KR101630646B1 - 면상발열체를 이용한 반도체 진공라인의 히팅 장치 - Google Patents

면상발열체를 이용한 반도체 진공라인의 히팅 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101630646B1
KR101630646B1 KR1020150067071A KR20150067071A KR101630646B1 KR 101630646 B1 KR101630646 B1 KR 101630646B1 KR 1020150067071 A KR1020150067071 A KR 1020150067071A KR 20150067071 A KR20150067071 A KR 20150067071A KR 101630646 B1 KR101630646 B1 KR 101630646B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
parts
inert gas
heating element
vacuum
Prior art date
Application number
KR1020150067071A
Other languages
English (en)
Inventor
김윤진
조진우
신권우
박지선
Original Assignee
주식회사 대화알로이테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 대화알로이테크 filed Critical 주식회사 대화알로이테크
Priority to KR1020150067071A priority Critical patent/KR101630646B1/ko
Priority to PCT/KR2016/003222 priority patent/WO2016182196A1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101630646B1 publication Critical patent/KR101630646B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)

Abstract

면상발열체를 이용한 반도체 진공라인 히팅 장치가 개시되다. 본 발명의 일실시예의 진공펌프에서 형성된 진공압이 특정의 장소로 전달되도록 형성된 진공라인을 소정의 온도로 가열하는 반도체 진공라인의 히팅 장치는, 상기 진공라인을 이루는 진공파이프의 내벽을 관통하고, 소정의 경로를 따라 불활성가스가 순환하도록 형성된 불활성가스라인; 및 상기 불활성가스라인에 설치되어 상기 불활성가스를 소정의 온도로 가열하는 면상발열체를 포함하는 히터를 포함하고, 상기 면상발열체는 발열페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 3 내지 6중량부, 탄소나노입자 0.5 내지 30중량부, 혼합 바인더 10 내지 30중량부, 유기 용매 29 내지 83 중량부, 및 분산제 0.5 내지 5중량부를 포함하고, 상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트 , 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되거나 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되는 발열 페이스트 조성물을 포함할 수 있다.

Description

면상발열체를 이용한 반도체 진공라인의 히팅 장치{Heating apparatus of semiconductor vacuum line using plate heating element}
본 발명은 반도체 진공라인의 히팅 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 면상발열체를 이용한 반도체 진공라인의 히팅 장치에 관한 것이다.
진공펌프와 연결되어 밀폐된 챔버 내부의 공기를 흡입함으로써 상기 챔버 내부에 소정의 진공압을 형성하는 진공라인을 구비하여 이루어진다.
이외에도 웨이퍼를 진공흡착하기 위해 웨이퍼 척에 진공라인이 설치되는 등 다양한 용도의 진공라인이 설치된다.
그러나, 이러한 진공라인의 내부에는 상기 챔버에서 유출되는 반응부산물로 인하여 폴리머(Polymer) 등 각종 파티클이 발생되고, 이러한 파티클은 상기 챔버 내부의 웨이퍼에 악영향을 주거나 상기 진공라인에 손상을 주는 등 많은 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는, 도1에서와 같이, 진공라인을 이루는 진공파이프(1)의 표면에 전열기의 일종인 히팅패드(2)를 설치하고, 상기 히팅패드(2)를 제어하는 제어부(3)를 설치하여 상기 진공파이프(1)를 소정의 온도로 가열하는 방식이 사용되고 있다.
또한, 도면상에 나타내지는 않았으나, 상기 히팅패드(2) 대신 역시 전열기의 일종인 히팅코일을 상기 진공파이프(1)에 감아 상기 진공파이프(1)를 가열하는 방식도 사용되고 있다.
따라서, 상기 히팅패드(2)에 의해 가열된 진공파이프(1)를 통과하는 각종의 가스가 저온상태에서 화학적으로 결합하여 파티클이 형성되는 것을 어느 정도 방지함으로써 상기 진공파이프(1)와 연결되는 챔버(도시하지 않음) 내부의 청결상태를 유지시킬 수 있는 것이다.
그러나, 이러한 종래의 반도체 진공라인의 히팅 장치는 진공파이프에 설치되는 히팅패드 및 히팅코일이 고전압이 요구되는 전열기이므로 이의 취급시 감전사고 등 각종 안전사고가 빈번하였고, 다량의 전자기파가 발생함에 따라서 정전기 등으로 인하여 2차적인 반응부산물이 발생하는 등 많은 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하고자, 본 발명의 일실시예는 고내열을 가져 온도에 따른 저항 변화가 작고, 비저항이 낮아 저전압 및 저전력으로 구동 가능한 발열 페이스트 조성물을 이용한 면상발열체를 이용한 반도체 진공라인 히팅 장치를 제공하고자 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 진공펌프에서 형성된 진공압이 특정의 장소로 전달되도록 형성된 진공라인을 소정의 온도로 가열하는 반도체 진공라인의 히팅 장치는, 상기 진공라인을 이루는 진공파이프의 내벽을 관통하고, 소정의 경로를 따라 불활성가스가 순환하도록 형성된 불활성가스라인; 및 상기 불활성가스라인에 설치되어 상기 불활성가스를 소정의 온도로 가열하는 면상발열체를 포함하는 히터를 포함하고, 상기 면상발열체는 발열페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 3 내지 6중량부, 탄소나노입자 0.5 내지 30중량부, 혼합 바인더 10 내지 30중량부, 유기 용매 29 내지 83 중량부, 및 분산제 0.5 내지 5중량부를 포함하고, 상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트 , 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되거나 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되는 발열 페이스트 조성물을 포함할 수 있다.
상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 폴리비닐 아세탈 수지 10 내지 150 중량부, 페놀계수지 100 내지 500 중량부가 혼합될 수 있다.
상기 반도체 진공라인의 히팅 장치는 발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 실란 커플링제 0.5 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 탄소나노튜브입자는 다중벽 탄소나노튜브 입자일 수 있다.
상기 유기 용매는 카비톨 아세테이트, 부틸 카비톨 아세테이트, DBE(dibasic ester), 에틸카비톨, 에틸카비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 부탄올 및 옥탄올 중에서 선택되는 2 이상의 혼합 용매일 수 있다.
상기 발열 페이스트 조성물을 기판상에 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄 또는 콤마코팅하여 형성될 수 있다.
상기 기판은 폴리이미드 기판, 유리섬유 매트 또는 세라믹 유리일 수 있다.
상기 면상발열체 상부면에 코팅되는 것으로, 실리카 또는 카본 블랙과 같은 흑색 안료를 구비하는 유기물로 형성되는 보호층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 발열 조성물의 비저항이 낮고 두께 조절이 용이하여 저전압 및 저전력으로 고온 발열이 가능한 바, 보다 효율성 높은 반도체 진공라인의 히팅 장치를 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 발열 페이스트 조성물은 200℃ 이상의 온도에서도 내열성을 유지 가능함으로써, 온도에 따른 저항 변화가 작아 안정적이다.
도 1은 종래기술에 따른 반도체 진공라인의 히팅 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 진공라인의 히팅 장치를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용하여 제작한 면상발열체 시편의 이미지이다.
도 4는 실시예 및 비교예에 따라 제조된 면상발열체 샘플들의 발열안정성 시험 모습의 이미지이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 진공라인의 히팅 장치를 나타낸 개략도이다.
도2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 반도체 진공라인의 히팅 장치는, 진공펌프(도시하지 않음)에서 형성된 진공압이 특정의 장소로 전달되도록 형성된 진공라인을 소정의 온도로 가열하는 반도체 진공라인의 히팅 장치로서, 상기 진공라인을 이루는 진공파이프(4)의 내벽을 관통하고, 소정의 경로를 따라 불활성가스가 순환하도록 형성된 불활성가스라인(5)과, 상기 불활성가스라인(5)에 설치되어 상기 불활성가스를 소정의 온도로 가열하는 히터(6)와, 상기 불활성가스라인(5)에 설치되어 상기 불활성가스가 상기 불활성가스라인(5) 내를 순환할 수 있도록 상기 불활성가스의 압력차를 형성하는 펌프(7) 및 상기 불활성가스라인(5)에 설치되어 상기 불활성가스의 유량을 조절하는 유량조절밸브(8)를 구비하여 이루어지고, 또한, 본 발명의 반도체 진공라인의 히팅 장치는, 상기 진공파이프(4)에 설치되어 상기 진공파이프(4)의 온도를 감지하는 센서(9) 및 상기 센서(9)로부터 온도신호를 인가받아 상기 히터(6)에 제어신호를 인가함으로써 상기 히터(6)를 제어하는 제어부(10)를 구비하여 이루어진다.
여기서, 상기 진공파이프(4)는, 원통형의 내통(11) 및 상기 내통(11)을 둘러싸는 형상의 외통(12)을 구비하여 이루어지고, 상기 내통(11)과 외통(12)을 서로 용접하여 상기 내통(11)과 외통(12)사이에 중공부(16)를 형성하며, 상기 중공부(16)에 상기 질소가스가 충만하여 흐르도록 상기 외통(12)의 일측에 투입구(13)를 형성하고, 다른 일측에 배출구(14)를 형성하는 것이다.
한편, 상기 히터(6)는 면상발열체를 포함한 히팅수단으로서, 전기저항에 의해 전기에너지를 열에너지로 변환하는 전열기를 사용하는 것도 가능하다. 또한 상기 히터(6)는 상기 불활성가스라인(5)에 연결되어 다량의 불활성가스를 저장하는 불활성가스저장탱크(15)를 설치하여 부족한 불활성가스를 공급하는 것은 물론이고, 필요에 따라 상기 불활성가스저장탱크(15)의 내부에 상기 히터(6)를 설치하여 상기 불활성가스저장탱크(15) 내부에 저장된 불활성가스를 가열하는 구성도 가능하다. 면상발열체의 상세 구성 성분에 대해서는 후술하기로 한다.
여기서, 상기 불활성가스는 다양한 종류의 불활성가스를 사용하는 것이 가능하나 인체에 전혀 해가 없고, 경제적으로 저렴한 질소(N2)가스를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 히터(6)에 의해 가열된 상기 불활성가스는 상기 진공파이프(4)의 내벽을 관통하여 순환하면서 상기 진공파이프(4)를 가열하는 것이고, 상기 진공파이프(4) 내경면을 따라 흐르는 가스들의 온도를 상승시켜서 이들 가스들의 결합으로 인한 파티클의 생성을 억제하는 것이다.
이어서, 상기 진공파이프(4)를 빠져나온 차가워진 불활성가스는 다시 히터(6)에 의해 가열된다. 이때, 상기 히터(6)는 다량의 상기 불활성가스를 저장하는 불활성가스저장탱크(15)를 가열하는 것이 가능하여 소정 온도의 상기 불활성가스를 안정적으로 공급할 수 있다.
이러한, 상기 히터(6)의 가열온도는 상기 센서(9)에 의해 감지되는 상기 진공파이프(4)의 온도에 따라 조절되는 것으로서, 상기 센서(9)에 의해 온도신호를 인가받은 제어부(10)가 미리 입력된 데이타 혹은 프로그램에 의하여 상기 진공파이프(4)의 온도가 소정의 온도로 일정하게 유지될 수 있도록 상기 히터(6)를 제어하는 것이다.
한편, 상기 펌프(7)는 상기 불활성가스의 압력차를 유발하여 상기 불활성가스의 흐름을 유도하고, 상기 유량조절밸브(8)를 조절하여 이러한 상기 불활성가스의 적정 유량이 유지되도록 한다.
그러므로, 진공파이프(4)에 작용하는 열전달매개체가 인체에 무해한 불활성가스이므로 이의 취급 및 사용시 안전하고, 전열기의 전자기파로 인해 진공파이프 내부에 발생하는 2차 반응 부산물들을 방지할 수 있는 것이다.
이하에서는 앞서 언급한 상기 히터(6)에 사용되는 면상발열체에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
면상발열체는 후막 형성용 발열 페이스트 조성물(이하, 발열 페스트 조성물)을 기판 상에 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄(내지 롤투롤 그라비아 인쇄) 또는 콤마코팅(내지 롤투롤 콤마코팅)하여 형성될 수 있다.
먼저, 발열 페이스트 조성물에 대해 살펴보면, 구체적으로 발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 3 내지 6중량부, 탄소나노입자 0.5 내지 30 중량부, 혼합 바인더 10 내지 30 중량부, 유기 용매 29 내지 83 중량부 및 분산제 0.5 내지 5 중량부를 포함한다.
상기 탄소나노튜브 입자는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 예컨대 상기 탄소나노튜브 입자는 다중벽 탄소나노튜브(multi wall carbon nanotube)일 수 있다. 상기 탄소나노튜브 입자가 다중벽 탄소나노튜브일 때, 직경은 5nm 내지 30nm 일 수 있고, 길이는 3㎛ 내지 40㎛일 수 있다.
상기 탄소나노입자는 예컨대 그라파이트 나노입자일 수 있으며, 직경은 1㎛ 내지 25㎛일 수 있다.
혼합 바인더는 발열 페이스트 조성물이 300℃ 가량의 온도 범위에서도 내열성을 가질 수 있도록 하는 기능을 하는 것으로, 에폭시 아크릴레이트(Epocy acrylate) 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate), 폴리비닐 아세탈(Polyvinyl acetal) 및 페놀계 수지(Phenol resin)가 혼합된 형태를 갖는다. 예컨대 상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합된 형태일 수 있고, 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합된 형태일 수도 있다. 본 발명에서는 혼합 바인더의 내열성을 높임으로써, 300℃ 가량의 고온으로 발열시키는 경우에도 물질의 저항 변화나 도막의 파손이 없다는 장점을 갖는다.
여기에서 페놀계 수지는 폐놀 및 페놀 유도체를 포함하는 페놀계 화합물을 의미한다. 예컨대 상기 페놀 유도체는 p-크레졸(p-Cresol), o-구아야콜(o-Guaiacol), 크레오졸(Creosol), 카테콜(Catechol), 3-메톡시-1,2-벤젠디올(3-methoxy-1,2-Benzenediol), 호모카테콜(Homocatechol), 비닐구아야콜(vinylguaiacol), 시링콜(Syringol), 이소-유제놀(Iso-eugenol), 메톡시 유제놀(Methoxyeugenol), o-크레졸(o-Cresol), 3-메틸-1,2-벤젠디올(3-methoxy-1,2-Benzenediol), (z)-2-메톡시-4-(1-프로페닐)-페놀((z)-2-methoxy-4-(1-propenyl)-Phenol), 2,.6-디에톡시-4-(2-프로페닐)-페놀(2,6-dimethoxy-4-(2-propenyl)-Phenol), 3,4-디메톡시-페놀(3,4-dimethoxy-Phenol), 4-에틸-1,3-벤젠디올(4ethyl-1,3-Benzenediol), 레졸 페놀(Resole phenol), 4-메틸-1,2-벤젠디올(4-methyl-1,2-Benzenediol), 1,2,4-벤젠트리올(1,2,4-Benzenetriol), 2-메톡시-6-메틸페놀(2-Methoxy-6-methylphenol), 2-메톡시-4-비닐페놀(2-Methoxy-4-vinylphenol) 또는4-에틸-2-메톡시-페놀(4-ethyl-2-methoxy-Phenol) 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 혼합 바인더의 혼합 비율은 에폭시 아크릴레이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 폴리비닐 아세탈수지 10 내지 150 중량부, 페놀계 수지 100 내지 500 중량부의 비율일 수 있다. 페놀계 수지의 함량이 100 중량부 이하인 경우 발열 페이스트 조성물의 내열 특성이 저하되며, 500 중량부를 초과하는 경우에는 유연성이 저하되는 문제가 있다(취성 증가).
유기 용매는 상기 전도성 입자 및 혼합 바인더를 분산시키기 위한 것으로, 카비톨 아세테이트(Carbitol acetate), 부틸 카비톨 아세테이트(Butyl carbotol acetate), DBE(dibasic ester), 에틸카비톨(Ethyl Carbitol), 에틸카비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르(dipropylene glycol methyl ether), 셀로솔브아세테이트(Cellosolve acetate), 부틸셀로솔브아세테이트, 부탄올(Butanol) 및 옥탄올(Octanol) 중에서 선택되는 2 이상의 혼합 용매일 수 있다.
한편, 분산을 위한 공정은 통상적으로 사용되는 다양한 방법들이 적용될 수 있으며, 예를 들면 초음파처리(Ultra-sonication), 롤밀(Roll mill), 비드밀(Bead mill) 또는 볼밀(Ball mill) 과정을 통해 이루어질 수 있다.
분산제는 상기 분산을 보다 원활하게 하기 위한 것으로, BYK류와 같이 당업계에서 이용되는 통상의 분산제, Triton X-100과 같은 양쪽성 계면활성제, SDS등과 가은 이온성 계면활성제를 이용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 발열 페이스트 조성물은 발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 실란 커플링제 0.5 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.
실란커플링제는 발열 페이스트 조성물의 배합시에 수지들간에 접착력을 증진시키는 접착증진제 기능을 한다. 실란 커플링제는 에폭시 함유 실란 또는 머켑토 함유 실란일 수 있다. 이러한 실란 커플링제의 예로는 에폭시가 함유된 것으로 2-(3,4 에폭시 사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란이 있고, 아민기가 함유된 것으로 N-2(아미노에틸)3-아미토프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실, 3-트리에톡시실리-N-(1,2-디메틸뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란이 있으며, 머켑토가 함유된 것으로 3-머켑토프로필메틸디메톡시실란, 3-머켑토프로필트리에톡시실란, 이소시아네이트가 함유된 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등이 있으며, 상기 나열한 것으로 한정되지 않는다.
여기에서 상기 기판은 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 플리이미드, 셀룰로스 에스텔, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로린트릴, 폴리술폰, 폴리에스테르술폰, 폴리비닐리덴플롤라이드, 유리, 유리섬유(매트), 세라믹, SUS, 구리 또는 알루미늄 기판 등이 사용될 수 있으며, 상기 나열된 것들로 한정되는 것은 아니다. 상기 기판은 발열체의 응용 분야나 사용온도에 따라 적절히 선택될 수 있다.
면상발열체는 상기 기판 상에 본 발명의 실시예들에 따른 발열 페이스트 조성물을 스크린 인쇄 또는 그라비아 인쇄를 통해 원하는 패턴으로 인쇄하고, 건조 및 경화한 후에, 상부에 은 페이스트 또는 도전성 페이스트를 인쇄 및 건조/경화 시킴으로써 전극을 형성함으로써 형성될 수 있다. 또는 은 페이스트 또는 도전성 페이스트를 인쇄 및 건조/경화한 후에 상부에 본 발명의 실시예들에 따른 발열 페이스트 조성물을 스크린 인쇄 또는 그라비아 인쇄함으로써 형성하는 것도 가능하다.
한편, 상기 면상발열체는 상부면에 코팅되는 보호층을 더 포함할 수 있다. 상기 보호층은 실리카(SiO₂)로 형성될 수 있다. 보호층이 실리카로 형성되는 경우에는 발열면에 코팅되더라도 발열체가 유연성을 유지할 수 있는 장점을 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 후막 형성용 발열 페이스트 조성물 및 이를 이용한 면상발열체를 시험예를 통하여 상세히 설명한다. 하기 시험예는 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명이 하기 시험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
시험예
(1) 실시예 및 비교예의 준비
하기 [표1]과 같이 실시예(3종류) 및 비교예(3종류)를 준비하였다. [표 1]에 표기된 조성비는 중량%로 기재된 것임을 밝혀둔다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
CNT 입자 4 5 6 4 5 6
CNP 입자 8 9 15 - - -
혼합 바인더 20 15 22 - - -
에틸셀룰로오스 - - - 10 12 14
유기용매 63 67 52 82 79 76
분산제(BYK) 5 4 5 4 4 4
실시예들의 경우 CNT 입자와, CNP 입자(실시예 1 내지 3)를 [표 1]의 조성에 따라 카비톨아세테이트 용매에 첨가하고 BYK 분산제를 첨가한 후, 60분간 초음파 처리를 통해 분산액 A를 제조하였다. 이후, 혼합 바인더를 카비톨아세테이트 용매에 첨가한 후 기계적 교반을 통해 마스터 배치를 제조하였다. 다음으로 상기 분산액 A 및 마스터배치를 기계적 교반을 통해 1차 혼련한 후에 3-롤-밀 과정을 거쳐 2차 혼련함으로써 발열 페이스트 조성물을 제조하였다.
비교예들의 경우 CNT 입자를 [표 1]의 조성에 따라 카비톨아세테이트 용매에 첨가하고 BYK 분산제를 첨가한 후, 60분간 초음파 처리를 통해 분산액을 제조하였다. 이후, 에틸셀룰로오스를 카비톨아세테이트 용매에 첨가한 후 기계적 교반을 통해 마스터 배치를 제조하였다. 다음으로 상기 분산액 B 및 마스터배치를 기계적 교반을 통해 1차 혼련한 후에 3-롤-밀 과정을 거쳐 2차 혼련함으로써 발열페이스트 조성물을 제조하였다.
(2) 면상발열체 특성 평가
실시예 및 비교예에 따른 발열 페이스트 조성물을 10×10cm 크기로 폴리이미드 기판 위에 스크린 인쇄하고 경화한 후에, 상부 양단에는 은 페이스트 전극을 인쇄하고 경화하여 면상발열체 샘플을 제조하였다.
관련하여 도 3은 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용하여 제작한 면상발열체 시편의 이미지이다. 도 3a는 폴리이미드 기판 위에 발열 페이스트 조성물이 스크린 인쇄되어 형성된 면상발열체이다. 도 3b는 유리섬유 매트 위에 발열 페이스트 조성물이 스크린 인쇄되어 형성된 면상발열체이다. 도 3c 및 도 3d는 도 3a의 면상발열체 상부에 보호층을 코팅한 경우의 이미지이다.(도 3c는 검은색 보호층 코팅, 도 3d는 녹색 보호층 코팅).
도 3a에 나타난 것과 같은 면상발열체 샘플(실시예) 및 상기 비교예에 따라 제조된 면상발열체 샘플들의 비저항을 측정하였다 인가되는 전압/전류는 표2에 표기됨). 또한, 인가되는 전압/전류에 따른 승온 효과를 확인하기 위해 상기 실시예 및 비교예에 해당하는 면상발열체를 각각 40℃, 100℃ 및 200℃까지 승온시키고, 상기 온도에 도달하였을 때의 DC 전압 및 전류를 측정하였다.
또한, 각 샘플들에 대하여 200℃에서의 발열안정성을 테스트하였다. 관련하여, 도 4에서는 실시예 및 비교예에 따라 제조된 면상발열체 샘플들의 발열안정성 시험 모습의 이미지를 나타내었으며, 시험결과는 하기 [표 2]에 정리하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
비저항(×10ˇ²Ωcm 1.9 2.55 2.96 9.73 8.52 6.23
40℃ 도달 DC 구동 전압/전류 5V/0.2A 6V/0.2A 7V/0.2A 20V/0.3A 16V/0.2A 12V/0.2A
100℃ 도달 DC 구동 전압/전류 9V/0.5A 12V/0.4A 14V/0.5A 48V/0.7A 40V/0.7A 26V/0.6A
200℃ 도달 DC 구동 전압/전류 20V/0.6A 24V/0.7A 24V/1.0A - - -
발열안정성(day) 20일 이상 20일 이상 20일 이상 불량 불량 불량
상기 [표 2]를 참조하며, 비저항은 실시예들에 해당하는 면상발열체가 비교예들에 해당하는 면상발열체보다 작게 측정되었으며, 이에 따라 각 온도 에 도달하기 위해 필요한 구동 전압/전류 역시 실시예들에 해당하는 면상발열체가 비교예들에 해당하는 면상발열체보다 작게 측정되었다. 즉 실시예들에 해당하는 면상발열체가 비교예보다 저전압 및 저전력으로 구동 가능함을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1 내지 3에 따른 면상발열체에서는 200℃의 발열 구동하에서도 20일간 안정성이 유지되는 것으로 나타나는 반면에(별도의 보호층 없음), 비교예 1 내지 3에서는 200℃의 발열 구동시 2시간 이내에 발열부 표면이 부풀어 오르는 불량 현상이 관찰되었다. 즉 실시예들에 해당하는 면상발열체가 비교예보다 200℃이상의 고온에서도 안정적으로 구동 가능함을 확인할 수 있었다.
상기 면상발열체는 히터(6)의 몸체 내부 또는 외면에 부착, 매립 또는 장착되고, 히터에 제공되는 전력에 의해 구동된다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였다. 그러나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 기술의 구체적 적용에 따른 단순한 설계변경, 일부 구성요소의 생략, 단순한 용도의 변경 등의 형태로 본 발명을 다양하게 변형할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함됨은 자명하다.
1, 4: 진공파이프 2: 히팅패드
3, 10: 제어부 5: 불활성가스라인
6: 히터 7: 펌프
8: 유량조절밸브 9: 센서
11: 내통 12: 외통
13: 투입구 14: 배출구
15: 불활성가스저장탱크 16: 중공부

Claims (8)

  1. 진공펌프에서 형성된 진공압이 특정의 장소로 전달되도록 형성된 진공라인을 소정의 온도로 가열하는 반도체 진공라인의 히팅 장치에 있어서,
    상기 진공라인을 이루는 진공파이프의 내벽을 관통하고, 소정의 경로를 따라 불활성가스가 순환하도록 형성된 불활성가스라인; 및
    상기 불활성가스라인에 설치되어 상기 불활성가스를 소정의 온도로 가열하는 면상발열체를 포함하는 히터를 포함하고,
    상기 면상발열체는
    발열페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 3 내지 6중량부, 탄소나노입자 0.5 내지 30중량부, 혼합 바인더 10 내지 30중량부, 유기 용매 29 내지 83 중량부, 및 분산제 0.5 내지 5중량부를 포함하고,
    상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트 , 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되거나 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되는 발열 페이스트 조성물을 포함하는 반도체 진공라인의 히팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 폴리비닐 아세탈 수지 10 내지 150 중량부, 페놀계수지 100 내지 500 중량부가 혼합되는 반도체 진공라인의 히팅 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 실란 커플링제 0.5 내지 5 중량부를 더 포함하는 반도체 진공라인의 히팅 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브입자는 다중벽 탄소나노튜브 입자인 반도체 진공라인의 히팅 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유기 용매는 카비톨 아세테이트, 부틸 카비톨 아세테이트, DBE(dibasic ester), 에틸카비톨, 에틸카비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 부탄올 및 옥탄올 중에서 선택되는 2 이상의 혼합 용매인 반도체 진공라인의 히팅 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 면상발열체는
    상기 발열 페이스트 조성물을 기판상에 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄 또는 콤마코팅하여 형성되는 반도체 진공라인의 히팅 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기판은 폴리이미드 기판, 유리섬유 매트 또는 세라믹 유리인 반도체 진공라인의 히팅 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 면상발열체 상부면에 코팅되는 것으로, 실리카 또는 카본 블랙을 포함하는 흑색 안료를 구비하는 유기물로 형성되는 보호층을 더 포함하는 반도체 진공라인의 히팅 장치.

KR1020150067071A 2015-05-14 2015-05-14 면상발열체를 이용한 반도체 진공라인의 히팅 장치 KR101630646B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150067071A KR101630646B1 (ko) 2015-05-14 2015-05-14 면상발열체를 이용한 반도체 진공라인의 히팅 장치
PCT/KR2016/003222 WO2016182196A1 (ko) 2015-05-14 2016-03-29 면상발열체를 이용한 반도체 진공라인의 히팅 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150067071A KR101630646B1 (ko) 2015-05-14 2015-05-14 면상발열체를 이용한 반도체 진공라인의 히팅 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101630646B1 true KR101630646B1 (ko) 2016-06-15

Family

ID=56135365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150067071A KR101630646B1 (ko) 2015-05-14 2015-05-14 면상발열체를 이용한 반도체 진공라인의 히팅 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101630646B1 (ko)
WO (1) WO2016182196A1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170143094A (ko) * 2016-06-20 2017-12-29 전자부품연구원 면상 발열 히터, 그를 포함하는 발열 조립체 및 온풍기
KR20190016275A (ko) 2017-08-08 2019-02-18 에스케이씨 주식회사 반도체 제조에 사용되는 면상 발열체 및 이의 제조방법
KR20190019370A (ko) 2017-08-17 2019-02-27 에스케이씨 주식회사 반도체 제조에 사용되는 면상 발열체 및 이의 제조방법
KR20190079101A (ko) 2017-12-27 2019-07-05 에스케이씨 주식회사 면상 발열체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 히터
KR20200101011A (ko) 2019-02-19 2020-08-27 에스케이씨 주식회사 면상 발열체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 히터

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007292199A (ja) * 2006-04-25 2007-11-08 Tohoku Univ 耐熱性真空断熱材および加熱装置
KR20140114187A (ko) * 2013-03-18 2014-09-26 코오롱글로텍주식회사 표면이 평탄화된 코팅원단시트를 적용한 면상발열체 및 이의 제조방법
KR101524642B1 (ko) * 2014-03-13 2015-06-04 전자부품연구원 후막 형성용 발열 페이스트 조성물 및 이를 이용한 휴대용 저전력 발열 히터

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006000687B4 (de) * 2006-01-03 2010-09-09 Thallner, Erich, Dipl.-Ing. Kombination aus einem Träger und einem Wafer, Vorrichtung zum Trennen der Kombination und Verfahren zur Handhabung eines Trägers und eines Wafers
KR200448882Y1 (ko) * 2008-04-04 2010-05-31 주식회사 엑사이엔씨 페이스트 조성물을 이용한 히터
KR101488898B1 (ko) * 2012-05-10 2015-02-09 플라텔코퍼레이션(주) 탄소나노튜브를 이용한 투명 발열기판 및 이의 제작방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007292199A (ja) * 2006-04-25 2007-11-08 Tohoku Univ 耐熱性真空断熱材および加熱装置
KR20140114187A (ko) * 2013-03-18 2014-09-26 코오롱글로텍주식회사 표면이 평탄화된 코팅원단시트를 적용한 면상발열체 및 이의 제조방법
KR101524642B1 (ko) * 2014-03-13 2015-06-04 전자부품연구원 후막 형성용 발열 페이스트 조성물 및 이를 이용한 휴대용 저전력 발열 히터

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170143094A (ko) * 2016-06-20 2017-12-29 전자부품연구원 면상 발열 히터, 그를 포함하는 발열 조립체 및 온풍기
KR101939220B1 (ko) * 2016-06-20 2019-01-17 전자부품연구원 온풍기용 면상 발열 히터, 온풍기용 발열 조립체 및 온풍기
KR20190016275A (ko) 2017-08-08 2019-02-18 에스케이씨 주식회사 반도체 제조에 사용되는 면상 발열체 및 이의 제조방법
KR20190019370A (ko) 2017-08-17 2019-02-27 에스케이씨 주식회사 반도체 제조에 사용되는 면상 발열체 및 이의 제조방법
KR20190079101A (ko) 2017-12-27 2019-07-05 에스케이씨 주식회사 면상 발열체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 히터
KR20200101011A (ko) 2019-02-19 2020-08-27 에스케이씨 주식회사 면상 발열체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 히터

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016182196A1 (ko) 2016-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101630646B1 (ko) 면상발열체를 이용한 반도체 진공라인의 히팅 장치
KR101524642B1 (ko) 후막 형성용 발열 페이스트 조성물 및 이를 이용한 휴대용 저전력 발열 히터
KR101572803B1 (ko) 발열 페이스트 조성물을 이용한 히팅유닛 및 히팅모듈
KR101698908B1 (ko) 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치 및 그 제어 방법
KR101642700B1 (ko) 차량용 포트
KR101927135B1 (ko) 전기 가열식 흡연 장치용 히터 및 그의 제조 방법
KR20190058435A (ko) 인쇄형 온도 센서를 이용한 전기 가열식 흡연 장치
US20050191493A1 (en) Electrically conductive coatings with high thermal oxidative stability and low thermal conduction
EP3437905B1 (en) Ptc unit for vehicle heater, ptc heater including same, and air conditioning device for vehicle
KR101718076B1 (ko) 전기차량의 히터장치 및 그 제어방법
KR20190058436A (ko) Pwm 제어 방식을 이용한 전기 가열식 흡연 장치
KR101777691B1 (ko) 그래핀 산화물을 포함하는 발열 조성물 및 그를 이용한 발열체
KR20150095406A (ko) 인쇄가능한 고내열성 발열 페이스트 조성물
KR101803194B1 (ko) Cnt 페이스트로부터 형성된 면상 발열체를 갖는 휴대용 저전력 히터
KR101711438B1 (ko) 발열 페이스트 조성물을 구비한 발열체 원단 및 이를 이용한 발열 스티어링 휠
KR101734130B1 (ko) 에어컨의 전기히터
KR101698841B1 (ko) 건조 장치
KR101983366B1 (ko) Pwm 제어 방식을 이용한 전기 가열식 흡연 장치
KR101572802B1 (ko) 발열 페이스트 조성물 그리고 이를 이용한 면상 발열체 및 히팅롤러
KR101927134B1 (ko) 히터 및 그를 포함하는 전기 가열식 흡연 장치
US10555376B2 (en) Heating paste composition, and sheet heating element, heating roller, heating unit and heating module using same
KR101642701B1 (ko) 식기 세척기
KR101734129B1 (ko) 웨이퍼 히팅장치
KR101689289B1 (ko) 발열 페이스트 조성물을 이용한 발열 코팅사 제조방법
EP3107353B1 (en) Heating paste composition, surface type heating element using same, and potable low-power heater

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant