KR100782063B1 - Ceramic Heater - Google Patents
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Abstract
개시된 본 발명은 세라믹 히터(Ceramic Heater)에 발열체 회로와 별도의 온도 센서 회로를 내장한 형태를 정밀 회로 인쇄 기술과 적층 기술을 이용해 코파어링(Cofiring) 공법으로 제작하기 위한 세라믹 히터에 관한 것으로서, 세라믹 히터에 있어서, 상기 제 1 기판 ; 상기 제 1 기판 상부에 소정 패턴으로 구비되는 발열회로; 상기 발열회로의 패턴과 패턴 사이에 위치되는 위치센서회로; 및 상기 제 1 기판 에 적층되는 상기 제 2 기판으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a ceramic heater for fabricating a shape in which a heating element circuit and a separate temperature sensor circuit are embedded in a ceramic heater by a cofiring method using a precise circuit printing technique and a lamination technique. A heater comprising: the first substrate; A heat generation circuit provided in a predetermined pattern on the first substrate; A position sensor circuit positioned between the pattern of the heating circuit and the pattern; And the second substrate stacked on the first substrate.
세라믹 히터, 적층, 프린팅, 온도정밀제어 Ceramic Heater, Lamination, Printing, Temperature Precision Control
Description
도 1은 본 발명에 따른 세라믹 히터의 일 실시예를 도시한 도면,1 is a view showing an embodiment of a ceramic heater according to the present invention,
도 2는 도 1의 다른 실시예를 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating another embodiment of FIG. 1.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 ****** Explanation of symbols on main parts of drawing ***
10 : 제 1 기판 12 : 온도센서회로10: first substrate 12: temperature sensor circuit
14 : 발열회로 16 : 제 2 기판14
18 : 중간기판18: intermediate board
본 발명은 세라믹 히터에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic heater.
보다 상세하게는, 세라믹 히터에 발열체 회로와 별도의 온도 센서 회로를 내장한 형태를, 스크린 프린팅 또는 사진식각 기술(포토리소그래피)와 같은 정밀 회로 형성 기술과 적층 기술을 이용해 코파이어링 (Cofiring) 공법으로 제작하기 위한 세라믹 히터에 관한 것이다.More specifically, the ceramic heater includes a heating element circuit and a separate temperature sensor circuit. The cofiring method uses a precise circuit forming technique such as screen printing or photolithography (photolithography) and a lamination technique. A ceramic heater for manufacturing.
현재 세라믹 히터의 구조는 단순히 발열체 회로만으로 구성되어 있고, 세라믹 히터의 온도 제어 방법은 아날로그와 디지털 방식을 사용하고 있다.Currently, the structure of the ceramic heater is simply composed of a heating element circuit, and the temperature control method of the ceramic heater uses analog and digital methods.
현재의 히터를 사용하여 온도 제어하는 방식의 문제점은 다음과 같다 Problems of temperature control using current heaters are as follows.
첫째, 아날로그 방식의 경우는 발열체 회로 자체의 온도에 따른 저항값의 변화를 읽어 온도를 검출하는 방식을 사용하고 있으나 이를 위해서는 전압인가와 저항값을 읽는 것을 교대로 스위칭 하여야 함에 따라 온도 상승을 빨리 할 수 없는 문제점이 있다. First, in the case of the analog method, a method of detecting temperature by reading a change in resistance value according to the temperature of the heating element circuit itself is used. However, in order to do this, the temperature rises quickly due to switching between applying voltage and reading resistance value. There is no problem.
또한, 스위칭 회로의 경우 오동작 발생 가능성이 매우 높아 오동작시 온도 검출이 되지 않아 과열로 기기가 손상될 수 있다는 문제점이 있다. 즉, 온도 상승이 늦고, 스위칭 회로의 오동작에 따른 과열 문제가 있다.In addition, the switching circuit has a high possibility of malfunction, there is a problem that the temperature is not detected during the malfunction can damage the device due to overheating. That is, the temperature rise is slow and there is a problem of overheating due to malfunction of the switching circuit.
둘째 디지털 방식의 경우는 외장 부착형 온도 센서를 사용하고 있으며, 외장 부착형 온도센서의 경우 센서의 위치, 부착방법 등에 따라 온도 데이터의 차이(20℃)가 크게 나타나, 온도를 정밀하게 제어하기가 매우 어려운 상황이다. 즉, 온도 제어가 매우 어려운 문제점이 있다.Second, in case of digital type, external temperature sensor is used, and in case of external temperature sensor, the difference of temperature data (20 ℃) is large according to the position and attachment method of sensor. It's a very difficult situation. That is, there is a problem that temperature control is very difficult.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 세라믹 히터에 발열체 회로와 별도의 온도 센서 회로를 내장한 형태를, 스크린 프린팅 또는 사진식각기술과 같은 정밀 회로 형성 기술과 적층 기술을 이용해 코파이어링(Cofiring) 공법으로 제작하기 위한 세라믹 히터를 제공함에 있다.The present invention is derived to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to form a heating element circuit and a separate temperature sensor circuit in a ceramic heater, a precision circuit such as screen printing or photo etching technology The present invention provides a ceramic heater for fabricating a cofiring method using a forming technique and a laminating technique.
또한, 본 발명의 다른 목적은 발열체 회로의 경우는 발열 특성이 우수한 재질을 사용하여 발열체 회로를 구성하고, 온도 변화에 매우 정밀한 온도 센서 회로를 구성함으로써 온도 검출 정밀도를 우수하게 할 수 있도록 하기 위한 세라믹 히터를 제공함에 있다. 온도 센서 회로 구성 방법은 세라믹 재질 또는 금속 재질 또는 세라믹과 금속의 복합 재질을 사용하여 회로를 스크린 프린팅 하거나 사진식각기술(Phtolithography)로 제작할 수 있다.In addition, another object of the present invention is a ceramic for making the temperature detection accuracy excellent by configuring a heating element circuit using a material having excellent heat generation characteristics in the case of a heating element circuit, and by configuring a temperature sensor circuit very precise to temperature changes. In providing a heater. The method of constructing the temperature sensor circuit can be manufactured by screen printing or photolithography using a ceramic material or a metal material or a composite material of ceramic and metal.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명의 실시 예는, 세라믹 히터에 있어서, 제 1 기판 ; 제 2 기판 상부에 소정 패턴으로 구비되는 발열회로; 상기 발열회로의 패턴과 패턴 사이에 위치되는 온도센서회로; 및 제 2 기판에 적층되는 제 1 기판으로 이루어진 것을 특징 으로 한다.An embodiment of the present invention proposed to solve the above technical problem, in the ceramic heater, the first substrate; A heat generation circuit provided in a predetermined pattern on the second substrate; A temperature sensor circuit positioned between the pattern and the pattern of the heating circuit; And a first substrate laminated on the second substrate.
또한, 본 발명의 다른 실시 예는 세라믹 히터에 있어서, 제 1 기판 ; 제 1 기판 상부에 소정 패턴으로 구비되는 발열회로; 발열 회로 면과 다른 별도의 면에 온도센서회로를 구성하는 세라믹히터로 이루어진 것을 특징으로 한다. In addition, another embodiment of the present invention, in the ceramic heater, the first substrate; A heat generation circuit provided in a predetermined pattern on the first substrate; It is characterized by consisting of a ceramic heater constituting the temperature sensor circuit on a separate surface from the heating circuit surface.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 세라믹 히터에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a ceramic heater will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(실시예1)Example 1
본 발명에 의해 구현된 세라믹 히터의 실시예1은 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이, Embodiment 1 of a ceramic heater implemented by the present invention is shown in the accompanying drawings, Figure 1,
제 1 기판 (10)과, 상기 제 1 기판 (10) 상부에 소정 패턴으로 구비되는 발열회로(14)와, 상기 발열회로(14)의 패턴과 패턴 사이에 위치되는 온도센서회로(12)와, 상기 제 1 기판 (10)에 적층되는 제 2 기판 (16)으로 이루어진다.A
상기 온도센서회로(12) 및 발열회로(14)는 상기 제1 기판 (10) 상부에 패턴이 형성된다. 이때, 상기 온도센서회로(12)와 발열회로(14)는 스크 린 프린팅 기술을 통해 상기 제 1 기판(10)의 상부에 직접 형성할 수 있거나, 또는 사진식각기술과 같은 반도체공정을 기술을 사용하여 먼저 온도센서회로(12) 또는 발열회로(14)의 패턴들 중 하나의 패턴을 상기 제 1 기판(10)의 상부에 형성한 다음, 발열회로 또는 온도센서회로를 구성하는 재료를 증착 등의 공정으로 형성한 다음, 나머지 온도센서회로 또는 발열회로의 패턴을 마찬가지의 방식으로 사진식각기술을 사용하여 상기 제 2 기판(10)의 상부에 형성한 다음에 증착을 통해 형성한다.The
또한, 상기 제 1 기판 (10) 및 제 2 기판(16)은 도면에 도시된 바와 같이 사각형의 판상 모양을 가지고 있으나, 이는 다양한 모양의 판상이나 원형기둥과 같이 입체 구조로 변경할 수 있어, 모든 형태의 세라믹 히터에 적용가능하다.In addition, the
미설명도면 부호 20은 와이어이다.
상기와 같은 구조를 가지는 세라믹 히터의 경우 발열회로(14) 패턴 사이에 온도센서회로(12)가 위치되도록 하여 온도센서회로(12)가 발열온도를 정확하게 센싱할 수 있도록 하여 사용자가 세라믹 히터의 발열온도를 정밀하게 제어할 수 있도록 한다.In the case of the ceramic heater having the above structure, the
그리고, 상기 발열회로(14) 및 온도센서회로(12)는 별도로 연결되어 있는 와이어(20)를 통해 전원을 공급받아 발열하며, 감지된 발열온도를 컨트롤러(도면으로 미도시)로 출력하게 된다.In addition, the
본 발명에 사용되는 상기 발열회로(12)는 Pt, W, Mo, Ni, Ta, SiC, MoSi2 Ni-Cr 합금, Fe-Cr 합금 또는 이들의 합성물로 이루어지고, 온도센서회로는 Pt, W, Mo, Ni, Ta, SiC, MoSi2 Ni-Cr 합금 또는 Fe-Cr 합금 또는 이들의 합성물로 이루어지는 발열재료 또는, Mn, CO, Ni, Fe 등을 포함하는 NTC 더어미스터 재료 또는, BaTiO3, Y,Ce, La, Sn 등을 포함하는 PTC 더어미스터 재료 또는, 백금(Pt) 중 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 합성물로 구성된다. 상기 NTC 더어미스터 재료는 Mn, CO, Ni, Fe 등이고, 상기 PTC 더어미스터 재료는 BaTiO3, Y, Ce, La, Sn 등이다.The
(실시예2)Example 2
본 발명에 따른 세라믹 히터의 실시예2는 첨부 도면 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 기판(10)과, 상기 제 2 기판(10) 상부에 소정 패턴으로 구비되는 발열회로(14)와, 상기 제 1 기판(10)에 적층되는 중간 기판(18)과, 상기 중간 기판(18) 상부에 소정 패턴으로 구비되는 온도센서회로(12)와, 상기 중간 기판(18)에 적층되는 제 2 기판(16)으로 이루어진다.Embodiment 2 of the ceramic heater according to the present invention is the
상기 발열회로(14) 및 온도센서회로(12)는 상기 제 1 기판(10) 및 중간 기판(18) 상부에 각각 패턴이 형성된다. 이때, 상기 실시예 1에서와 같이 온도센서회로(12)와 발열회로(14)는 스크린 프린팅 기술 또는 사진식각기술과 증착 등을 통해 형성되게 된다.The
그리고, 실시예1과 마찬가지로 상기 제 1 기판(10), 중간기판(18) 및 제 2 기판(16)은 도면에 도시된 바와 같이 사각형의 판상 모양을 가지고 있으나, 이는 다양한 모양의 판상이나 원형기둥과 같이 입체 구조로 변경할 수 있어, 모든 형태의 세라믹 히터에 적용가능하다.As in the first embodiment, the
상기와 같은 구조를 가지는 세라믹 히터의 경우 온도센서회로(12)와 발열회로(14)가 별도의 기판(10)(18)에 각각 구비되어 있으나, 상기 발열회로(14)는 별도로 연결되어 있는 와이어(20)를 통해 전원을 공급받아 발열하며 온도센서회로(12)는 와이어(20)를 통해 감지된 발열온도를 컨트롤러(도면으로 미도시)로 출력하게 된다.In the case of the ceramic heater having the above structure, the
그리고, 실시예1과는 달리 온도센서회로(12)는 발열회로(14)와 기판(18)을 사이에 두고 밀착 되므로, 발열회로(14)에 의해 발생되는 열에 의해 직접적으로 영향을 받지 않게 되므로, 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.In addition, unlike the first embodiment, since the
이상의 본 발명은 상기 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 포함되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention included in the appended claims.
상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발 명은 아날로그 방식에 적용시켜 사용할 경우 스위칭 수단을 제거함으로써, 온도 상승을 매우 빠르게 수행할 수 있도록 제어하고, 스위칭 회로의 오동작을 근본적으로 해결할 수 있어 과열 문제를 제거할 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention having the configuration and operation and the preferred embodiment as described above can eliminate the switching means when applied to the analog method, so that the temperature rise can be performed very quickly, it is possible to fundamentally solve the malfunction of the switching circuit It has the effect of eliminating the problem of overheating.
또한, 본 발명은 디지털 제어 방식에 적용시켜 사용할 경우 항상 동일한 위치에 내장시킬 수 있도록 하여 온도 데이터를 매우 정밀(3℃ 이내)하게 측정할 수 있어 디지털 온도 제어가 가능해짐에 따라 매우 고 정밀 온도 제어가 필요한 발열기기의 경우 그 성능을 급속히 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.In addition, the present invention can be embedded in the same position at all times when applied to the digital control method so that the temperature data can be measured very precisely (within 3 ℃), so that digital temperature control is possible, very high precision temperature control In the case of a heating device that needs to have an effect that can improve the performance rapidly.
또한, 본 발명은 판상형(원형, 사각형), 원통형, 입체구조 등 각종 세라믹 히터에 적용이 가능하다는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect that it can be applied to various ceramic heaters, such as plate-shaped (round, square), cylindrical, three-dimensional structure.
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