결과, 장단 파우치(31, 32)가 우수한 단열성을 발휘한다.

외단열재(14)는 내단열재(13)와 직경 등은 다르지만, 이것과 같은 장단 파우치(31', 32')로 이루어진다. 이들 장단 파우치(31', 32')는 내단열재(13)의 장단 파우치(31, 32)에 준하여 늘어서고, 내단열재(13) 외면 전체를 둘러싸고 있다. 다만, 내단열재(13)와 외단열재(14)에서 장단 파우치(31, 32; 31', 32')의 주단열체(11) 길이 방향의 정렬 방법은 장단이 반대로 되어 있어, 인접한 원통형 장단 파우치(31, 32; 31', 32')의 마주 대하는 단부(31b, 32b; 31b', 32b')의 위치는 주단열체(11) 길이 방향으로 어긋나 있다. 또한, 외단열재(14)의 좌단의 짧은 파우치(32')에는 2개의 슬릿(32c, 32d)이 형성되어 있다.

금속 외피(15)는 반원통형으로 형성한 복수의 스테인레스제 외판(41)으로 이루어진다. 외판(41)은 파우치(31, 32; 31', 32')와 마찬가지로 2개씩 가장자리(41a)끼리를 접촉시키도록 하여 외단열재(14)를 피복하고 있다. 좌단의 외판(41)의 한쪽에는 짧은 파우치(32')의 슬릿(32c, 32d)과 합치된 슬릿(41c, 41d)이 형성되어 있다.

다시, 도 4를 참조하면서 발열체 소자(12)의 전체 구성을 자세히 설명한다. 도 4는 주단열체(11)를 둘레 방향으로 전개하여, 발열체 소자(12)를 주단열체(11) 외측에서 본 것이다.

발열체 소자(12)는 좌측존용 저항 발열부군(51L), 센터존용 저항 발열부군(51C) 및 우측존용 저항 발열부군(51R)으로 이루어진다. 이들 소자군(51L, 51C, 51R)은 이하에 설명하는 바와 같이 서로 독립적으로 제어 가능한 구성으로 되어 있다.

좌측존용 저항 발열부군(51L)은 발열체 소자(12)를 길이 방향으로 분할한 4개의 제1∼제4 저항 발열부(61∼64)로 이루어진다. 제1∼제4 저항 발열부(61∼64)는 통상 동일한 전기 저항을 갖는 것을 사용하고, 도 4에 있어서 위에서 아래에 걸쳐 순차 늘어서며 또한 전기적으로 병렬로 접속되어 있다. 제4 저항 발열부(64)가 도 3을 참조하여 설명한 발열체 소자(12)에 해당한다. 제1∼제3 저항 발열부(61∼63)는 제4 저항 발열부(64)와 마찬가지로 주단열체(11)에 지지되어 있다. 먼저 설명한 바와 같이, 주단열체(11)의 홈(21)은 20개이지만, 제1∼제4 저항 발열부(61∼64)에 대하여 5개씩의 홈(21)이 대응하고 있다.

좌측존용 저항 발열부군(51L)과 마찬가지로 센터존용 저항 발열부군(51C)은 제1∼제4 저항 발열부(71∼74)로 이루어지고, 우측존용 저항 발열부군(51R)은 제1∼제4 저항 발열부(81∼84)로 이루어진다. 이들 저항 발열부(71∼74; 81∼84)도 또한 좌측존용 저항 발열부군(51L)의 제4 저항 발열부(64)와 마찬가지로 주단열체(11)에 지지되어 있다.

좌측존용 저항 발열부군(51L)의 좌측에는 상하 2개의 띠형상 제1 접속 부재(91, 92)가 상하 방향으로 연장하도록 배치되어 있다. 상하 제1 접속 부재(91, 92)는 제1 이음새 바(93)에 의해 접속되어 있다. 좌측존용 저항 발열부군(51L)의 우측에는 상하 2개의 띠형상 제2 접속 부재(94, 95)가 마찬가지로 배치되어 있다. 상하 제2 접속 부재(94, 95)는 제2 이음새 바(96)에 의해 접속되어 있다.

좌측존용 저항 발열부군(51L)과 마찬가지로 센터존용 저항 발열부군(51C)에도 접속 부재(101, 102, 104, 105) 및 이음새 바(103, 106)가 구비되는 동시에, 우측존용 저항 발열부군(51R)에도 접속 부재(111, 112, 114, 115) 및 이음새 바(113, 116)가 구비되어 있다.

좌측존용 저항 발열부군(51L)의 제1 및 제2 저항 발열부(61, 62)의 좌단부는 위쪽 제1 접속 부재(91)에 접속되는 동시에, 그 우단부는 위쪽 제2 접속 부재(94)에 접속되어 있다. 상기 저항 발열부군(51L)의 제3 및 제4 저항 발열부(63, 64)의 좌단부는 아래쪽 제1 접속 부재(92)에 접속되는 동시에, 그 우단부는 아래쪽 제2 접속 부재(95)에 접속되어 있다. 이상으로부터, 좌측존용 저항 발열부군(51L)의 병렬 접속이 이루어져 있지만, 그 접속의 형태는 센터존용 저항 발열부군(51C) 및 우측존용 저항 발열부군(51R)에 관해서도 마찬가지로 적용된다.

좌측존용 저항 발열부군(51L)의 아래쪽 제1 접속 부재(92)에는 L자 판형 제1 터미널(121)이 접속되어 있다. 좌측존용 저항 발열부군(51L)의 위쪽 제2 접속 부재(94) 및 센터존용 저항 발열부군(51C)의 위쪽 제1 접속 부재(101)에는 이들에 걸쳐 L자 판형 좌중간 터미널(122)이 접속되어 있다. 또한, 센터존용 저항 발열부군(51C)의 위쪽 제2 접속 부재(104) 및 우측존용 저항 발열부군(51R)의 위쪽 제2 접속 부재(111)에는 이들에 걸쳐 L자 판형 우중간 터미널(123)이 접속되어 있다. 우측존용 저항 발열부군(51R)의 아래쪽 제1 접속 부재(115)에는 L자 판형 제2 터미널(124)이 접속되어 있다. 이상으로부터, 발열체 소자(12)는 좌측존용 저항 발열부군(51L), 센터존용 저항 발열부군(51C) 및 우측존용 저항 발열부군(51R)이 전기적으로 독립적으로 제어 가능한 접속이 이루어져 있다.

도 5는 좌측존용 저항 발열부군(51L)의 제1 및 제2 저항 발열부(61, 62)의 좌단부와, 위쪽 제1 접속 부재(91)와의 접속 부분을 도시하는 것이다. 제1 및 제2 저항 발열부(61, 62)의 상기 단부에는 통형상 제1 및 제2 슬리브(131, 132)가 각각 끼워 씌워져 있다. 각 슬리브(131, 132)는 코오킹되어 용접됨으로써, 대응하는 저항 발열부(61, 62)의 단부에 고정되어 있다. 접속 부재(91)에는 둥근 구멍(141) 및 긴 구멍(142)이 하나씩 형성되어 있다. 이들 둥근 구멍(141) 및 긴 구멍(142)과 합치하도록 2개의 둥근 구멍(143, 144)이 내단열재(13)에 형성되어 있다. 제1 슬리브(131)는 2개의 둥근 구멍(141, 143)을 통과해 있다. 상기 슬리브(131) 외면 및 둥근 구멍(141, 143)의 주연부는 용접되어 있다. 제2 슬리브(132)는 긴 구멍(142) 및 둥근 구멍(144)을 통과해 있다. 상기 슬리브(132) 외면, 긴 구멍(142) 및 둥근 구멍(144)의 주연부는 용접되어 있다.

도 7에 제1 슬리브(131)의 상기 용접의 형태가 자세히 도시되어 있다. 제1 슬리브(131)의 주벽에는 관통형 용접 구멍(145)이 형성되어 있다. 용접 구멍(145)에 충만되도록 용접부(146)가 형성되어 있다. 또한, 제1 저항 발열부(61) 및 제1 슬리브(131) 단부면과 그 주변부를 피복하도록 용접부(147)가 형성되어 있다.

도 6은 좌측존용 저항 발열부군(51L)의 제3 저항 발열부(63)의 좌단부와, 아래쪽 제1 접속 부재(92)와의 접속 부분을 도시하는 것이다. 제3 저항 발열부(63)의 상기 단부에도 통형상 슬리브(151)가 끼워 씌워지며 또한 코오킹되어 용접되어 있다. 상기 접속 부재(92)에는 긴 구멍(162)이 형성되어 있다. 이 긴 구멍(162)과 합치된 둥근 구멍(163)이 내단열재(13)에 형성되어 있다. 상기 슬리브(92)는 긴 구멍(162) 및 둥근 구멍(163)에 통과하며 또한 용접에 의해서 상기 접속 부재(92)에 접속되어 있다. 또한, 도 6은 상기 접속 부재(92)에 제1 터미널(121)이 용접되어 있는 모습을 도시하고 있다. 설명은 생략하지만, 다른 저항 발열부(64; 71∼74; 81∼84)의 접속 부재(91, 94, 95, 104, 105, 111, 112, 114, 115)에의 접속의 형태, 접속 부재와(94, 101, 104, 111, 115)와 터미널(122, 123, 124)에의 접속의 형태는 상기와 마찬가지다.

도 8은 도 7에 도시하는 통형상 슬리브(131) 대신에 캡(181)을 이용한 예를 도시하는 것이다. 상기 캡(181)의 주벽에는 용접 구멍(182)이 형성되어 있다. 용접 구멍(182)에는 용접부(183)가 충만되고, 상기 캡(181)의 정상면 및 그 주위에 용접부(184)가 확대되어 있다.

또한, 도 5로부터 분명한 바와 같이, 제1 및 제2 슬리브(131, 132)는 내단열재(13)를 관통하여 그 외측으로 돌출되고, 거기서 위쪽 제1 접속 부재(91)에 용접되어 있다. 위쪽 제1 접속 부재(91)는 내단열재(13) 및 외단열재(14)의 사이에 끼워져 있다. 도 6을 참조하면, 마찬가지로 제3 저항 발열부(63)에 끼워 씌워진 슬 리브(151)도 또한 내단열재(13)를 관통하여 그 외측으로 돌출되고, 거기서 아래쪽 제1 접속 부재(92)에 용접되어 있다. 또한, 아래쪽 제1 접속 부재(92)는 내단열재(13) 및 외단열재(14)의 사이에 끼워져 있다. 다른 접속 부재(94, 101, 104, 111, 115)에 관해서는 도시하지 않지만, 마찬가지로 내단열재(13) 및 외단열재(14)의 사이에 끼워져 있다.

다시, 도 1을 참조하면, 제1 터미널(121)은 외단열재(14) 및 금속 외피(15)의 한쪽의 슬릿(32d, 41d)을 통과하고, 또 한쪽의 슬릿(32c, 41c)에는 좌중간 터미널(122)이 통과하는 것을 이해할 수 있을 것이다.

모든 접속 부재(91, 92, 94, 95, 104, 105, 111, 112, 114, 115), 이음새 바(93, 96, 103, 106, 113, 116), 터미널(121, 122, 123, 124), 슬리브(131, 132, 151) 및 캡(181)은 발열체 소자(12)와 동일한 재료 즉, 철ㆍ크롬ㆍ알루미늄계의 금속으로 구성되어 있다. 이와 같이 구성함으로써 이 재질에 특유의 성가신 시그마 취성, 즉, 한번 고온 가열되면 깨지기 쉬워진다고 하는 성질이 개선되게 된다.

이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이 본 발명은 원통형 히터에 한정되는 것이 아니라, 또한 반도체 열처리로에도 한정되는 일없이, 예컨대, 평판형 히터에도 적용할 수 있고, 많은 공학 분야에 응용할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 개시 내용에 한정되는 일없이, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고, 여러 가지의 변형이 가능하다.

본 발명 전기 히터는 열처리로용 전기 히터, 예컨대, 반도체 웨이퍼의 산화, 확산, CVD의 열처리를 행하는 열처리 장치에 특히 적합하게 이용된다.

Claims

주단열체의 내면에 금속소선(金屬素線)제 발열체 소자가 장착되고, 주단열체의 외측에 층상의 내단열재 및 외단열재가 피복되며, 발열체 소자가 주단열체의 둘레 방향으로 병렬로 나란히 늘어선 복수의 저항 발열부로 이루어진 열처리로용 전기 히터에 있어서,

내단열재와 외단열재 사이에, 주단열체의 두께 방향으로 편평한 동시에 주단열체의 둘레 방향으로 연장된 한 쌍의 접속 부재가 저항 발열부의 길이에 상당하는 간격을 두고 각각 개재되며, 각 저항 발열부의 단부는 주단열체 및 내단열재을 관통하여 대응하는 측의 접속 부재에 접속되는 것을 특징으로 하는 열처리로용 전기 히터.
삭제
제1항에 있어서, 각 저항 발열부의 양단부에 슬리브가 각각 끼워 씌워져 용접되며, 양접속 부재에 저항 발열부의 수에 대응하는 관통 구멍이 각각 형성되고, 대응하는 단부에 있어서 슬리브가 관통 구멍을 통과하고, 슬리브와 관통 구멍 주연부가 용접되며, 저항 발열부, 접속 부재 및 슬리브가 동종 재료에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 열처리로용 전기 히터.
제1항에 있어서, 각 저항 발열부의 양단부에 캡이 각각 끼워 씌워져 용접되며, 양접속 부재에 저항 발열부의 수에 대응하는 관통 구멍이 각각 형성되고, 대응하는 단부에 있어서 캡이 관통 구멍을 통과하고, 캡과 관통 구멍 주연부가 용접되며, 저항 발열부, 접속 부재 및 캡이 동종 재료에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 열처리로용 전기 히터.
제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 주단열체의 내면에 저항 발열부의 수 이상의 복수의 병렬형 홈이 형성되고, 각 저항 발열부는 홈의 폭보다도 큰 진폭을 갖는 파형으로 형성되며, 각 저항 발열부의 폭방향 양측 부분은 대응하는 각 홈의 양측면을 넘어 주단열체 내로 삽입되고, 또한 하나의 홈으로부터 인접한 적어도 하나의 홈에 걸치도록 주단열체에 일체적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 열처리로용 전기 히터.
제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 내단열재 및 외단열재는 내열성 섬유제 피복재에 다수의 미세 다공성 단열재제 미소 중공 구체를 봉입한 파우치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열처리로용 전기 히터.