KR102026200B1 - 적층형 세라믹 히터를 위한 그린시트 및 그 제조방법 - Google Patents

적층형 세라믹 히터를 위한 그린시트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예는 적층형 세라믹 히터 및 그 제조방법을 제공한다. 더욱 상세하게는, 용매에 가소제, 바인더 물질 및 세라믹 파우더를 첨가하고 볼밀링(ball milling)하여 분산액을 제조하는 단계, 상기 분산액을 테이프 캐스터(tape caster)를 통해 시트를 제조하는 단계, 상기 시트를 절단하고 펀칭(punching)하여 제1시트 및 제2시트를 제조하는 단계, 상기 제2시트 상에 전극을 인쇄(printing)하는 단계, 상기 제2시트 상에 제1시트를 적층하여 적층 시트를 형성하는 단계, 상기 적층 시트를 가로 50mm 내지 150mm 및 세로 50mm 내지 150mm 넓이로 절단하는 단계 및 상기 절단된 적층 시트를 소성하는 단계를 포함하고, 상기 세라믹 파우더는 코디어라이트 50wt% 내지 99wt% 및 멀라이트 1wt% 내지 50wt%로 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 소성된 적층 시트에 전압 150V 를 인가하는 경우, 300℃ 내지 700℃로 발열하는 것을 특징으로 하는 그린시트 제조방법을 제공하여 면적을 넓혀 저항을 낮추고 출력을 높여 300℃ 내지 700℃로 발열하는 적층형 세라믹 히터를 제공한다.

Description

적층형 세라믹 히터를 위한 그린시트 및 그 제조방법{Green sheet for multilayer ceramic heater and method for manufacturing the same}
본 발명은 적층형 세라믹 히터를 위한 그린시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명의 세라믹 파우더 조성물로 면적을 넓혀 저항을 낮추고 출력을 높여 300℃ 내지 700℃발열온도를 제공하는 적층형 세라믹 히터를 위한 그린시트 및 제조방법에 것에 관한 것이다.
최근 가정용 세라믹 히터가 많이 판매되고 있다. 가정용 세라믹 히터는 일반적으로 외부 전원에 의해 열을 받은 세라믹 발열체가 복사열을 방출하는 방식으로 구동된다. 따라서 종래 기름 난로에 비해, 가정용 세라믹 히터는 냄새, 연기, 유해 물질 등을 유발하지 않고, 안전성이 있다. 가정용 세라믹 히터는 세라믹봉에 코일을 감은 것, 세라믹 발열체 시트에 전극 페이스트를 인쇄한 것, 금속 성분이 혼합된 세라믹 발열체 등이 있다.
가정용 세라믹 히터에 사용되는 세라믹 발열체는, 예를 들어, 알루미나(Al2O3)를 포함한다. 이는 알루미나가 내열성이 있고, 강도가 높으며, 값도 저렴하기 때문이다. 이와 관련하여, 공개특허 제10-2014-0037343호는 알루미나를 포함하는 세라믹 히터 발열체를 개시한다.
한편, 산업용 세라믹 히터로는 대표적으로 웨이퍼 베이킹(wafer baking)용 세라믹 히터가 있다. 웨이퍼 상에 여러 가지 물질을 증착하여 회로를 구성할 때, 웨이퍼가 웨이퍼 베이킹용 세라믹 히터에 의해 가열된다. 상기 웨이퍼 베이킹용 세라믹 히터는 외부 전원에 의해 발열하는 세라믹 기판을 포함한다.
산업용으로 사용되는 상기 세라믹 기판에는 내열성, 200MPa 이상의 휨 강도, 낮은 열팽창계수, 우수한 소결성 등이 요구된다. 상기 가정용 세라믹 히터에 사용되는 알루미나는 내열성 및 고강도를 가지나, 열팽창계수가 높다. 상기 가정용 세라믹 히터는 통상 200℃ 미만에서 구동되는데, 이 온도 조건에서 알루미나의 열팽창은 크게 문제되지 않는다. 그러나 상기 산업용 세라믹 히터는 통상 300℃ 이상에서 구동되는데, 이 온도 조건에서 알루미나의 열팽창은 문제가 된다. 예를 들어, 상기 세라믹 기판 소재로 알루미나가 사용될 경우, 300℃ 이상의 고온에서 알루미나가 열팽창하여 웨이퍼가 파손되거나 한 쪽으로 기울어질 수 있다.
또한 종래 제작된 세라믹 기판은 파손으로 인해 크기가 작게 제조하는 문제점 및 크기가 작아 저항이 높은 문제점 및 발열온도의 한계로 이에 대한 연구가 필요하다.
공개특허 제10-2014-0037343호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 상술한 문제점을 해결하기 위해 저항을 낮추고 출력을 높여 종래 발열온도를 한계를 해결한 그린시트를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 그린시트 제조방법을 제공한다. 이러한 그린시트 제조방법은 용매에 가소제, 바인더 물질 및 세라믹 파우더를 첨가하고 볼밀링(ball milling)하여 분산액을 제조하는 단계, 상기 분산액을 테이프 캐스터(tape caster)를 통해 시트를 제조하는 단계, 상기 시트를 절단하고 펀칭(punching)하여 제1시트 및 제2시트를 제조하는 단계, 상기 제2시트 상에 전극을 인쇄(printing)하는 단계, 상기 제2시트 상에 제1시트를 적층하여 적층 시트를 형성하는 단계, 상기 적층 시트를 가로 50mm 내지 150mm 및 세로 50mm 내지 150mm 넓이로 절단하는 단계 및 상기 절단된 적층 시트를 소성하는 단계를 포함하고, 상기 세라믹 파우더는 코디어라이트 50wt% 내지 99wt% 및 멀라이트 1wt% 내지 50wt%로 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 소성된 적층 시트에 전압 150V 를 인가하는 경우, 300℃ 내지 700℃로 발열하는 것을 특징으로 하여 제공한다.
또한, 상기 용매는 톨루엔(toluene), 에탄올(ethanol) 또는 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 가소제는 프틸산디부틸(DBP: dibutyl phthalate) 또는 폴리에틸린 글라이콜(PEG: polyethylene glycol)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 바인더 물질은 폴리비닐부티랄(PVB: Polyvinylbutyral)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 세라믹 파우더의 상기 코디어라이트의 함량은 82 내지 88wt%이고, 상기 멀라이트의 함량은 12 내지 18wt%인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 용매는 상기 세라믹 파우더 총 중량 대비 40 중랑% 내지 60중량 %를 첨가하여 분산액을 제조하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 가소제는 상기 세라믹 파우더 총 중량 대비 2 중랑% 내지 5중량 %를 첨가하여 분산액을 제조하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 바인더는 상기 세라믹 파우더 총 중량 대비 7 중랑% 내지 12중량 %를 첨가하여 분산액을 제조하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 상기 상술된 그린시트 제조방법으로 제조된 그린시트를 제공한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예는 상기 상술된 그린시트 제조방법으로 제조된 그린시트를 포함한 세라믹 히터를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 출력은 높이고 저항을 낮춘 적층형 세라믹 히터 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명으로 제공되는 세라믹 조성물은 저 열팽창성, 우수한 소결성 및 고강도를 제공할 수 있다.
또한, 시트는 가로 50mm 내지 150mm 및 세로 50mm 내지 150mm 넓이 에서 300℃ 내지 700℃로 발열온도를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 그린시트 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 그린시트 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 그린시트의 온도 측정위치를 나타낸 모식도 이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 17Ω그린시트의 전압에 따른 전류 및 출력 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 17Ω그린시트의 전압에 따른 온도 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 36Ω그린시트의 전압에 따른 전류 및 출력 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 36Ω그린시트의 전압에 따른 온도 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시에에 따라 제조한 그린시트의 저항을 측정한 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 그린시트의 발열형태를 측정한 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 그린시트의 발열형태를 측정한 열 적외선 사진이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 그린시트 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 용매에 가소제, 바인더 물질 및 세라믹 파우더를 첨가하고 볼밀링(ball milling)하여 분산액을 제조하는 단계(S100), 상기 분산액을 테이프 캐스터(tape caster)를 통해 시트를 제조하는 단계(S200), 상기 시트를 절단하고 펀칭(punching)하여 제1시트 및 제2시트를 제조하는 단계(S300), 상기 제2시트 상에 전극을 인쇄(printing)하는 단계(S400), 상기 제2시트 상에 제1시트를 적층하여 적층 시트를 형성하는 단계(S500), 상기 적층 시트를 가로 50mm 내지 150mm 및 세로 50mm 내지 150mm 넓이로 절단하는 단계(S600) 및 상기 절단된 적층 시트를 소성하는 단계(S700)를 포함하고, 상기 세라믹 파우더는 코디어라이트 50wt% 내지 99wt% 및 멀라이트 1wt% 내지 50wt%로 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 소성된 적층 시트에 전압 150V 를 인가하는 경우, 300℃ 내지 700℃로 발열하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 용매에 가소제, 바인더 물질 및 세라믹 파우더를 첨가하고 볼밀링(ball milling)하여 분산액을 제조한다(S100).
상기 볼밀링(ball milling)은 분말을 분쇄하고 교반하여 용매, 가소제, 바인더 물질, 세라믹 파우더가 균일하게 혼합되게 할 수 있다.
예를 들어, 상기 용매는 톨루엔(toluene), 에탄올(ethanol) 또는 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 상기 가소제는 프틸산디부틸(DBP: dibutyl phthalate) 또는 폴리에틸린 글라이콜(PEG: polyethylene glycol)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 상기 바인더 물질은 폴리비닐부티랄(PVB: Polyvinylbutyral)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 상기 세라믹 파우더는 코디어라이트 50wt% 내지 99wt% 및 멀라이트 1wt% 내지 50wt%로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 코디어라이트의 함량이 50wt% 미만이거나 상기 멀라이트의 함량이 50wt%를 초과하면, 상기 히터용 저 열팽창 세라믹 조성물의 열팽창계수가 너무 높다. 반면에, 상기 코디어라이트의 함량이 99wt%를 초과하거나 상기 멀라이트의 함량이 1wt% 미만이면, 상기 히터용 저 열팽창 세라믹 조성물의 소결성이 좋지 않다. 이 경우, 벌크 스케일의 세라믹 성형물 제조를 위해 상기 히터용 저 열팽창 세라믹 조성물을 가열하더라도, 소결이 제대로 진행되지 않는다. 소결이 제대로 진행되지 않는다는 것은 상기 히터용 저 열팽창 세라믹 조성물이 경화되지 않거나 녹아버린다는 것을 의미한다.
더욱 바람직하게는, 상기 코디어라이트의 함량은 67 내지 73wt%이고, 상기 멀라이트의 함량은 33 내지 27wt%이다. 이는 상기 히터용 저 열팽창 세라믹 조성물의 열팽창계수를 더욱 낮추고 소결성을 더 좋게 하기 위한 것이다.
더더욱 바람직하게는, 상기 코디어라이트의 함량은 69 내지 71wt%이고, 상기 멀라이트의 함량은 31 내지 29wt%이다. 이 조건에서, 상기 히터용 저 열팽창 세라믹 조성물의 열팽창계수가 멀라이트나 알루미나의 열팽창계수보다 낮음은 물론, 그 소결성이 가장 우수하다.
또한, 상기 분산액은 본 발명의 용매, 가소제, 바인더, 세라믹 파우더로 이루어져 분산이 잘되는 효과를 제공할 수 있고, 종래 시트 제작과정에서 팽창되고 깨지는 문제점을 해결하여 양질의 시트를 제공할 수 있다.
또한, 상기 용매는 상기 세라믹 파우더 총 중량 대비 40 중랑% 내지 60중량 %를 첨가하여 분산액을 제조하는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 상기 용매의 중량이 40 중랑%미만일 경우 상기 세라믹 파우더 분산 시 점도가 높을 경우 슬러리 내에 세라믹 파우더가 뭉쳐져 테이프 캐스팅할 때에 분열(crack) 및 건조 에 문제가 발생될 수 있고, 60중량 % 초과할 경우 점도가 낮을 경우 시트의 두께를 제어할 수 없을 수 있다.
또한, 상기 가소제는 상기 세라믹 파우더 총 중량 대비 2 중랑% 내지 5중량 %를 첨가하여 분산액을 제조하는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 상기 가소제의 중량이 2 중랑%미만 5중량 % 초과할 경우 인쇄 또는 적층 공정이 이루어 지지않을 수 있고, 시트가 파손될 수 있다.
또한, 상기 바인더는 상기 세라믹 파우더 총 중량 대비 7 중랑% 내지 12중량 %를 첨가하여 분산액을 제조하는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 상기 바인더의 중량이 7 중랑%미만일 경우, 시트의 결합력이 약하여 그린시트가 쉽게 파손 될 수 있고, 12중량 % 초과할 경우 적층 및 소성하는 단계에서 시트에 영향을 줄 수 있다.
그 다음으로, 상기 분산액을 테이프 캐스터(tape caster)를 통해 시트를 제조한다(S200).
예를 들어, 상기 시트는 가로 50mm 내지 150mm 및 세로 50mm 내지 150mm 넓이 에서 300℃ 내지 700℃로 발열하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 시트는 소결성이 우수한 본 발명의 세라믹 파우더를 사용하여 가로 50mm 내지 150mm 및 세로 50mm 내지 150mm 넓이로 제작될 수 있다.
예를 들어, 시트의 가로 및 세로가 50mm이하일 경우 전극을 많이 심을 수 없어 출력이 낮고, 저항이 높았던 문제점을 해결할 수 있다.
따라서, 이러한 넓이의 시트는 종래에 36Ω이상으로 저항이 커서 출력이 400W 이하였던 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 종래는 가로 50mm 내지 150mm 및 세로 50mm 내지 150mm 넓이 에서 300℃ 내지 700℃로 발열온도를 구현할 수 없었던 문제점 및 300℃ 이상의 온도 에서 파손 및 균열이 생기는 문제점을 해결할 수 있다.
그 다음으로, 상기 시트를 절단하고 펀칭(punching)하여 제1시트 및 제2시트를 제조한다(S300).
상기 캐스터를 통해 제조된 시트를 펀칭이 가능한 크기로 절단하여 제1시트 및 제2시트를 제조할 수 있다.
그 다음으로, 상기 제2시트 상에 전극을 인쇄(printing)한다(S400).
또한, 상기 전극을 인쇄하는 단계에서 전극을 전면에 인쇄를 할 경우 시트가 분열되지 않고 발열하는 부분이 전체적으로 고르게 분포되어 발열하는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 종래 부분 발열할 경우 시트가 깨지는 문제점을 본 발명의 분산액을 사용해 제조한 시트는 깨지지 않는 효과를 제공할 수 있다.
그 다음으로, 상기 제2시트 상에 제1시트를 적층하여 적층 시트를 형성한다(S500).
상기 제2시트 상에 전극이 인쇄된 면을 덮기 위해 상기 제1시트를 상기 제2시트 상에 인쇄된 단면을 덮도록 적층할 수 있다.
또한, 상기 적층 시트의 두께를 조절하기 위해 상기 제2시트 상에 제1시트를 하나 이상 올려 두께를 조절할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 적층 후에 정수압 프레스 (WIP: Warm Isostatic Press)를 통해 적층된 시트를 모든 면에 균일한 힘을 작용하여 붙도록 압력을 가하여 적층 시트를 제공할 수 있다.
그 다음으로, 상기 적층 시트를 가로 50mm 내지 150mm 및 세로 50mm 내지 150mm 넓이로 절단한다(S600).
상기 시트의 넓이는 가로 50mm 내지 150mm 및 세로 50mm 내지 150mm로 제조될 수 있고, 더욱 바람직하게는 가로 100mm 세로100mm로 제조될 수 있다.
종래는 가로 15mm 세로 70mm 넓이의 시트에서 220V 전압을 인가하였을 때 300℃이상의 온도로 발열하지 못하고 분열되는 문제점 및 보다 큰 크기로 제작을 하지 못했던 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 시트의 구성성분을 특징으로 하여 가로50mm 내지 100mm 세로 50mm 내지 100mm인 크기의 시트를 제공하고, 36Ω이하로 저항을 낮추고 전압을 150V 인가하여 400W이상의 출력을 제공하고 300℃ 내지 700℃로 발열하는 시트를 제공하므로 문제점을 해결하였다.
그 다음으로, 상기 절단된 적층 시트를 소성한다(S700).
예를 들어, 상기 소성하는 단계의 온도는 1300℃ 내지 1500℃ 온도 내에서 소결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
1300℃미만의 온도로 소성하는 것은 소결이 이루어지더라도 상대밀도95% 미만의 시트가 제조될 수 있고, 또한 세라믹 파우더 일부 또는 전부가 소결되지 않을 수 있다.
1500℃ 초과한 온도로 소성하는 것은 에너지 효율 측면에서 부적절할 수 있고, 시트의 조성물이 변형되거나 녹을 수 있다.
또한, 상기 상술된 그린시트 제조방법으로 제조된 그린시트를 제공할 수 있다.
상기 시트에 전압을 150V 인가하여 300℃ 내지 700℃로 발열하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 상술된 그린시트 제조방법으로 제조된 그린시트를 포함한 세라믹 히터를 제공할 수 있다.
이러한 세라믹 히터는 시트의 구성 성분을 특징으로 하여 36Ω이하로 저항을 낮추고 전압을 150V 인가하는 경우 400W이상의 출력을 제공하고 300℃ 내지 700℃로 발열하는 시트를 제공하여 적층형 세라믹 히터를 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 그린시트 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 2를 참조하면, 도 3(a) 는 용매(sovelt)에 가소제, 바인더(binder) 물질 및 세라믹 파우더(ceramic powder)를 준비하는 단계이다.
도 2(b)는 용매, 가소제, 바인더, 세라믹파우더를 볼밀링(ball milling)하여 분산액을 제조하는 단계이다.
도 2(c)는 상기 분산액을 테이프 캐스터(tape caster)를 통해 시트를 제조하는 단계이다.
도 2(d)는 상기 시트를 펀칭이 가능한 넓이로 절단(sheet cutting)하는 단계이다.
도 2(e) 상기 시트에 펀칭(punching)하여 제1시트 및 제2시트를 제조하는 단계이다.
도 3(f)는 상기 제2시트 상에 전극을 인쇄(printing)하는 단계이다.
도 2(g)는 상기 제2시트 상에 상기 제1시트를 적층하여 적층 시트를 형성하는 단계이다.
도 2(h)는 상기 적층 시트를 정수압 프레스(WIP: Warm isostatic press)를 가하여 밀도가 균일한 시트를 제작하는 단계이다.
도 2(i)는 상기 적층 시트를 원하는 제품의 크기로 절단(cutting) 하는 단계이다.
도 2(j)는 상기 적층 시트를 바인더를 번아웃(Binder Burn-out)및 소성(co-firing) 하는 단계이다.
도 2(k)는 상기 소성된 적층 시트를 브레이징(brazing)하는 단계이다.
도 2(l)는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 그린시트의 사진이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 그린시트는 가로 50mm 내지 150mm 및 세로 50mm 내지 150mm 넓이 에서 전압을 150V 인가하여 300℃ 내지 700℃로 발열하는 것을 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 그린시트의 온도 측정위치를 나타낸 모식도 이다.
도 3을 참조하면, ①는그린시트 왼쪽부분, ②는 그린시트 중앙부분, ③은 그린시트 오른쪽부분, ④는 그린시트 하단 부분, ⑤그린시트 상단 부분을 나타내는 것을 확인 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 17Ω그린시트의 전압에 따른 전류 및 출력 그래프이다.
도 4를 참조하면, 전압에 따른 전류 및 출력이 증가하는 것을 확인 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 그린시트는150V이상의 전압을 인가 하였을 때 400W이상의 출력을 내는 것을 확인 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 17Ω그린시트의 전압에 따른 온도 그래프이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, ①(위치 1), ②(위치 2), ③(위치 3), ④(위치 4), ⑤(위치 5)에서 전압에 따른 온도를 측정한 결과 모든 위치에서 고르게 증가하는 것을 확인 할 수 있다.
따라서, 도5 본 발명의 시트는 종래 시트에 열 분산이 고르지 못했던 문제점을 해결한 것을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 실시예에 따라 제조한 그린시트는 150V전압을 인가할 경우 300℃ 내지 700℃의 발열온도를 갖고, 종래 300℃발열온도를 넘지 못했던 문제점을 해결한 것을 확인 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 36Ω그린시트의 전압에 따른 전류 및 출력 그래프이다.
도 6을 참조하면, 전압에 따른 전류 및 출력이 증가하는 것을 확인 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 그린시트는 220V이상의 전압을 인가하였을 때 400W이상의 출력을 내는 것을 확인 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 36Ω그린시트의 전압에 따른 온도 그래프이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, ①(위치 1), ②(위치 2), ③(위치 3), ④(위치 4), ⑤(위치 5)에서 전압에 따른 온도를 측정한 결과 모든 위치에서 고르게 증가하는 것을 확인 할 수 있다.
따라서, 도 7 본 발명의 시트는 종래 시트에 열 분산이 고르지 못했던 문제점을 해결한 것을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 실시예에 따라 제조한 그린시트는 150V전압을 인가할 경우 300℃ 내지 700℃의 발열온도를 갖고, 종래 300℃발열온도를 넘지 못했던 문제점을 해결한 것을 확인 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시에에 따라 제조한 그린시트의 저항을 측정한 사진이다.
도 8을 참조하면, 저항이 35.6Ω을 나타내므로 종래 시트는 가로 100mm이상 세로100mm이상으로 넓이가 10cm2인 시트에서의 220V의 전압을 가하였을 때 36Ω이상으로 저항이 커서 출력이 400W 이하였던 문제점 및 발열온도가 300℃ 이하였던 문제점을 해결한 것을 확인 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 그린시트의 발열형태를 측정한 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 그린시트의 발열형태를 측정한 열 적외선 사진이다.
도 9 내지 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제조한 그린시트는 발열이 고르게 분포된 그린시트를 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 그린시트를 포함한 세라믹 히터는 열이 고르게 분포되는 히터를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 출력은 높이고 저항을 낮춘 적층형 세라믹 히터 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명으로 제공되는 세라믹 조성물은 저 열팽창성, 우수한 소결성 및 고강도를 제공할 수 있다.
또한, 시트는 가로 50mm 내지 150mm 및 세로 50mm 내지 150mm 넓이 에서 300℃ 내지 700℃로 발열온도를 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 용매에 가소제, 바인더 물질 및 세라믹 파우더를 첨가하고 볼밀링(ball milling)하여 분산액을 제조하는 단계;
    상기 분산액을 테이프 캐스터(tape caster)를 통해 시트를 제조하는 단계;
    상기 시트를 절단하고 펀칭(punching)하여 제1시트 및 제2시트를 제조하는 단계;
    상기 제2시트 상에 전극을 인쇄(printing)하는 단계;
    상기 제2시트 상에 제1시트를 적층하여 적층 시트를 형성하는 단계;
    상기 적층 시트를 가로 50mm 내지 150mm 및 세로 50mm 내지 150mm 넓이로 절단하는 단계; 및
    상기 절단된 적층 시트를 소성하는 단계; 를 포함하고,
    상기 세라믹 파우더는 코디어라이트 67 내지 73 wt% 및 멀라이트 33 내지 27 wt%로 구성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 소성된 적층 시트에 전압150V 를 인가하는 경우, 300℃ 내지 700℃로 발열하는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 히터를 위한 그린시트 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 톨루엔(toluene), 에탄올(ethanol) 또는 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone)을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 히터를 위한 그린시트 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가소제는 프틸산디부틸(DBP: dibutyl phthalate) 또는 폴리에틸린 글라이콜(PEG: polyethylene glycol)을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 히터를 위한 그린시트 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 물질은 폴리비닐부티랄(PVB: Polyvinylbutyral)을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 히터를 위한 그린시트 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 상기 세라믹 파우더 총 중량 대비 40 중량 % 내지 60중량 %를 첨가하여 분산액을 제조하는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 히터를 위한 그린시트 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가소제는 상기 세라믹 파우더 총 중량 대비 2 중량 % 내지 5중량 %를 첨가하여 분산액을 제조하는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 히터를 위한 그린시트 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 상기 세라믹 파우더 총 중량 대비 7 중량 % 내지 12중량 %를 첨가하여 분산액을 제조하는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 히터를 위한 그린시트 제조방법.
  9. 청구항 1항의 적층형 세라믹 히터를 위한 그린시트 제조방법으로 제조된 그린시트.
  10. 청구항 1항의 적층형 세라믹 히터를 위한 그린시트 제조방법으로 제조된 그린시트를 포함한 세라믹 히터.
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