KR102543120B1 - 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템 - Google Patents
반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 반도체 전(前) 공정에서 발생하는 공정가스 배출용 배관을 히팅하여 고형 파우더 발생을 최소화하기 위한 히팅자켓을 제어, 감시하기 위한 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템을 개시한다.
본 발명은 이를 위하여 결선을 최소화하고 히터에 흐르는 전류를 감지하되, 이상 과전류 발생시 파워스위칭부를 구성하는 복수개의 요소 중 어느 하나의 작동으로 신속한 차단이 가능하여 안전한 운용이 가능하도록 한다. 이에 따라 본 발명은 복수개의 히팅자켓을 배기 배관에 시공함에 있어서, 시공작업 공수가 크게 감소하여 작업성이 향상되며 시공 비용을 절감할 수 있게 되고 전체 시스템의 안전한 운용이 가능하게 되는 유용한 효과가 있다.
본 발명은 이를 위하여 결선을 최소화하고 히터에 흐르는 전류를 감지하되, 이상 과전류 발생시 파워스위칭부를 구성하는 복수개의 요소 중 어느 하나의 작동으로 신속한 차단이 가능하여 안전한 운용이 가능하도록 한다. 이에 따라 본 발명은 복수개의 히팅자켓을 배기 배관에 시공함에 있어서, 시공작업 공수가 크게 감소하여 작업성이 향상되며 시공 비용을 절감할 수 있게 되고 전체 시스템의 안전한 운용이 가능하게 되는 유용한 효과가 있다.
Description
본 발명은 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 반도체 전(前) 공정에서 발생하는 공정가스 배출용 배관을 히팅하여 고형 파우더 발생을 최소화하기 위한 히팅자켓을 제어, 감시하기 위한 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 반도체 제조공정은 전(前) 공정과 후(後) 공정으로 구분되며, 전 공정은 반도체칩을 제조하기 위해 웨이퍼(wafer) 상에 박막을 증착하고 식각하는 물리/화학적 공정을 의미하며, 후 공정은 전 공정에서 제작된 웨이퍼를 특정의 규격으로 절단하여 별도 제작된 리드프레임에 얹고 와이어 본딩 후 몰딩하는 패키지(package) 제작공정을 의미한다.
상기 과정에서 전 공정은 공정이 수행되기 위한 공간을 제공하는 프로세스 챔버의 내부에 웨이퍼를 투입하고, 웨이퍼 상에 박막의 증착, 식각을 수행하기 위해 작업분위기를 형성하는 실란(silane), 아르신(arsine) 및 염화 붕소 등과 수소 등의 가스를 챔버 내부로 주입한 후 칩 제조 프로세스를 수행하게 된다. 이 때, 상기 전 공정이 수행되는 동안 프로세스 챔버의 내부에는 각종 발화성 가스와 부식성 이물질 및 유독 성분을 함유한 유해 가스가 다량 발생되며, 이 유해가스를 정화후 방출하기 위해 반도체 제작장치에는 반드시 스크러버(scrubber; 가스 세정기)가 설치된다.
이와 같은 스크러버는 단지 가스형태의 반응 부산물 만을 정화처리하기 때문에 반응부산물이 프로세스 챔버의 외부로 이동 되어 파우더의 형태로 고형화되면, 배기 배관에 고착됨에 따라 유체저항이 증가하여 배기압력이 상승되고, 경우에 따라서는 고형화된 반응부산물이 진공펌프로 유입되어 펌프의 고장을 유발시킨다.
더욱이, 프로세스 챔버로 유해가스가 역류하는 경우에는 웨이퍼를 오염시키게 되어 막대한 경제적 손실을 입게 되는 문제점이 발생된다.
그러므로, 반응부산물의 고형화 현상을 방지하기 위해 스크러버와 연결되는 배기 배관의 온도를 일정온도이상으로 유지시켜 고형 파우더의 발생을 최소화하기 위하여 히팅자켓을 사용하게 되는 것이다.
이러한 배기 배관은 프로세스 챔버에서 외부의 스크러버까지 길게 형성되어 있으므로 복수개의 히팅자켓을 사용하게 되며 실제의 대표적인 시공예를 대한민국 특허등록번호 10-2259571(발명의 명칭: 전방 및 중간 데이지 체인식 파워 인입, 차폐 및 내수성 특징부를 갖춘 유선형 히터 조립체 ; 이하 ‘인용발명 1’이라 함)에 의하여 살펴 볼 수 있으며, 구체적인 시공 상태를 도1로 도시하였다.
이에서 볼 수 있는 바와 같이 인용발명1은 히팅자켓(31) 복수개를 배기 배관에 장착하고, 이들 히팅자켓(31)에서 인출시킨 복수개의 1차히터코드(22)와 2차히터코드(24)를 복수개의 제어기장치(20)에 연결하여 줌으로써 파워입력커넥터(42)에 의하여 공급되는 전력이 각 히터(30)에 공급되고, 각 제어기장치(20)에 내장된 공정온도제어회로, 상한제어회로, 신호발생회로등이 상호 결합되도록 하였다.
이에 따라, 파워입력커넥터(42)로 입력되는 전력이 각 제어기장치(20)에 내장된 공정온도제어회로와 상한제어회로 등에 의하여 제어되어 각 히터(30)가 최적화상태로 발열하게 되는 것이다.
또 다른 형태의 히팅자켓 시공예를 대한민국 특허등록번호 10-1417144 (발명의 명칭: 확장가능한 모듈 기능성을 가진 다수 히터 제어 시스템; 이하 ‘인용발명 2’이라 함)에 의하여 살펴 볼 수 있다.
이러한 인용발명2의 시공 상태를 도2로 보였다.
이에서 볼 수 있는 바와 같이 인용발명2는 히팅자켓(16) 복수개를 배기 배관에 장착하고, 이들 히팅자켓(16)에서 각각 인출시킨 히터코드(62)와 히팅자켓(16) 사이를 연결하는 각종 다수의 케이블(24,26,126,128)과 다수의 커넥터(64, 78, 134, 170, 172, 174)로 연결하여 줌으로써 제어기(20)에 의하여 외부에서 공급되는 전력이 각 상기한 히터코드(62), 케이블(24,26,126,128), 커넥터(64,78,170,174)를 경유하여 히팅자켓(16)에 공급되고, 제어기(20)에 의하여 히팅자켓(16)에 내장된 센서의 출력에 따라 최적 온도로 발열하도록 시공되었다.
이러한 인용발명 1,2에 따르면 공히 제어기장치, 제어기(20)에 의하여 히팅자켓(31, 16)에 공급되는 전력이 제어되어 프로세스 챔버의 배기 배관 내부가 최적의 온도를 유지함으로써 반응부산물의 고형화의 발생을 방지하게 되었던 것이다.
반면에 이러한 인용발명 1은 전원선과 데이터라인으로 구성된 1차히터코드(22)와 2차히터코드(24)를 제어기장치(20)에 연결하기 위한 수작업에 의한 결선이 필수일뿐만 아니라, 히팅자켓(30), 제어기장치(20)등의 보수, 점검, 교체시에는 결선 상태를 파손하고 작업 완료 후에는 다시 수작업에 의한 결선 작업을 시행하여야 하므로 보수, 점검, 교체 작업이 어렵게 되는 문제점이 있다.
아울러, 인용발명 2의 경우에는 다수의 히터코드(케이블)와 커넥터를 사용한 결선 작업으로 다수의 케이블과 커넥터 조립 작업이 선행되어야 하며, 조립 공수가 크게 증가되어 작업성을 저하시키게 되며, 히팅 자켓 상방으로 케이블 및 커넥터가 산만하게 배치될 수 밖에 없어서 시공 상태가 단정하게 하지 못하게 되는 문제점도 있는 것이다.
아울러, 인용발명 1,2는 공히 다수의 1,2차 히터코드(케이블), 그리고 커넥터가 히팅자켓 상방으로 노출배선되는 것이어서 외력에 의하여 히터코드(케이블) 그리고 커넥터가 손상될 우려가 있으므로 고장발생의 원인이 될 수 있는 문제점이 있다.
아울러, 인용발명 1,2의 경우에 히팅자켓이 회로적으로 단락되는 경우, 과도한 전류가 흘러 단시간내에 배기 배관 온도의 급상승하게 됨에 따라 배기중 인 실란(silane), 아르신(arsine) 및 염화 붕소 등과 수소 등 발화성 가스와 부식성 이물질 및 유독 성분을 함유한 유해 가스가 급속 팽창하면서 배출되거나 프로세스 챔버의 진공 펌프 측으로 역류하게 될 우려가 농후한 것이다.
또한, 반대로 인용발명 1,2의 경우에 히팅자켓이 회로적으로 단선되는 경우, 배기 배관 온도의 급강하에 따라 배기 가스의 반응부산물이 배기 배관 내부에서 파우더의 형태로 고형화되고 고착되는 경우 유체저항이 증가하여 배기압력이 상승되고, 경우에 따라서는 고형화된 반응부산물이 진공펌프로 유입되어 펌프의 고장유발시키며 프로세스 챔버로 유해가스가 역류하는 경우에는 웨이퍼를 오염시키게 되어 막대한 경제적 손실을 입게 되는 문제점이 발생될 수도 있다.
이러한 경우에 대하여 종래에도 CT를 사용하여 과전류를 감지하고 공급 전력 차단등의 대응 동작이 이루어지도록 회로를 구성할 수도 있으나, CT는 그 부피가 크고 고가인 문제가 있다. 그러므로, 소형이고 저가이면서도 단락을 감지할 수 있는 수단의 실현이 요청되고 있는 실정이다.
본 발명의 제 1목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 히팅자켓에 컨트롤모듈을 간편하게 취부, 탈거할 수 있도록 하되, 취부시 별도의 결선작업없이 히팅자켓의 히터 및 측온센서가 컨트롤모듈에 연결되도록 하여서 된 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 제 2목적은 히팅자켓이 회로적으로 단락, 단선됨을 경량 및 소형화된 저가의 센서로 감지할 수 있도록 하여서 된 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 제 3목적은 히팅자켓에 이상 과전류가 흐르는 경우 복수개의 전력차단수단을 구비함으로써 신속한 차단이 가능하도록 함으로써 안전한 운용(運用)이 가능한 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 히터가 내장되어 반도체 공정가스 배기배관의 둘레에 설치되는 히팅자켓과, 상기 히팅자켓의 외주면에 분산배치되며, 요입구조물이 형성된 거치대 및 저면에 체결편이 형성되어 상기 거치대의 요입구조물에 체결되어 상기 히팅자켓에 착탈방식으로 결합되는 컨트롤 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템을 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 거치대의 요입구조물과 상기 컨트롤모듈의 체결편 중앙에는 각각 복수개의 고정접점과 가동접점이 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 컨트롤모듈 내부에 배치되고, 히터에 전력을 공급하는 전력공급선에 인접하여 설치되어 전력공급선의 전류 변화를 홀전압으로 변환하기 위한 홀소자 패키지 및 홀전압에 의하여 단락과 단선을 판정하고 히터로 공급되는 전력을 제어하며 경보를 발할 수 있는 MCU를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배기배관의 내부 둘레면 또는 외부 둘레면 중 어느 하나에 온도센서가 설치되는 것이 바람직하다.
또한 상기 목적을 달성하기 위해 또 다른 발명은, 온도 설정, 과전류 설정을 위한 조작버튼; 조작 및 동작상태를 표시하기 위한 FND; 및 온도센서의 출력을 A/D변환하기 위한 A/D변환기; 전력공급선에 인접하여 설치된 홀소자 패키지; 상기 홀소자 패키지의 출력을 A/D변환하기 위한 홀소자A/D변환기; 과전류차단릴레이 및 전력스위칭수단으로 구성된 파워스위칭부; 상기 과전류차단릴레이를 구동하기 위한 릴레이구동회로; 전력스위칭수단을 구동하기 위한 D/A변환기; 및 히팅자켓의 온도데이터와 히터전류량데이터를 전송하기 위한 통신모듈;이 MCU의 입출력포트에 연결된 복수개의 컨트롤모듈로 구성되고, 상기 복수개 컨트롤모듈의 통신모듈에 접속된 통신선과 전원인입선이 상호 병렬접속되는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템을 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 조작버튼은 작동 초기화를 위한 리셋버튼, 작동모드 설정을 위한 모드설정버튼, 온도 설정을 위한 업/다운버튼, 제어작동을 위한 콘트롤 버튼으로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 파워스위칭부는 과전류차단릴레이; 전력스위칭수단; 및 히터;를 직렬접속하는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 파워스위칭부는 직렬로 설치된 과전류차단릴레이와 전력스위칭수단을 릴레이구동회로와 D/A변환기에 의하여 개별제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 파워스위칭부는 과전류차단릴레이; 전력스위칭수단; 및 과전류차단수단인 휴즈;를 직렬 접속하여 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 파워스위칭부의 전력스위칭수단은 트라이액, MOSFET, IGBT 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 통신모듈은 이동통신모듈, 블루투스모듈, 와이파이모듈 중 어느 하나 이상을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 통신모듈이 연결되는 통신선에 LPWAN, 게이트웨이, 통신망을 접속하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 MCU에 의하여 동작 수행에 필요한 디바이스의 유무 및 에러 여부 등을 첵크하는 초기화 동작이 실시되는 단계 1과, 작동개시에 해당하는 버튼 조작을 인식되는 단계 2와, 메모리에 입력된 설정온도 및 과전류값을 가져다 레지스터에 저장되는 패치동작 실시 단계 3과, 온도센서에 연결된 A/D변환기로부터 배기배관의 현재 온도 데이터를 입력받아 디지털 데이터로 변환되는 단계 4와, 디지털 변환된 온도 데이터를 처리되는 PID 연산 단계 5와, 연산값으로 전력스위칭 수단을 제어되는 단계 6과, A/D변환기에서 히터에 흐르는 전류량에 상응하는 값의 디지털 데이터가 출력되는 단계 7과, 홀소자 A/D변환기에서 출력되는 데이터가 설정된 과전류값을 초과하는 것으로 판정되는 단계 8과, 단계 9가 실시된 경우 과전류코드가 FND로 출력되는 단계 9와, 단계 11 실시 이후 릴레이구동회로가 작동되는 단계 10과, 과전류차단릴레이의 접점이 “Off”된 후 알람구동회로가 작동되는 단계 11과, 리셋버튼이 눌려짐이 확인되는 단계 12와, 알람이 중지되는 단계 12가 실시되는 것이 바람직하다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 발명은, 온도 설정, 과전류 설정을 위한 조작버튼; 조작 및 동작상태를 표시하기 위한 FND; 및 온도센서의 출력을 A/D변환하기 위한 A/D변환기; 전력공급선에 인접하여 설치된 홀소자 패키지; 상기 홀소자 패키지의 출력을 A/D변환하기 위한 홀소자A/D변환기; 과전류차단릴레이 및 전력스위칭수단으로 구성된 파워스위칭부; 상기 과전류차단릴레이를 구동하기 위한 릴레이구동회로; 전력스위칭수단을 구동하기 위한 D/A변환기; 및 히팅자켓의 온도데이터와 히터전류량데이터를 전송하기 위한 통신모듈;이 MCU의 입출력포트에 연결된 컨트롤모듈을 구성되고, 상기 컨트롤모듈의 통신모듈에 접속된 통신선에 외부의 모니터링 시스템이 접속되되, 상기 모니터링 시스템은 전원부; CPU; 입력모듈; 출력모듈; 및 RS-485 통신모듈; 로 구성된 PLC와, HMI를 위한 GOT로 구성된 PLC 시스템임을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템을 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 모니터링 시스템의 입력모듈에 복수개의 히팅자켓에 설치된 통신선이 직렬접속되었으나 병렬접속도 가능하다.
또한, 상기 MCU는 온도센서의 온도데이터와 히터전류데이터를 통신모듈, 모니터링 시스템의 통신모듈을 경유하여 모니터링 시스템의 CPU에 상시 제공함으로써 MCU가 수행하던 설정온도, 과전류값 설정의 조작과 제어를 모니터링 시스템의 CPU가 실시하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여 본 발명은 복수개의 히팅자켓을 배기 배관에 시공함에 있어서, 복수개의 히팅자켓 둘레에 밀착된 형태로 1개의 케이블을 설치하는 것만으로 시공완료될 수 있으므로, 인용발명1과 같이 다수의 연결선을 체결하거나 인용발명2와 같이 다수의 코드와 커넥터 등을 제작, 체결할 필요가 없으므로 시공 공수를 크게 줄여 작업성을 향상시킬 수 있게 된다.
뿐만 아니라 본 발명은 보수, 점검, 교체작업시에도 인용발명1과 같이 결선을 절단하고 보수, 점검, 교체 작업 후 다시 결선하여야 하는 번거로움이 없으며, 접속 개소가 크게 감소하여 인용발명2에 비하여 작업능률을 월등히 개선할 수 있게 된다. 더욱이, 본 발명은 결선 상태가 단순화되어 미려한 시공 상태를 얻을 수 있고 히팅자켓 상방으로 노출된 코드 및 커넥터가 떠 있는 것이 아니어서 외력에 의한 손상도 방지하여 시공 신뢰도 향상에 기여할 수 있게 된다.
이에 더하여 본 발명에서는 홀소자 패키지를 활용하여 전력공급선의 단락, 단선을 감지하여 MCU에 의한 전력 제어 동작 및 알람 제어 동작이 구현되도록 함으로써 컨트롤러의 경량, 소형화에 기여하고 제작 비용을 절감할 수 있게 되는 등의 유용한 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 히팅자켓에 과전류가 흐를 경우 파워스위칭부의 과전류차단수단과 과전류차단릴레이 그리고 전력스위칭수단 중 어느 하나만 작동되더라도 전력 공급이 차단되는 것이어서 과전류로 인한 고열발생이 초기에 신속히 차단되어 안전한 운용이 가능하게 되는 유용한 효과가 있다.
도1은 인용발명1에 의한 종래의 히팅자켓 시공상태를 보인 측면도.
도2는 인용발명2에 의한 종래의 히팅자켓 시공 상태를 보인 사시도.
도3은 본 발명이 적용된 히팅자켓의 배선 전 상태를 보인 사시도.
도4는 본 발명이 적용된 히팅자켓의 배선 완료한 상태를 보이는 사시도.
도5는 도4의 본 발명에 사용되는 전선관의 실시예를 보인 사시도.
도6은 도5로 보인 본 발명에 의한 전선관의 구조를 보인 종단면도.
도7은 본 발명에 의한 거치대의 구성을 예시한 사시도.
도8은 본 발명에 의한 거치대에 컨트롤모듈을 결합, 고정시킨 상태의 접점 결합 상태를 예시한 종단면도.
도9는 본 발명에 의한 히팅자켓용 제어시스템 전기적 구성을 보인 개략도.
도10은 본 발명에 의한 히팅자켓의 장착상태를 보인 종단면도.
도11은 본 발명에 의한 히팅자켓용 제어시스템 작동을 보인 흐름도.
도12는 본 발명에서 모니터링을 위하여 PLC가 부가된 전기적 구성의 실시예를 보인 개략도.
도2는 인용발명2에 의한 종래의 히팅자켓 시공 상태를 보인 사시도.
도3은 본 발명이 적용된 히팅자켓의 배선 전 상태를 보인 사시도.
도4는 본 발명이 적용된 히팅자켓의 배선 완료한 상태를 보이는 사시도.
도5는 도4의 본 발명에 사용되는 전선관의 실시예를 보인 사시도.
도6은 도5로 보인 본 발명에 의한 전선관의 구조를 보인 종단면도.
도7은 본 발명에 의한 거치대의 구성을 예시한 사시도.
도8은 본 발명에 의한 거치대에 컨트롤모듈을 결합, 고정시킨 상태의 접점 결합 상태를 예시한 종단면도.
도9는 본 발명에 의한 히팅자켓용 제어시스템 전기적 구성을 보인 개략도.
도10은 본 발명에 의한 히팅자켓의 장착상태를 보인 종단면도.
도11은 본 발명에 의한 히팅자켓용 제어시스템 작동을 보인 흐름도.
도12는 본 발명에서 모니터링을 위하여 PLC가 부가된 전기적 구성의 실시예를 보인 개략도.
이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 히팅자켓용 컨트롤러의 시공상태를 도3, 4로 도시하였다. 이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 배기배관(305)의 둘레에 고정되는 복수개의 히팅자켓(300)이 체결밴드(210)에 의하여 조여짐으로써 히팅자켓(300)이 배기배관(305)이 밀착되도록 배치된다.
이러한 히팅자켓(300)은 일례로 도10으로 도시한 바와 같이 외피(301), 단열층(302), 히터(303)로 된 것으로 배기배관(305)의 외주면에 끼워 체결, 고정된다.
특히, 본 발명에서는 도4로 도시된 바와 같이 선행기술로 제시된 도1 및 도2로 보인 시공예와는 달리 일단의 거치대(200)에는 하나의 케이블(201)이 외부의 인입전원에 연결되고 다른 거치대(200)와 거치대(200) 사이를 연결하는 하나의 전선관(203) 외에 히팅자켓(300) 상방에 떠서 설치되는 불안정한 케이블 및 커넥터가 전혀 없이 단정한 상태로 시공됨을 볼 수 있다.
아울러, 본 발명에서 상기 전선관(203) 내부의 케이블(201)은 양단이 도3으로 보인 거치대(200) 측면의 컨넥터(202)로 연결하고 있어서 거치대(200)와 거치대(200) 사이를 간편하게 접속하거나 분리할 수 있다.
또한, 배기배관(305)은 부분적으로 굴곡 부분이 형성되고 배기배관(305)의 시공 위치, 히팅자켓(300)의 설계 용량 등 변수에 따라 히팅자켓(300)의 설치 간격이 최적화되어야 한다. 본 발명에서는 이러한 설치 간격에 상응하여 상기 전선관(203)의 길이를 간편히 조절할 수 있도록 배려하였다.
즉, 본 발명은 도5 및 도6으로 보인 바와 같이 통신데이터 및 전원 공급용 케이블(201)이 수용되는 전선관(203)의 중간에 길이조절슬리브(205)를 구비하였다.
이러한 길이조절슬리브(205)는 그 내부 양측에 다수의 걸림홈(2061) 및 체결홈(2071)이 구비되어 있어서, 일측의 전선관(203) 선단에 구비된 걸림턱(206)을 밀어넣어 다수의 걸림홈(2061) 중 어느 하나에 맞물림으로써 길이조절슬리브(205)와 중첩되는 길이를 조절하여 일측 전선관(203)의 길이가 신축된다.
한편 길이조절슬리브(205)의 타단에 구비된 다수의 체결홈(2071)에는 다른 전선관(203) 선단의 경사단턱(207)이 진입되도록 하되, 적절한 길이가 되었을 시 정지함으로써 길이조절슬리브(205)와 중첩되는 길이가 조절되도록 하는 것이며, 상기 경사단턱(207)은 진입만이 가능한 구조이어서 안정된 시공 길이로 유지되는 것이다.
이와 같이, 본 발명은 길이조절슬리브(205)를 이용하여 양측으로 진입된 전선관(203)과의 중첩길이가 최적화되도록 함으로써 히팅자켓(300)의 위치를 일일이 측정하고 측정길이에 따라 사전에 준비된 전선관(203)을 수시로 절단하여 조립하여야 하는 시공상의 번거로움을 해소할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 거치대(200)는 히팅자켓(300)에 견고하게 고정되어야 하며 이를 위하여 거치대(200) 양측에 밴드고리(211)가 형성(도7에는 편의상 일측 밴드고리(211)만 도시됨)되고, 두 밴드고리(211)에는 체결밴드(210)의 양단이 고정되어 있으며, 체결밴드(210)는 버클의 조임력으로 조이도록 한다. 이때, 히팅자켓(300)의 둘레를 체결밴드(210)가 과도한 조임으로 인하여 히터(130)가 단선되거나 꺽이는 일이 없도록 유연하면서도 강인한 다양한 재질의 것을 사용하게 된다.
아울러, 체결밴드(210)는 그 조임 상태에서 그 길이를 조정하여 적정한 텐션으로 히팅자켓(300)에 체결되도록 다양한 형태의 버클을 적용할 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명에서는 컨트롤모듈(100)을 히팅자켓(300) 상방에 띄워 설치하지 않고 거치대(200)에 고정시킴으로써 안정적 설치가 가능함은 물론 거치대(200)와의 전기적 접속을 위한 별도의 커넥터 및 케이블이 불필요하도록 접점을 구비하였다.
즉, 도7 및 도8로 보인 바와 같이 본 발명은 거치대(200)와 컨트롤모듈(100)의 기구적 결합을 위하여 컨트롤모듈(100)에 두 개 이상의 체결편(230)을 구비하고, 상기 컨트롤모듈(100)의 체결편(230)이 착탈되는 과정에서 출입하는 결합홈(231)과 진입된 체결편(230)이 회전하면서 물림으로써 임의 이탈이 불가하도록 고정하기 위한 체결부(232)가 형성된 거치대(200)를 갖는다.
이에 따라 컨트롤모듈(100)의 체결편(230)이 결합홈(231)으로 진입한 후 컨트롤모듈(100)을 약 45° 정도 회동시키면 컨트롤모듈(100)의 체결편(230)이 거치대(200)의 체결부(232)에 맞물려 고정됨으로써 컨트롤모듈(100)이 거치대(200)에 장착 완료된다. 아울러, 본 발명은 거치대(200)의 중앙에 복수개의 고정접점(102)이 배치된다. 이러한 고정접점(102)은 온도센서(113)를 위한 감지선 2개, 전원공급을 위한 전원인입선(160) 2개가 연결된 4개로 구성될 수 있으며, 복수개의 체결홈(2071) 중심의 요입구조물(240)로 설치된다.
또한, 컨트롤모듈(100)이 거치대(200)에 결합되었을시 상기 고정접점(102)의 위치와 동일한 위치에 온도센서(113)로 연결되는 감지선 2개, 전원인입선(160) 2개가 연결된 4개의 가동접점(101)이 구비되어야 하며, 이들 가동접점(101)은 복수개의 체결편(230) 중심에 설치되어야 한다.
이와 같이 된 컨트롤모듈(100)과 거치대(200)가 상기한 바와 같이 체결편(230)이 결합홈(231)으로 진입 후 회전되면서 체결부(232)에 체결된 상태가 되면 이들의 가동점점(101)과 고정접점(102)이 결합되고 이러한 상태를 도8의 단면도로 확인할 수 있다.
이상에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명은 컨트롤모듈(100)의 체결편(230)이 거치대(200)의 체결부(232)에 결합되어 컨트롤모듈(100)의 가동접점(101)이 거치대(200)의 고정접점(102)에 안정적으로 접촉됨으로써 히팅자켓(300)의 온도센서에서 획득된 데이터가 컨트롤모듈(100)로 전달되고 컨트롤모듈(100)에 내장된 파워스칭부(120)에 의한 제어전력이 히팅자켓(300)의 히터(130)로 전달되어 배기배관(305)이 적온(適溫)으로 가열된 상태가 유지되는 것이다. 이와 같은 본 발명의 전기적 구성을 도9로 도시하였다.
이에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명은 일련의 작동 초기화를 위한 리셋버튼, 작동모드 설정을 위한 모드설정버튼, 온도 설정을 위한 업/다운버튼, 제어작동을 위한 콘트롤 버튼 등으로 구성된 조작버튼(140)과, 조작 및 동작상태를 표시하기 위한 FND(111)와, 온도센서의 출력을 A/D변환하기 위한 A/D변환기(112)와, 전력공급선에 인접하여 설치된 홀소자 패키지(115)와, 상기 홀소자 패키지(115)의 출력을 A/D변환하기 위한 홀소자A/D변환기(116)와, 상기 온도센서 및 홀소자 패키지(115)에 의하여 출력된 신호를 디지털화하여 데이터 처리함으로써 현재의 배기배관(305) 온도를 산출하고, 산출된 온도에 상응하여 소정의 출력을 발생시키며 과전류 여부를 판정하여 파워스위칭부(120)부의 전력스위칭수단(123) 및 과전류차단릴레이(122)를 제어하기 위한 릴레이구동회로(124), D/A변환기(114)와, 히팅자켓(300)의 온도데이터를 전송하기 위한 통신모듈(150)을 MCU(110)에 연결함과 아울러, 상기 전력휴즈(121)와, 과전류차단릴레이(122)의 접점 및 전력스위칭수단(123)을 직렬로 연결하여서 된 파워스위칭부(120)가 직렬로 히터(130)에 연결되도록 하여서 된 것이며, 상기 다른 컨트롤모듈(100)과 연결되는 케이블(201)은 통신선(151)과 전원인입선(160)으로 구성되어 도 4에 도시한 바와 같이 모든 히팅자켓(300)의 컨트롤모듈(100)에 컨넥터(202)를 통하여 병렬 연결되도록 한 것이다.
이와 같이 된 본 발명의 작동의 일실시예를 도11로 보인 흐름도에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 작동을 개시하기 전에 모드설정버튼을 조작하여 세팅모드로 전환하고 온도설정을 위한 업버튼, 다운버튼을 조작하여 히터(130)의 설정온도인 초기값을 세팅한다.
이어서, 본 발명에서는 히터(130)에 과다한 이상 전류가 흐르는 경우 과전류로 판정하여 안전을 위한 후속조치를 취하도록 할 수 있으며, 이를 위하여 조작버튼(140)의 업, 다운 버튼을 조작하여 과전류값을 입력시킨 다음 작동모드로 전환하고, 작동 개시 조작을 함으로써 일련의 제어 작동이 시작된다. 또한, 필요시에는 작동을 초기화하기 위하여 리셋버튼을 조작한다. 상기한 조작을 위하여 예를 들면 “RST(RESET)”, “CTL(CONTROL)”, “MOD(MODE)”, “UP”, “DOWN”등으로 명명된 버튼이 사용될 수 있다.
이하에서 본 발명의 MCU(110)에 의하여 제어되는 일련의 과정을 설명한다. 본 발명은 작동을 위하여 전원이 투입되면 먼저 일련의 동작 수행에 필요한 디바이스의 유무 및 에러 여부 등을 첵크하는 초기화 동작을 실시한다. (단계 1)
이어서 MCU(110)는 작동개시에 해당하는 버튼 조작을 인식한 후, (단계 2) 메모리에 입력된 설정온도 및 과전류값을 가져다 레지스터에 저장하는 패치동작을 실시한다.(단계 3)
이어서 온도센서에 연결된 A/D변환기(112)로부터 배기배관(305)의 현재 온도 데이터를 입력받아 디지털 데이터로 변환(단계 4)한 후, MCU(110)의 입력포트에 인가하여 MCU(110)에서 PID( Proportional-Integral-Differential )연산(단계 5)을 실시하게 된다.
즉, 목표온도와 현재 온도의 차에 비례하는 조작량을 산출하고, 이를 D/A변환기(114)를 통하여 전력스위칭수단(123)에 아날로그값으로 인가하여 줌으로써 전력스위칭수단(123)이 히터(130)의 온도를 제어하여 설정온도에 빠르게 접근하도록 하며, 이후에는 MCU(110)가 실험에 의하여 최적화값으로 세팅된 적분시간으로 적분동작을 실시하여 헌팅(Hunting)이 발생되지 않는 상태로 오프셋(Offset) 없이 설정온도에 도달하는 비례적분제어를 실시하고, 온도센서에서 외란에 의한 급격한 온도 변화 발생시 실험으로 최적화된 미분시간으로 산출된 값 수정값을 산출하는 비례미분 동작을 실시하여 오버슈팅(Over Shooting)을 제거하고 이를 D/A변환기(114)를 통하여 전력스위칭수단(123)에 아날로그 값으로 인가함으로써 단시간 내에 배기배관(305)의 온도가 설정온도에 도달하도록 한 후 안정적인 온도 유지가 가능하도록 히터(130)를 제어하게 된다.(단계 6)
이와 같이 하여 본 발명은 전력스위칭수단(123)에 PID 제어에 의한 최적의 제어신호를 인가함으로서 설정온도를 기준으로 헌팅이나 오버슈트가 발생하지 않으면서 히터(130)가 발열하며 신속한 응답특성을 갖는 이상적인 온도 제어를 구현하게 되는 것이다.
이러한 본 발명에서는 전력스위칭수단(123)으로 트라이액(1231)을 사용할 수 있으며, 히터(130)의 용량이 작은 것인 경우에는 MOSFET, 히터(130)의 용량이 대형인 경우에는 IGBT 등을 사용할 수도 있는 것이다.
아울러, 본 발명에서는 홀소자 패키지(115)와 히터(130)에 공급되는 전력공급선이 같은 컨트롤모듈(100) 내부에 설치되므로 컨트롤모듈(100)내부의 전력공급선 측부에 설치된 홀소자 패키지(115) 내부에서 홀소자에 일정한 홀전류를 흘려주는 한편 히터(130)로 공급되는 전류가 흐르는 전력공급선에 의한 자기장이 전류량에 따라 자속밀도를 달리하여 홀소자에 인가되므로 홀소자는 홀전류(
)와 히터(130)에 흐르는 전류량변화에 따른 자속밀도(
)를 곱한 값에 비례하는 홀전압(
)을 홀소자 패키지(115)의 출력전압으로 출력시킨다.
이러한 홀소자 패키지(115)의 출력전압은 A/D변환기(112)에 인가되고, A/D변환기(112)에서는 히터(130)에 흐르는 전류량에 상응하는 값의 디지털 데이터가 출력된다.(단계 7)
그러므로, MCU(110)의 입력포트로 입력된 상기 디지털 데이터가 단계 3에서 레지스터에 올려진 과전류값을 초과하는 지의 여부를 판정하게 된다.
아울러, 홀소자 패키지(115)에서 검출된 신호에 의하여 출력되는 홀소자 A/D변환기(116)에서 출력되는 데이터가 설정된 과전류값을 초과하는 것으로 판정된 경우(단계 8)에는 과전류코드를 FND(111)로 출력(단계 9)시키고 이어서 릴레이구동회로(124)를 작동(단계 10)시켜 과전류차단릴레이(122)의 접점이 “Off”되도록 함으로써 히터(130)로의 전원 공급이 차단되도록 하며, 이어서 알람구동회로(170)가 작동(단계 11)되어 알람(171)이 경보음을 발함으로서 관리자가 현재 히터(130)에 과전류가 흘러 전원공급이 차단되었음을 인지하고 신속한 대응 조치를 취할 수 있게 되는 것이다.
아울러, 작업자가 리셋버튼을 누름(단계 12)에 따라 알람(171)이 중지(단계 13)되고 본 발명에 의한 일련의 동작이 정지되며, 콘트롤모듈에 공급되던 전원을 차단하고 보수나 교체 작업 등 일련의 조치가 완료된 후 전원을 재투입하여 전술한 바와 같은 초기화동작을 실시하여 재차 정상적인 동작을 개시할 수 있게 되는 것이다.
이러한 본 발명에서는 특히 전력휴즈(121)를 사용하고, 추가로 과전류차단릴레이(122) 접점, 전력스위칭수단(123)인 트라이액(1231) 그리고 히터(130)가 전원에 대하여 직렬로 연결되어 있다.
그러므로, 전력휴즈(121)는 히터(130)에 흐르는 전류가 과전류 상태가 되면 히터(130)의 경우 대부분 16A 미만이므로 KEC에 규정된 용단특성에 따라 1.5배이하의 전류에서는 60분간 불용단되어야 하고 1.9배에서는 용단되어야 하는 전력휴즈(121)를 사용하게 된다. 이러한 전력휴즈(121) 외에도 본 발명에서는 홀소자 패키지(115)에 의한 과전류 감지에 의하여 과전류를 차단하며, 배기배관(305)이 과열되어 온도센서(113)의 온도가 높게 검출되는 경우에는 트라이액(1231)의 제어에 의하여 전류를 제어하므로 3종의 과전류 억제, 보호, 차단 수단으로 히팅자켓(300)의 안전한 운용이 가능하게 되는 것이다.
아울러, 이러한 온도센서(113)나 홀소자 패키지;(115)에서 출력되는 온도 데이터와 히터전류데이터 등은 MCU(110)에서 산출되고 디지털 데이터로 변환되는 바, 각 히팅자켓(300)의 통신선(151)이 병렬접속되어 있으므로 외부의 모니터링 시스템에서 통신선(151)을 통한 ID 호출시 해당 ID의 히팅자켓(300)의 MCU(110)는 자신이 보유한 현재의 히터온도데이터와 히터전류데이터를 병렬접속된 통신선(151)으로 출력시켜 외부의 모니터링 시스템으로 전송되도록 하는 것이다.
또한, 본 발명에서는 모든 히팅자켓(300)의 히터(130)가 컨넥터(202)를 통하여 병렬접속되어 있으므로 일측에서 케이블(201)로 공급되는 전원은 전원인입선(160)을 통하여 전체에 인입되고 각 히팅자켓(300)의 파워스위칭부(120)부를 경유하여 히터(130)에 공급되는 것이다. 이러한 본 발명에서의 통신선(151)과 전원인입선(160)은 예를 들면 도9로 보인 바와 같이 2개씩으로 구성되며 특히 통신선(151)의 둘레에는 접지된 쉴드가 설치됨으로써 히터 전원인입선(160)에서 발생되는 노이즈를 차단하여 신뢰성 높은 통신 동작이 가능하게 된다.
아울러, 본 발명은 조작버튼(140)의 모드선택스위치를 조작하면 온도센서에 의한 측온 결과가 MCU(110)에서 디지털 값으로 출력되어 FND(111)에 표시되도록 함으로써 점검시 배기배관(305)의 내부 온도를 즉시 정확하게 알 수 있게 됨은 물론이다.
또한, 본 발명에서는 도12로 보인 바와 같이 전원부(401), CPU(402), 입력모듈(403), 출력모듈(404), A/D 변환모듈(도시를 생략함), D/A변환모듈(도시를 생략함), RS-485통신모듈 (405)등이 구비된 PLC(400)와 GOT(500)(미쓰비시의 HMI(Human Machine Interface))를 결합하여서 된 모니터링 시스템을 사용할 수 있다.
이러한 모니터링 시스템은 컨트롤모듈(100)의 MCU(110)에 접속된 조작버튼(140)을 조작함에 따라 MCU(110)가 데이터 외부 전송 모드로 설정되어 온도센서의 온도데이터와 홀소자 패키지(115)에 의한 히터전류데이터 등을 통신선(151)으로 출력하도록 통신모듈(150)로 데이터를 출력한다. 이에 따라, 통신선(151)에 연결된 모니터링 시스템은 제공된 데이터를 RS-485통신모듈(405)을 경유하여 공급받아 MCU(110)가 수행하던 도11로 보인 바와 같은 기능을 수행하여 설정온도, 과전류값 설정등의 조작과 제어도 가능하게 된다.
이를 위하여 모니터링 시스템을 구성하는 PLC(400)의 입력모듈 그리고 GOT(500)에 미리 작성된 프로그램을 전송하여 입력시켜야 한다.
즉, 현장의 실정에 적합하도록 컴퓨터로 프로그램을 작성하고, 작성된 프로그램을 PLC(400)의 입력모듈(403)로 로딩하며, 모니터링 시스템의 GOT(500)에 작화함으로써 상기한 MCU(110)에 연결되는 각종 조작버튼(140)을 최적화하고 온도표시 방법도 FND(111)와 같은 숫자표기 외에도 다양한 형태로도 표시할 수 있게 된다. 이후, 통신모듈(405)을 연결하여 얻을 데이터를 PLC(400)에 로딩한 프로그램을 기반으로 GOT(500)에서 다양하게 표현할 수 있게 된다.
예를 들면, 모니터링 시스템에서 통신선(151)을 경유하여 각 히팅자켓(300)의 ID를 호출하여 각 히팅자켓(300)의 개별적 데이터를 선택적으로 수신하고 표시할 수 있음은 물론 여러 히팅자켓(300)의 데이터를 축적하여 각 히팅자켓(300)의 온도변화추이 및 히터전류량변화추이 그래프를 작성할 수 있으며, 필요에 따라서는 전체 히팅자켓(300)의 평균 온도값 및 히터전류량 평균값도 표시할 수 있어서 배기배관(305)의 유지, 보수, 점검을 더욱 효율적으로 할 수 있게 되는 것이다.
이에 더하여 본 발명에서는 도시되지는 않았으나 통신선(151)에 저전력 광역 통신망(Low Power Wide Area Network, LPWAN) 및 게이트웨이 그리고 이동통신모듈, 블루투스모듈, 와이파이모듈을 모두 갖추거나 어느 하나 이상을 갖춘 통신망을 연결함으로써 근거리는 물론 원격한 곳 어디에서나 스마트폰으로 MCU(110)의 온도데이터, 히터전류데이터를 수신할 수도 있음은 물론이다.
아울러, 본 발명에서는 궁극적으로는 배기배관(305)의 온도를 제어하는 것이므로 온도센서를 배기배관(305) 내부 둘레면에 설치하는 것이 바람직하나 보수 및 교체 작업이 어렵게 되는 면이 있고, 배기배관(305)의 고형화된 반응물이 온도센서(113)에 부착되어 출력값의 신뢰도가 저하될 우려가 있다.
그러므로, 배기배관(305) 내부에 설치하되 오염되지 않으면서 유체저항을 최소화시키는 범위내에서 보호구조를 부가하여 배기배관(305) 내부 둘레에 설치하거나 배기배관(305)의 외부 둘레에 설치 할 수 있다.
이상에서, 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.
100 : 컨트롤모듈 101 : 가동접점
102 : 고정접점 110 : MCU
111 : FND 112 : A/D변환기
113 : 온도센서 114 : D/A변환기
115 : 홀소자 패키지 116 : 홀소자 A/D변환기
120 : 파워스위칭부 121 : 전력휴즈
122 : 과전류차단릴레이 123 : 전력스위칭수단
1231 : 트라이액 124 : 릴레이구동회로
130 : 히터 140 : 조작버튼
150 : 통신모듈 151 : 통신선
160 : 전원인입선 170 : 알람구동회로
171 : 알람 200 : 거치대
201 : 케이블 202 : 컨넥터
203 : 전선관 205 : 길이조절슬리브
206 : 걸림턱 207 : 경사단턱
2061 : 걸림홈 2071 : 체결홈
210 : 체결밴드 211 : 밴드고리
220 : 길이조절슬리브 230 : 체결편
231 : 결합홈 232 : 체결부
240 : 요입구조물 300 : 히팅자켓
301 : 외피 302 : 단열층
303 : 히터 304 : 열확산층
305 : 배기배관 400 : PLC
401 : 전원부 402 : CPU
403 : 입력모듈 404 : 출력모듈
405 : 통신모듈 500 : GOT
102 : 고정접점 110 : MCU
111 : FND 112 : A/D변환기
113 : 온도센서 114 : D/A변환기
115 : 홀소자 패키지 116 : 홀소자 A/D변환기
120 : 파워스위칭부 121 : 전력휴즈
122 : 과전류차단릴레이 123 : 전력스위칭수단
1231 : 트라이액 124 : 릴레이구동회로
130 : 히터 140 : 조작버튼
150 : 통신모듈 151 : 통신선
160 : 전원인입선 170 : 알람구동회로
171 : 알람 200 : 거치대
201 : 케이블 202 : 컨넥터
203 : 전선관 205 : 길이조절슬리브
206 : 걸림턱 207 : 경사단턱
2061 : 걸림홈 2071 : 체결홈
210 : 체결밴드 211 : 밴드고리
220 : 길이조절슬리브 230 : 체결편
231 : 결합홈 232 : 체결부
240 : 요입구조물 300 : 히팅자켓
301 : 외피 302 : 단열층
303 : 히터 304 : 열확산층
305 : 배기배관 400 : PLC
401 : 전원부 402 : CPU
403 : 입력모듈 404 : 출력모듈
405 : 통신모듈 500 : GOT
Claims (16)
- 히터가 내장되어 반도체 공정가스 배기배관의 둘레에 설치되는 히팅자켓;
상기 히팅자켓의 외주면에 분산배치되며, 요입구조물이 형성된 거치대; 및
저면에 체결편이 형성되어 상기 거치대의 요입구조물에 체결되어 상기 히팅자켓에 착탈방식으로 결합되는 컨트롤 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 거치대의 요입구조물과 상기 컨트롤모듈의 체결편 중앙에는 각각 복수개의 고정접점과 가동접점을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 컨트롤모듈 내부에 배치되고, 히터에 전력을 공급하는 전력공급선에 인접하여 설치되어 전력공급선의 전류 변화를 홀전압으로 변환하기 위한 홀소자 패키지; 및 홀전압에 의하여 단락과 단선을 판정하고 히터로 공급되는 전력을 제어하며 경보를 발할 수 있는 MCU를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 배기배관의 내부 둘레면 또는 외부 둘레면 중 어느 하나에 온도센서가 설치됨을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템. - 온도 설정, 과전류 설정을 위한 조작버튼; 조작 및 동작상태를 표시하기 위한 FND; 및 온도센서의 출력을 A/D변환하기 위한 A/D변환기; 전력공급선에 인접하여 설치된 홀소자 패키지; 상기 홀소자 패키지의 출력을 A/D변환하기 위한 홀소자A/D변환기; 과전류차단릴레이 및 전력스위칭수단으로 구성된 파워스위칭부; 상기 과전류차단릴레이를 구동하기 위한 릴레이구동회로; 전력스위칭수단을 구동하기 위한 D/A변환기; 및 히팅자켓의 온도데이터와 히터전류량데이터를 전송하기 위한 통신모듈;이 MCU의 입출력포트에 연결된 복수개의 컨트롤모듈로 구성되고,
상기 복수개 컨트롤모듈의 통신모듈에 접속된 통신선과 전원인입선이 상호 병렬접속됨을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 조작버튼은 작동 초기화를 위한 리셋버튼, 작동모드 설정을 위한 모드설정버튼, 온도 설정을 위한 업/다운버튼, 제어작동을 위한 콘트롤 버튼으로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 파워스위칭부는 과전류차단릴레이; 전력스위칭수단; 및 히터;를 직렬접속함을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 파워스위칭부는 직렬로 설치된 과전류차단릴레이와 전력스위칭수단을 릴레이구동회로와 D/A변환기에 의하여 개별제어함을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 파워스위칭부는 과전류차단릴레이; 전력스위칭수단; 및 과전류차단수단인 휴즈;를 직렬 접속하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 파워스위칭부의 전력스위칭수단은 트라이액, MOSFET, IGBT 중 어느 하나임을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 통신모듈은 이동통신모듈, 블루투스모듈, 와이파이모듈 중 어느 하나 이상을 구비함을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 통신모듈이 연결되는 통신선에 LPWAN, 게이트웨이, 통신망을 접속하여서 됨을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 MCU에 의하여 동작 수행에 필요한 디바이스의 유무 및 에러 여부 등을 첵크하는 초기화 동작이 실시되는 단계 1과,
작동개시에 해당하는 버튼 조작을 인식되는 단계 2와,
메모리에 입력된 설정온도 및 과전류값을 가져다 레지스터에 저장되는 패치동작 실시 단계 3과,
온도센서에 연결된 A/D변환기로부터 배기배관의 현재 온도 데이터를 입력받아 디지털 데이터로 변환되는 단계 4와,
디지털 변환된 온도 데이터를 처리되는 PID 연산 단계 5와,
연산값으로 전력스위칭 수단을 제어되는 단계 6과,
A/D변환기에서 히터에 흐르는 전류량에 상응하는 값의 디지털 데이터가 출력되는 단계 7과,
홀소자 A/D변환기에서 출력되는 데이터가 설정된 과전류값을 초과하는 것으로 판정되는 단계 8과,
단계 9가 실시된 경우 과전류코드가 FND로 출력되는 단계 9와, 단계 9 실시 이후 릴레이구동회로가 작동되는 단계 10과,
과전류차단릴레이의 접점이 “Off”된 후 알람구동회로가 작동되는 단계 11과, 리셋버튼이 눌려짐이 확인되는 단계 12와, 알람이 중지되는 단계 13이 실시됨을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템. - 온도 설정, 과전류 설정을 위한 조작버튼; 조작 및 동작상태를 표시하기 위한 FND; 및 온도센서의 출력을 A/D변환하기 위한 A/D변환기; 전력공급선에 인접하여 설치된 홀소자 패키지; 상기 홀소자 패키지의 출력을 A/D변환하기 위한 홀소자A/D변환기; 과전류차단릴레이 및 전력스위칭수단으로 구성된 파워스위칭부; 상기 과전류차단릴레이를 구동하기 위한 릴레이구동회로; 전력스위칭수단을 구동하기 위한 D/A변환기; 및 히팅자켓의 온도데이터와 히터전류량데이터를 전송하기 위한 통신모듈;이 MCU의 입출력포트에 연결된 컨트롤모듈을 구성되고,
상기 컨트롤모듈의 통신모듈에 접속된 통신선에 외부의 모니터링 시스템이 접속되되, 상기 모니터링 시스템은 전원부; CPU; 입력모듈; 출력모듈; 및 RS-485 통신모듈; 로 구성된 PLC와, HMI를 위한 GOT로 구성된 PLC 시스템임을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템. - 제 14 항에 있어서,
상기 모니터링 시스템의 입력모듈에 복수개의 히팅자켓에 설치된 통신선이 직렬접속됨을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템. - 제 14 항에 있어서,
상기 MCU는 온도센서의 온도데이터와 히터전류데이터를 통신모듈, 모니터링 시스템의 통신모듈을 경유하여 모니터링 시스템의 CPU에 제공함으로써 MCU가 수행하던 설정온도, 과전류값 설정의 조작과 제어를 모니터링 시스템의 CPU가 실시함을 특징으로 하는 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220154351A KR102543120B1 (ko) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220154351A KR102543120B1 (ko) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102543120B1 true KR102543120B1 (ko) | 2023-06-13 |
Family
ID=86762760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220154351A KR102543120B1 (ko) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | 반도체 공정가스 배출 장비에 최적화된 히팅자켓용 제어 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102543120B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102712165B1 (ko) * | 2023-11-27 | 2024-09-30 | 주식회사 아토즈 | 복수의 히팅자켓의 불량을 모니터링하는 히팅자켓 모니터링장치 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110064920A (ko) * | 2009-12-09 | 2011-06-15 | 한국생산기술연구원 | 반도체 공정용 히터 자켓 |
| KR101319530B1 (ko) * | 2013-05-16 | 2013-10-21 | 주식회사 브이씨알 | 히팅 자켓 제어 장치 |
| KR101417144B1 (ko) | 2006-04-05 | 2014-08-06 | 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드 | 확장가능한 모듈 기능성을 가진 다수 히터 제어 시스템 |
| KR102259571B1 (ko) | 2014-04-28 | 2021-06-03 | 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드 | 전방 및 중간 데이지 체인식 파워 인입，차폐 및 내수성 특징부를 갖춘 유선형 히터 조립체 |
-
2022
- 2022-11-17 KR KR1020220154351A patent/KR102543120B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101417144B1 (ko) | 2006-04-05 | 2014-08-06 | 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드 | 확장가능한 모듈 기능성을 가진 다수 히터 제어 시스템 |
| KR20110064920A (ko) * | 2009-12-09 | 2011-06-15 | 한국생산기술연구원 | 반도체 공정용 히터 자켓 |
| KR101319530B1 (ko) * | 2013-05-16 | 2013-10-21 | 주식회사 브이씨알 | 히팅 자켓 제어 장치 |
| KR102259571B1 (ko) | 2014-04-28 | 2021-06-03 | 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드 | 전방 및 중간 데이지 체인식 파워 인입，차폐 및 내수성 특징부를 갖춘 유선형 히터 조립체 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| (발명의 명칭: 전방 및 중간 데이지 체인식 파워 인입, 차폐 및 내수성 특징부를 갖춘 유선형 히터 조립체) |
| (발명의 명칭: 확장가능한 모듈 기능성을 가진 다수 히터 제어 시스템) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102712165B1 (ko) * | 2023-11-27 | 2024-09-30 | 주식회사 아토즈 | 복수의 히팅자켓의 불량을 모니터링하는 히팅자켓 모니터링장치 |
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