KR20030032277A

KR20030032277A - 블레이징 히터

Info

Publication number: KR20030032277A
Application number: KR1020010063975A
Authority: KR
Inventors: 정보신
Original assignee: 주식회사 신화이앤지
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2003-04-26

Abstract

본 발명에 따른 블레이징 히터는, 윗면에 긴 홈이 파여 있는 금속블록의 상기 홈을 따라 히터선을 삽입시킨 후에, 상기 히터선과 상기 홈 사이의 틈을 금속분말로 충진시키면서 또한 상기 금속블록의 윗면도 금속 분말로 덮은 다음에, 상기 금속블록의 윗면에 금속캡을 덮어서 상기 금속분말의 용융에 의하여 상기 금속블록과 상기 금속캡이 서로 접합되도록 상기 금속갭과 상기 금속블록을 열 압착하여 형성된 것임을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 종래와 달리 히터선과 금속블록 사이에 틈이 존재하지 않아 열전도가 효율적이면서도 균일하게 일어난다.

Description

블레이징 히터{Heater fabricated by blazing}

본 발명은 몰딩 히터(molding heater)에 관한 것으로 특히, 블레이징(blazing)에 의해 제조되는 블레이징 히터에 관한 것이다.

용접을 분류하는 방법은 여러 가지가 있는 데 일반적으로 융접(融接; fusion welding), 압접(壓接) 및 납땜(soldering, brazing) 등으로 분류한다.

융접(融接, fusion welding)은 접합하려는 두 금속재료 즉 모재(母材; basemetal)의 접합부를 가열하여 용융 또는 반용융상태로 하여 모재만으로 또는 모재와 용가재(溶加材; filler metal)를 융합하여 접합하는 방법이다.

압접(壓接, pressure welding)은 이음부를 가열하여 큰 소성변성을 주어 접합하는 방법으로 접합부분을 적당한 온도로 가열하거나 또는 냉간상태에서 압력을 주어 접합시키는 방법이다.

납접(brazing, soldering)은 모재을 용융하지 않고 모재보다도 용융점이 낮은 땜납(solder)을 용융 첨가하여 접합하는 방법이다. 땜납의 대부분은 합금으로 되어 있으나 단재금속도 사용된다. 땜납은 모재보다 용융점이 낮아야 하고, 표면 장력이 적어 모재 표면에 잘 퍼지며, 유동성이 좋아서 틈을 잘 메울 수 있는 것이어야 한다. 그 외에도 사용 목적에 따라 강인성, 내식성, 내마멸성, 전기전도도, 색채조화, 화학적 성질 등이 요구된다. 피접합물질은 저융점의 금속부터 3,000 ℃ 이상의 융점을 가진 금속, 비금속, 또는 반도체 등 여러 가지가 있으며, 땜납은 융점이 50∼1,400 ℃ 정도의 것이 사용되고 있다. 납땜은 땜납의 융점이 450 ℃ 이하일 때 이를 연납땜(soldering)이라 하고, 450 ℃ 이상일 때 경납땜(brazing)이라고 한다.

종래의 몰딩히터는 주로 융접에 의하여 제조되었다. 그러나, 이러한 방법으로 몰딩히터를 제조하게 되면 그 구조상 히터선과 금속블록간의 접촉이 치밀하게 이루어지지 않아 열 전도가 제대로 이루어지지 않는 단점이 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 히터를 설명하기 위한 개략도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 히터는 금속블록(10a), 금속캡(metal cap, 10b), 및 히터선(20)을 포함하여 이루어진다. 히터선(20)은 열선(20a)과, 열선(20a) 둘레를 감싸는 MgO(20b)와, MgO(20b) 둘레를 감싸는 금속(20c)으로 이루어진다.

히터의 제조방법을 간단히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 금속블록(10a)의 일면에 긴 홈을 파고 거기에 히터선(20)을 끼워넣는다. 그리고, 히터선(20)과 금속블록(10a)을 융접하여 서로 접합시킨다. 이어서, 금속캡(10b)을 덮어서 금속블록(10a)과 히터선(20)에 금속캡(10b)을 융접하여 마무리한다. 융접부위를 참조부호 w로 나타내었다.

상술한 종래의 몰딩히터는 융접을 아무리 잘 하더라도 히터선(20)과 금속블록(10a) 사이에 미세한 틈(H)이 존재한다. 따라서, 히터선(20)에서 발생하는 열이 금속블록(10a)에 제대로 전달되지 않는다. 또한, 몰딩히터가 열에 의하여 팽창과 수축을 반복함에 따라 융접부의 피로도가 가중되어 융접부에서 미세균열(micro-crack)이 발생하는 것도 개선되어야 할 문제점 중의 하나이다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 금속분말을 이용하여 히터선과 금속블록을 블레이징하여 히터선과 금속블록간의 미세한 틈을 없애므로써 상술한 종래의 문제점이 해결되도록 하는 블레이징 히터를 제공하는 데 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 히터를 설명하기 위한 개략도;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 블레이징 히터를 설명하기 위한 개략도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >

10a, 110a: 금속블록 10b, 110b: 금속캡

20, 120: 히터선 130: 금속분말

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 블레이징 히터는, 윗면에긴 홈이 파여 있는 금속블록의 상기 홈을 따라 히터선을 삽입시킨 후에, 상기 히터선과 상기 홈 사이의 틈을 금속분말로 충진시키면서 또한 상기 금속블록의 윗면도 금속 분말로 덮은 다음에, 상기 금속블록의 윗면에 금속캡을 덮어서 상기 금속분말의 용융에 의하여 상기 금속블록과 상기 금속캡이 서로 접합되도록 상기 금속갭과 상기 금속블록을 열 압착하여 형성된 것임을 특징으로 한다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 블레이징 히터는 종래와 마찬가지로 금속블록(110a), 금속캡(metal cap, 110b), 및 히터선(120)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 히터선(120)은 발열체인 열선(120a)과, 열선(120a)을 둘러싸는 세라믹(120b)과, 세라믹(120b)을 둘러싸는 금속(120c)으로 이루어진다. 세라믹(120b)으로는 MgO를 사용할 수가 있으며, 금속(120c)으로는 니켈, 스테인레스강, 또는 알루미늄 등을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 블레이징 히터의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 금속블록(110a)의 일면에 긴 홈을 파고 거기에 히터선(120)을 끼워넣는다. 그리고, 히터선(120)과 상기 홈 사이의 틈을 금속분말(130)로 충진시키면서 또한, 금속블록(110a)의 윗면도 금속분말(130)로 덮는다.

다음에, 금속블록(110a)의 윗면에 금속캡(110b)을 덮어서 금속캡(110b)과 금속블록(110a)을 열압착시킨다. 그러면, 금속분말(130)의 용융에 의하여 금속블록(110a), 금속캡(110b) 및 히터선(120)이 서로 접합된다. 이 결과물을 위아래로 뒤집은 것이 본 발명에 따른 블레이징 히터이다.

금속분말(130)로는 알루미늄 분말이 적합한데, 금속블록(110a)과 금속캡(110b)이 모두 알루미늄으로 이루어지는 경우에는 더욱 그러하다. 일반적으로, 알루미늄 분말은 규소(Si), 구리(Cu) 등을 미소량 포함한다.

금속분말(130)이 용융되어야 하므로 알루미늄 분말을 금속분말(130)로 사용할 경우에는 565 ~ 575℃ 의 온도범위 및 10,000 ~ 20,000 kg/m²의 압력범위에서 열 압착하는 것이 좋다. 금속분말(130)의 용융에 의하여 히터선(120), 금속블록(110a) 및 금속캡(110b)이 틈이 없게 접합되기 때문에 히터선(120)에서 발생하는 열이 외부로 잘 전도된다.

이러한, 블레이징 히터는 고효율의 히터가 요구되는 곳이라면 어디든지 사용할 수가 있다. 특히, 반도체소자 제조장치의 반응챔버 내에 설치되는 웨이퍼 지지대에 본 발명에 따른 블레이징 히터를 장착하면 매우 좋다. 왜냐하면 본 발명에 따른 블레이징 히터는 히터선(120)과 금속블록(110a)간의 틈이 없어서 열전도가 균일하게 이루어져 넓은 면적에 걸쳐 균일한 온도분포를 가질 수 있으므로 대구경의 웨이퍼 또는 복수개의 웨이퍼를 균일하게 가열하는 데 매우 적합하기 때문이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 금속분말(130)을 히터선(120)과 금속블록(110a) 사이의 틈 등에 충진시킨 후에 금속분말(130)이 용융되도록 열압착하여 히터선(120), 금속블록(110a) 및 금속캡(110b)을 접합시키는 것을 특징으로 한다. 따라서, 종래와 달리 히터선(120)과 금속블록(110a) 사이에 틈이 존재하지 않아 열전도가 효율적이면서도 균일하게 일어난다. 또한, 열피로에 의한 미세균열의 발생도 방지할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims

윗면에 긴 홈이 파여 있는 금속블록의 상기 홈을 따라 히터선을 삽입시킨 후에, 상기 히터선과 상기 홈 사이의 틈을 금속분말로 충진시키면서 또한 상기 금속블록의 윗면도 금속 분말로 덮은 다음에, 상기 금속블록의 윗면에 금속캡을 덮어서 상기 금속분말의 용융에 의하여 상기 금속블록과 상기 금속캡이 서로 접합되도록 상기 금속갭과 상기 금속블록을 열 압착하여 형성된 것임을 특징으로 하는 블레이징 히터.
제1항에 있어서, 상기 금속분말이 알루미늄 분말인 것을 특징으로 하는 블레이징 히터.
제2항에 있어서, 상기 열압착이 565 ~ 575 ℃ 의 온도범위 및 10,000 ~ 20,000 kg/m²의 압력범위에서 이루어져서 형성된 것임을 특징으로 하는 블레이징 히터.
제2항에 있어서, 상기 금속블록과 상기 금속캡이 모두 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 블레이징 히터.
제1항에 있어서, 상기 히터선이,

발열체인 열선과;

상기 열선을 둘러싸는 세라믹과;

상기 세라믹을 둘러싸는 금속; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 블레이징 히터.
제5항에 있어서, 상기 세라믹은 MgO이고, 상기 세라믹을 둘러싸는 금속은 니켈, 스테인레스강, 또는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 블레이징 히터.
반도체소자 제조장치의 반응챔버 내에 설치되며 상면에 웨이퍼가 안착되어지는 웨이퍼 지지대 내에 제1항의 블레이징형 히터를 설치하여 사용하는 것을 특징으로 하는 블레이징 히터 사용방법.