KR102412408B1 - 저항값 조정이 가능한 세라믹 히터의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 절연과 오염방지를 위한 보호막 형성 이후 저항값 조정이 가능한 세라믹 히터의 제조방법에 관한 것으로, 준비된 세라믹 기판에 도체패턴을 인쇄하는 도체패턴형성단계; 상기 세라믹 기판에 저항패턴를 형성하는 저항패턴형성단계; 상기 저항패턴에 외측 보호막을 형성하는 외측 오버글레이즈단계; 상기 도체패턴에 전극단자나 센서를 결합하는 단자결합단계; 및 상기 외측 보호막을 투과하여 상기 저항패턴에 UV 레이저를 조사하여 상기 저항패턴의 저항값을 조정하는 트리밍단계;를 포함한다. 이러한 구성으로, 세라믹 기판에 도체패턴, 저항패턴을 형성하고 그 위에 SiO2를 포함하는 보호막을 형성하여도 트리밍을 통한 저항값 조정이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 저항값 조정이 가능한 세라믹 히터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 절연과 오염방지를 위한 보호막 형성 이후 저항 트리밍 공정을 통해 저항값 조정이 가능한 세라믹 히터의 제조방법에 관한 것이다.
기존의 반도체 포토 공정에 사용하는 도금방식 히터의 문제점을 해결하고자 페이스트 인쇄방식의 히터가 적용되었고, 페이스트 인쇄 방식의 가장 큰 난제였던 온도 균일도를 해결하기 위하여 레이저를 이용한 저항 트리밍 공정이 적용되었다.
하지만 일반적으로 페이스트를 사용하여 제작한 후막히터는 보호막을 형성한 이후에는 저항값을 조정할 수 없었다.
이에 따라 온도 균일도가 매우 중요한 반도체 제조 공정에 사용하는 히터는 보호막이 없이 저항패턴이 노출된 상태로 저항값을 조정하여 사용하였다.
그러나 보호막이 없는 히터의 경우 제품 표면의 오염과 저항패턴의 찍힘, 긁힘 등의 문제로 품질의 문제가 생길 수 있는 요소들이 있어 보호막이 형성되어 있어도 저항값의 조정이 가능한 히터의 필요성이 대두 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로 보호막이 저항패턴를 덮고 있어도 저항값 조정이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항값 조정이 가능한 세라믹 히터의 제조방법은, 준비된 세라믹 기판에 도체패턴을 인쇄하는 도체패턴형성단계; 상기 세라믹 기판에 저항패턴를 형성하는 저항패턴형성단계; 상기 저항패턴에 외측 보호막을 형성하는 외측 오버글레이즈단계; 상기 도체패턴에 전극단자나 센서를 결합하는 단자결합단계; 및 상기 외측 보호막을 투과하여 상기 저항패턴에 UV 레이저를 조사하여 상기 저항패턴의 저항값을 조정하는 트리밍단계;를 포함한다.
또한, 상기 도체패턴형성단계 이전에, 상기 세라믹 기판에 내측 보호막을 형성하는 내측 오버글레이즈단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외측 보호막 및 내측 보호막은 SiO2를 포함하는 보호막 조성물로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내측 보호막의 SiO2를 포함하는 보호막 조성물은 프리츠(Frits), 테르피네올(Terpineol), 2,6-디-터셔리-부틸-파라-크레졸(2,6-Di-tert-butyl-p-cresol), 자기질 실리카(Silica, vitreous),다이메틸프탈레이트(Dimethyl phthalate), 크롬 옥사이드(Chromium (III) oxide) 및 비정질 실리콘(Silicon, amorphous)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 저항값 조정이 가능한 세라믹 히터의 제조방법에 따르면, 세라믹 기판에 도체패턴, 저항패턴을 형성한 후 그 위에 SiO2를 포함하는 외측보호막을 형성함으로써, 보호막 형성 이후에도 트리밍이 가능하도록 하여 원하는 타겟 저항값으로 조정할 수 있다.
또한, 세라믹 기판에 SiO2를 포함하는 내측보호막을 형성함으로써, 세라믹 기판의 표면을 평탄하게 하여 스크린 프린팅 공정에 의해 도포되는 저항 페이스트가 세라믹 기판에 침투되는 것을 방지하고 정밀하게 도포될 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1 은 종래의 보호막이 형성된 세라믹 히터의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 히터의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 히터의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 히터의 제조 방법의 순서도이다.
도 5는 종래의 보호막이 형성된 세라믹 히터의 트리밍 회차에 따른 가변 저항값을 나타낸 표 1이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 히터의 트리밍 회차에 따른 가변 저항값을 나타낸 표 2이다.
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도 5는 종래의 보호막이 형성된 세라믹 히터의 트리밍 회차에 따른 가변 저항값을 나타낸 표 1이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 히터의 트리밍 회차에 따른 가변 저항값을 나타낸 표 2이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 저항값 조정이 가능한 세라믹 히터의 제조방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1 은 종래의 세라믹 히터의 블록도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 히터의 블록도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 히터의 분해도, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 히터의 제조 방법의 순서도, 도 5는 종래의 보호막이 형성된 세라믹 히터의 트리밍 회차에 따른 가변 저항값을 나타낸 표 1, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 히터의 트리밍 회차에 따른 가변 저항값을 나타낸 표 2이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 저항값 조정이 가능한 세라믹 히터의 제조방법은 세라믹 기판에 내측보호막, 도체패턴, 저항패턴을 형성하고 그 위에 SiO2를 포함하는 외측보호막을 형성함으로써, 외측보호막을 형성 이후에도 트리밍을 통해 원하는 타겟 저항값으로 조정할 수 있는 특징이 있다.
이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 저항값 조정이 가능한 세라믹 히터의 제조방법(S100)은 준비단계(S110), 도체패턴형성단계(S130), 저항패턴형성단계(S140), 외측 오버글레이즈단계(S150), 단자결합단계(S160) 및 트리밍단계(170)를 포함한다. 나아가, 상기 준비단계(S110)와 도체패턴형성단계(S130) 사이에는 내측 오버글레이즈단계(S120)를 더 포함할 수도 있다.
상기 준비단계(S110)는 세라믹 기판(110)을 준비하는 단계로, 열전도율이 우수하며, 고절연성을 가지는 실리콘카바이드(Silicon Carbide, SiC) 또는 질화알루미늄(AIN)로 형성된다.
물론, 상기 세라믹 기판(110)은 실리콘카바이드(Silicon Carbide, SiC) 또는 질화알루미늄(AIN) 뿐만 아니라, 알루미나(Alumina),질화규소(Silicon Nitride), 산화베릴륨(Beryllium oxide)으로 형성될 수도 있다.
상기 내측 오버글레이즈단계(S120)는 상기 세라믹 기판(110)에 내측 보호막(120)을 형성하기 위한 단계로, 상기 세라믹 기판(110) 상에 SiO2를 포함하는 보호막 조성물을 도포하여 내측 보호막(120)을 형성한다.
이때, 상기 내측 보호막(120)은 SiO2를 포함하는 보호막 조성물을 열공정을 통해 경화시켜 상기 세라믹 기판(110)에 형성시킨다.
여기서, 상기 내측 보호막(120)은 상기 세라믹 기판(110) 상에 평탄하게 형성된다.
이에 따라, 상기 세라믹 기판(110)에 저항패턴(130)의 도포 시 상기 세라믹 기판(110)으로 침투되는 것을 방지함과 동시에 정밀하게 도포될 수 있다.
상기 내측 보호막(120)은 SiO2를 포함하는 보호막 조성물로 이루어지며, 상기 SiO2를 포함하는 보호막 조성물은프리츠(Frits)(CAS, 65997-18-4), 테르피네올(Terpineol)(CAS, 8000-41-7), 2,6-디-터셔리-부틸-파라-크레졸(2,6-Di-tert-butyl-p-cresol)(CAS, 128-37-0,), 자기질 실리카(Silica, vitreous)(CAS, 60676-86-0), 다이메틸프탈레이트(Dimethyl phthalate)(CAS, 131-11-3), 크롬 옥사이드(Chromium (III) oxide)(CAS, 1308-38-9) 및 비정질 실리콘(Silicon, amorphous)(CAS, 112945-52-5)를 포함한다.
상기 프리츠(Frits)(CAS, 65997-18-4)는 60 내지 64 중량%, 상기 테르피네올(Terpineol)(CAS, 8000-41-7)은 15 내지 19 중량%, 상기 2,6-디-터셔리-부틸-파라-크레졸(2,6-Di-tert-butyl-p-cresol)(CAS, 128-37-0,)은 5 내지 9 중량%, 상기 자기질 실리카(Silica, vitreous)(CAS, 60676-86-0)는 5 내지 9 중량%, 상기 다이메틸프탈레이트(Dimethyl phthalate)(CAS, 131-11-3)는 1 내지 4 중량%, 상기 크롬 옥사이드(Chromium (III) oxide)(CAS, 1308-38-9)는 1 내지 4 중량% 및 상기 비정질 실리콘(Silicon, amorphous)(CAS, 112945-52-5)은 1 내지 4 중량%로 이루어진다.
상기 도체패턴형성단계(S130)는 상기 세라믹 기판(110)에 도체패턴(130) 인쇄하는 단계로, 상기 도체패턴(130)는 상기 세라믹 기판(110) 상에 크게 두가지 방법으로 형성할 수 있는바, Ni을 포함하는 화합물을 도금처리 후 에칭하여 형성하거나, Ag 계열의 재료를 페이스트 형태로 하여 인쇄하는 것이다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같이, 상기 세라믹 기판(110), 도체패턴(130) 및 후술될 저항패턴(140)의 구성은 종래 기술에 따르는바, 그 방법을 제한하지 않는다.
또한, 상기 도체패턴(130)은 필요에 따라 추가 도금하거나 추가 표면처리를 할 수도 있는 것으로, 이 역시 종래기술에 의하는 것이라면 제한하지 않는다.
그리고, 상기 도체패턴(130)은 상기 세라믹 기판(110) 상에 인쇄 후 열공정에 의해 형성된다.
상기 저항패턴형성단계(S140)는 상기 세라믹 기판(110)에 저항패턴(140)을형성하는 단계로, 상기 저항패턴(140)은 은-팔라듐(AgPd) 또는 은-백금(AgPt) 또는 흑연(Graphite)으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 저항패턴(140) 또한 상기 도체패턴(130)과 동일하게 상기 세라믹 기판(110) 상에 인쇄 후 열공정에 의해 형성된다.
상기 외측 오버글레이즈단계(S150)는 상기 저항패턴(140)에 외측 보호막(160)을 형성하기 위한 단계로, 상기 저항패턴(140) SiO2를 포함하는 보호막 조성물을 도포하여 외측 보호막(150)을 형성한다.
상기 단자결합단계(S160)는 상기 도체패턴(130)의 상단부에 전극단자(160a)를 형성하거나, 센서(160b)를 결합하기 위한 것으로, 상기 도체패턴(130)의 단부에 외부로부터 전기 공급을 받을 수 있도록 전극단자(160a)가 형성되거나, 센서(160b)가 결합될 수 있도록 열공정을 거쳐 상기 전극단자(160a)를 형성 및 센서(160b)를 결합시킨다.
상기 트리밍단계(S170)는 상기 저항패턴(140)에 UV 레이저를 조사하여 저항을 조정하기 위한 단계로, 상기 외측 보호막(150)을 투과하여 상기 저항패턴(140)에 UV 레이저를 조사한다.
이때, 도 5 내지 도 6에 도시된 표 1 내지 표 2를 참조하면, 표 1은 종래의 보호막이 형성된 세라믹 히터의 트리밍에 따른 가변 저항값을 나타낸 것이고, 표 2는 본원발명의 보호막이 형성된 세라믹 히터의 트리밍에 따른 가변 저항값을 나타난 것이다.
표 1에서 보는 바와 같이, 각 존의 평균 초기 저항값은 203.1Ω이고, 총 10회에 이루어진 트리밍에 의해 가변된 평균 저항값은 204.0Ω이다.
즉, 총 10회에 따른 트리밍 이후 총 평균 상승값은 1Ω으로 그 상승율은 고작 0.49%이다.
하지만, 표 2에서 보는 바와 같이, 각 존의 평균 초기 저항값은 204.4Ω이고, 총 10회에 이루어진 트리밍에 의해 가변된 평균 저항값은 229.6Ω이다.
즉, 총 10회에 따른 트리밍 이후 총 평균 상승값은 25.3Ω으로 그 상승율은 무려 12.32%이다.
이에 따라, 종래의 보호막이 형성된 세라믹 히터는 트리밍에 의한 저항값의 상승폭이 미비하여 저항값의 조정이 불가능하며, 본 발명에 따른 보호막이 형성된 세라믹 히터는 트리밍에 의해 저항값의 조정이 가능하다.
본 발명에 의한 저항값 조정이 가능한 세라믹 히터의 제조방법에 따르면, 세라믹 기판에 도체패턴, 저항패턴을 형성하고 그 위에 트리밍을 통한 저항조정이 가능한 SiO2를 포함하는 외측보호막을 형성함으로써, 외측보호막 형성 이후에도 트리밍을 통한 저항조정이 가능하게 한다.
또한, 세라믹 기판에 SiO2를 포함하는 내측보호막을 형성함으로써, 세라믹 기판의 표면을 평탄하게 하여 스크린 프린팅 공정에 의해 도포되는 저항 페이스트가 세라믹 기판에 침투되는 것을 방지하고 정밀하게 도포될 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 종래의 세라믹 기판
20: 종래의 도체패턴 및 저항패턴
30: 종래의 보호막
110: 세라믹 기판 120: 내측 보호막
130: 도체패턴 140: 저항패턴
150: 외측 보호막
160a: 전극단자 165b: 센서
20: 종래의 도체패턴 및 저항패턴
30: 종래의 보호막
110: 세라믹 기판 120: 내측 보호막
130: 도체패턴 140: 저항패턴
150: 외측 보호막
160a: 전극단자 165b: 센서
Claims (4)
- 준비된 세라믹 기판에 도체패턴을 인쇄하는 도체패턴형성단계;
상기 세라믹 기판에 저항패턴를 형성하는 저항패턴형성단계;
상기 저항패턴에 외측 보호막을 형성하는 외측 오버글레이즈단계;
상기 도체패턴에 전극단자나 센서를 결합하는 단자결합단계; 및
상기 외측 보호막을 투과하여 상기 저항패턴에 UV 레이저를 조사하여 상기 저항패턴의 저항값을 조정하는 트리밍단계;를 포함하고,
상기 도체패턴형성단계 이전에, 상기 세라믹 기판에 내측 보호막을 형성하는 내측 오버글레이즈단계를 더 포함하며,
상기 외측 보호막 및 내측 보호막은 SiO2를 포함하는 보호막 조성물로 형성되고,
상기 내측 보호막은 열공정에 의해 경화되며,
상기 내측 보호막은 상기 세라믹 기판 상에 평탄하게 형성되는 것을 특징으로 하는 저항값 조정이 가능한 세라믹 히터의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 내측 보호막의 SiO2를 포함하는 보호막 조성물은 프리츠(Frits), 테르피네올(Terpineol), 2,6-디-터셔리-부틸-파라-크레졸(2,6-Di-tert-butyl-p-cresol), 자기질 실리카(Silica, vitreous),다이메틸프탈레이트(Dimethyl phthalate), 크롬 옥사이드(Chromium (III) oxide) 및 비정질 실리콘(Silicon, amorphous)을 포함하는 것을 특징으로 하는 저항값 조정이 가능한 세라믹 히터의 제조방법
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- 2021-11-10 KR KR1020210154064A patent/KR102412408B1/ko active IP Right Grant
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