KR20140025382A

KR20140025382A - 건조기

Info

Publication number: KR20140025382A
Application number: KR1020137026728A
Authority: KR
Inventors: 한스 엘. 멜가르드; 다니엘 엠. 루프; 리차드 엘. 스티블레이
Original assignee: 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2014-03-04
Also published as: KR102038292B1; WO2012142351A1; EP2697584B1; EP2697584A1; CN103547874B; US20120260518A1; US9589817B2; CN103547874A

Abstract

건조기는 인클로져(enclosure)와 제1의 개구와 제2의 개구 사이에서 인클로져를 통해서 하나 이상의 부품을 운반하기 위한 운반장치를 포함한다. 건조기는 하나 이상의 가열 요소와 인클로져 내의 제1 및 제2의 덕트를 포함한다. 제1 및 제2의 덕트 각각은 하나 이상의 부품 쪽으로 공기를 배출하도록 구성된 복수의 개구를 포함한다. 인클로져의 내부와 유체 연통 상태에 있는 배기통(exhaust stack)은 인클로져의 내부로부터 유체를 추출하기 위한 배기 송풍기와 증발된 화합물을 산화시키기 위한 하나 이상의 가열 요소를 포함한다. 공급 송풍기와 배기 송풍기는 제1 및 제2의 개구를 통한 공기의 유입을 유발하도록 공조하여 작동한다. 건조기의 작동 방법이 또한 제공된다.

Description

건조기{DRYER}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 특허출원은 2011년 4월 15일자로 제출된 미국 가특허출원 일련번호 제 61/475,821호의 우선권을 주장하며, 상기 출원은 그 전체가 본 명세서에 참고로 병합되어있다.

본 발명은 건조기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 실리콘 웨이퍼용 건조기에 관한 것이다.

제조 중에, 반도체 웨이퍼 제조 중의 열경화(thermal curing), 강철과 같은 제품의 재료를 경화하기 위한 풀림(어닐링) 작업 등을 포함하는 다양한 이유로 인해 많은 제품들은 열처리를 거치게 된다. 종종 열처리 공정은 매우 높은 온도에서 이루어진다. 위에 배치된 부품들을 건조하기 위한 컨베이어를 포함하는 건조기가 다양한 산업계에서 널리 사용되고 있다.

이러한 적용의 일례로는 광전지(photovoltaic cell)용 실리콘 웨이퍼에 전도성 금속화 페이스트(conductive metalization paste)를 용융 또는 건조하기 위한 건조기가 포함된다. 이러한 건조기는 전형적으로 실리콘 웨이퍼를 컨베이어 상에서 IR(적외선) 히터를 포함하는 인클로져(enclosure)를 통과하여 운반하게 되는데, 이 건조기 인클로져에는 필요한 경우에, 미소량의 공정 공기(process air)가 도입되고 및/또는 이로부터 제거된다. 몇몇의 이러한 건조기에서는, 주위의 단열재를 통하여 또는 살포 튜브(sparge tube)에 의해서 소정의 공정 공기가 인클로져 안으로 도입된다. 휘발성 유기 화합물(VOC: volatile orgainic compound)이 페이스트로부터 증발함에 따라, 공기와 인클로져 내부로부터 증발된 화합물을 포함하는 유체의 혼합물은 인클로져의 입구 및/또는 출구에 있는 배기구(exhaust port)를 통하여 추출된다. 이와 같이, 공정 공기는 건조 공정에 기여하는 것이 아니라 단지 인클로져 내부로부터 증발된 화합물을 제거하는 매체(agent) 또는 수단으로 기능하게 된다.

어떤 건조기는 IR 히터를 사용하지 않고 재순환된 강제 공기(forced air)를 사용한다. 하지만, 공기는 일반적으로 저속(低速)으로 인클로져 안으로 도입되며 그에 따라 증발된 화합물을 제거하는데 충분하지 않다. 재순환된 공기가 사용되므로, 증발된 화합물의 농도는 결국 증발된 화합물의 추출이 불가능하게 되는 포화점에 도달하게 된다. 게다가, 증발된 화합물은 시스템의 덕트구조 및 다른 부품 내에서 응축되기 시작하며, 그에 따라 유지보수를 위한 잦은 셧다운(작동중지)을 요하게 된다.

건조기의 실시예에서, 제1 및 제2의 개구를 갖는 인클로져는 제1의 개구와 제2의 개구 사이에서 인클로져를 통해서 하나 이상의 부품을 운반하기 위한 운반장치를 포함한다. 건조기는 제1의 개구에 근접한 인클로져의 적어도 일부에 하나 이상의 가열 요소와, 인클로져 내의 제1 및 제2의 덕트를 포함한다. 제1 및 제2의 덕트 각각은 폐쇄 단부와, 입구, 및 하나 이상의 부품 쪽으로 공기를 배출하도록 구성된 복수의 개구를 포함한다. 제1 및 제2의 히터가 제1 및 제2의 덕트의 입구와 유체 연통 상태에 있는 공급 송풍기(blower)에 의해 제1 및 제2의 덕트에 공급되는 공기를 각각 가열한다. 인클로져의 내부와 유체 연통 상태에 있는 배기통(exhaust stack)은 인클로져의 내부로부터 유체를 추출하기 위한 배기 송풍기를 포함한다.

건조기의 몇몇 실시예에서, 복수의 개구는 운반장치 상의 하나 이상의 부품의 표면 위로 적어도 부분적으로 중첩되는 패턴으로 공기를 배출하도록 구성된다. 건조기의 소정 실시예에서, 인클로져의 내부는 적어도 운반장치 상의 하나 이상의 부품에 있는 하나 이상의 화합물 각각의 포화 온도 이상의 온도로 유지된다. 공급 및 배기 송풍기는 건조기의 몇몇 실시예에서 제1 및 제2의 개구를 통한 공기의 유입을 유발하기 위해 인클로져 내부에 부압(負壓)을 형성하도록 공조하여 작동하게 된다.

건조기의 실시예를 작동하는(또는 사용하는) 방법은 제1의 개구와 제2의 개구 사이에서 인클로져를 통하여 하나 이상의 부품을 운반하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 부품 상의 및/또는 그 내부의 하나 이상의 화합물은 가열 요소에 의해서 및/또는 하나 이상의 부품 쪽으로 제1 및 제2의 덕트에 있는 복수의 개구로부터 배출된 가열 공기에 의해 증발된다. 인클로져 내부로부터의 유체는 배기 송풍기에 의해 추출된다. 소정 실시예에서, 가열 요소와, 공급 및 배기 송풍기는 적어도 운반장치 상의 하나 이상의 부품 상의 및/또는 그 내부의 하나 이상의 화합물 각각의 포화 온도 이상의 온도로 인클로져의 내부를 유지하도록 작동된다. 공급 및 배기 송풍기는 몇몇 실시예에서 인클로져의 내부에 부압을 형성함으로써 제1 및 제2의 개구를 통한 공기의 유입을 유발하는데 도움이 되는 방식으로 작동된다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 증발된 화합물이 시스템의 덕트구조 및 다른 부품 내에 응축되지 않으며, 그에 따라 유지보수를 위한 잦은 셧다운(작동중지)이 회피되는 등의 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조기의 종방향 길이에 따른 절취도.
도 2는 도 1의 건조기의 내부에서 본 측면 횡단면도.
도 3은 도 1의 건조기의 내부에서 3-3 선에 따른 저면 횡단면도.
도 4는 도 1의 건조기의 측면도.
도 5는 도 1의 건조기의 단부 측면도.
도 6은 도 1의 건조기 내의 유체 유동 경로를 도시한 도면.
도 7은 도 1의 건조기의 실시예에서 복수의 개구를 통해 가열 공기를 공급하는 덕트의 부분 상세도.
도 8은 도 1의 건조기의 실시예에서 복수의 개구를 통해 가열 공기를 공급하는 덕트의 다른 부분 상세도.

본 명세서에 복수의 실시예가 개시되고 있으나, 당업자에게는 다른 실시예도 또한 자명할 것이다. 이하에는, 소정의 예시적이며 비한정적인 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명되며, 이들 도면에서 동일한 요소는 동일한 부재번호로 지칭된다. 본 발명을 여기에 기재된 어떠한 형태 또는 방식으로 제한하고자 하는 의도가 추호도 없으며, 이를 암시하거나 하지 않음을 분명히 이해해야 한다. 그래서, 모든 다른 형태의 실시예도 본 개시의 사상과, 범위 및 의도 내에 있다고 할 수 있다. 본 발명의 범위와 한계는 첨부된 특허청구범위 및 그 모든 동등물에 의해 규정된다.

예시된 바와 같이, 건조기(10)의 실시예는 각각 제1의 개구(16)와 제2의 개구(18) 사이에 이어진 이동 경로를 따라서 인클로져(12)를 통하여 하나 이상의 부품(도시하지 않음)을 운반하는 운반장치(14)를 갖는 터널형 인클로져(12)를 포함한다. 건조기(10)의 실시예는 본 명세서에서 인클로져(12)를 통과하여 운반되는 하나 이상의 부품에 대해 제1의 개구(16)가 입구(또는 출입구)가 되고 제2의 개구(18)가 출구(또는 유출구)가 되는 관점에서 기술된다. 인클로져(12)는 그 종방향 길이를 따라서 전체적으로 정사각형 횡단면을 갖는 것으로 도시되고 있으나, 건조기(10)의 소정 실시예에서는 인클로져(12)가 예를 들면, 직사각형, 원형, 삼각형 등의 횡단면을 갖는다. 인클로져(12)는 그 종방향 길이를 따라서 대체로 균일한 횡단면을 갖는 것으로 예시되고 있으나, 제1의 개구(16)와 제2의 개구(18) 사이에서 변하는 횡단면 및/또는 종횡비(aspect ratio)를 갖는 인클로져(12)를 포함하는 건조기(10)의 소정 실시예도 본 발명의 범위와 한계 내에 있다고 할 수 있다. 예를 들면, 인클로져(12)의 횡단면은 몇몇 실시예에서는 하나 이상의 기타 구간들의 횡단면과는 다른 하나 이상의 균일한 횡단면을 갖는 하나 이상의 구간을 포함한다. 건조기(10)의 소정의 다른 실시예에서는, 인클로져(10)의 횡단면이 제1의 개구(16)와 제2의 개구(18)의 사이에서 연속적으로 변한다. 요약하면, 인클로져(12)의 치수 또는 횡단면 면적은 제1의 개구(16)와 제2의 개구(18) 사이의 이동 경로를 따라서 균일할 수도 있고 또는 변할 수도 있다. 인클로져(12)와 운반장치(14)는 그 종방향 길이를 따라서 직선형인 것으로 예시되고 있으나, 항상 그러해야 하는 것은 아니다. 예를 들면, 인클로져(12)와 운반장치(14)는 건조기(10)의 몇몇 실시예에서 제1의 개구(16)와 제2의 개구(18)의 사이에 곡선형 경로를 갖는다. 건조기(10)의 예시된 실시예는 인클로져(10)의 외부 표면의 적어도 일부에 선택적인 단열재(20)를 포함한다.

건조기(10)의 몇몇 실시예는 제1의 개구(16)에 근접한 인클로져(12)의 적어도 일부 내에 위치된 하나 이상의 가열 요소(22)를 포함한다. 일반적으로, 가열 요소(22)는 운반장치(14) 상의 하나 이상의 부품을 제1의 개구(16)와 제2의 개구(18)의 사이에서 인클로져(12)를 통하여 운반되는 동안에 가열하도록 배치 및 구성된다. 이와 같이 가열 요소(22)의 배치에 따라, 하나 이상의 부품 쪽으로 향한 열(熱)은 하나 이상의 부품 내에 및/또는 그 표면에(예를 들면, 상부 및/또는 바닥 표면)에 있는 하나 이상의 화합물을 가열 및 증발시키는데, 예를 들면 광전지와 같은 실리콘 웨이퍼 상의 전도성 금속 페이스트를 증발시키게 된다.

몇몇 실시예에서, 가열 요소(22)는 IR(적외선) 히터이나; 다른 가열 형태(예를 들면, 직연소 버너 등)도 본 발명의 범위 및 한계 내에 있다고 할 수 있다. 가열 요소(22)는 운반장치(14)의 위와 아래 모두에 배치되는 것으로 예시되고 있으나, 항상 그러해야 하는 것은 아니다. 예를 들면, 건조기(10)의 몇몇 실시예에서, 가열 요소(22)는 운반장치(14)의 위와 아래 중 어느 한 곳에 배치된다. 도면에 도시된 것과는 다른 방식으로 배치된 가열 요소(22)를 포함하는 건조기(10)의 실시예도 본 발명의 범위와 한계 내에 있다고 할 수 있다. 예를 들면, 건조기(10)의 몇몇 실시예는 제1의 개구(16)와 제2의 개구(18) 사이에서 운반장치(14)의 전체 길이에 걸쳐서 그 위 및/또는 아래에 가열 요소(22)를 포함한다. 건조기(10)의 소정 실시예에서, 가열 요소(22)는 제1의 개구(16) 및/또는 제2의 개구(18)에 인접하지 않은 인클로져(12)의 구간 내에 배치된다. 가열 요소(22)는 건조기(10)의 몇몇 실시예에서 운반장치(14) 상의 하나 이상의 부품에 대해 소정 각도(예를 들면, 45°, 90° 등)로 배치된다. 건조기(10)의 몇몇 실시예에서, 가열 요소(22)는 인클로져(12) 내에서 운반장치(14)를 둘러싼다. 당업자에게 자명할 수 있는 하나 이상의 부품의 가열 및 하나 이상의 화합물의 증발을 위한 부가적인 및 다른 형태의 배치 및 구성도 본 발명의 범위와 한계 내에 있다고 할 수 있다.

가열 요소(22)에 더해서 또는 그 대신에, 건조기(10)의 실시예는 인클로져(12) 내부에 제1의 덕트(24)와 제2의 덕트(26)를 포함한다. 예시된 바와 같이, 제1의 덕트(24)와 제2의 덕트(26)는 각각 입구(28과 30)와 폐쇄 단부(32와 34)를 포함한다. 도 7과 도 8을 참조하여 아래에 설명되는 바와 같이, 제1의 덕트(24)와 제2의 덕트(26)는 몇몇 실시예에서 그 각각의 입구(28와 30)와 그 각각의 폐쇄 단부(32와 34) 사이의 적어도 일부에 (구멍으로 예시된) 복수의 개구(36)를 포함한다. 개구(36)는 제1 및 제2의 덕트(24와 26)에 공급된 공기를 인클로져(12)의 내부(38)로 배출하도록 배치 및 구성된 구멍 또는 슬릿(slit)일 수 있다.

일반적으로, 개구(36)로부터 배출되는 공기는 배출된 공기의 적어도 일부가 하나 이상의 부품 쪽으로 향하거나 또는 하나 이상의 부품의 바로 근처에서 적어도 부분적으로 중첩된 유동 패턴을 형성하도록 운반장치(14) 상의 하나 이상의 부품 쪽으로 향하게 된다. 도 3에 예시된 바와 같이, 제1 및 제2의 덕트(24와 26)는 건조기(10)의 몇몇 실시예에서 운반장치(14)의 대략적인 중심부의 위에서(또는 위쪽에서) 그 종방향 길이를 따라서 배치된다. 또한 도 3에 예시된 바와 같이, 개구(36)는 건조기(10)의 소정 실시예에서 운반장치(14)를 향하도록 배치된다. 이와 같이, 도 3은 배출된 공기가 제1의 개구(16)와 제2의 개구(18) 사이에서 인클로져(12)를 통과하여 운반장치(14)에 의해 운반되는 하나 이상의 부품 쪽으로 및/또는 그 상부 표면으로 향하는 실시예를 예시한다.

도 6에 예시된 바와 같이, 내부(38)로 배출된 공기는 일반적으로 유동 경로(40)를 따라서 유동한다. 하지만, 이러한 배치 및 구성이 항상 요구되는 것은 아니다. 예를 들면, 건조기(10)의 몇몇 실시예에서, 배출된 공기는 운반장치(14)의 아래로부터 하나 이상의 부품 쪽으로 향하게 된다. 건조기(10)의 소정의 다른 실시예에서, 배출된 공기는 하나 이상의 부품에 평행한 평면을 따라서 및/또는 하나 이상의 부품과 동일한 평면에 있는 유동 경로를 따라서 안내된다. 건조기(10)의 몇몇 실시예에서, 배출된 공기는 소정의 각도로 하나 이상의 부품 쪽으로 향하게 된다. 건조기(10)의 또 다른 실시예에서, 인클로져(12) 내에는 하나 이상의 추가적인 덕트가 제공될 수 있다. 전술한 기능을 제공하는데 적합한 다른 디자인도 당업자에게는 자명할 것이다. 모든 부가적인 및 다른 양태의 배치 및 구성도 본 발명의 범위와 한계 내에 있다고 할 수 있다.

건조기(10)의 몇몇 실시예에서, 입구(28와 30)는 인클로져(12)의 중심부에 근접하게 위치되고, 인클로져(12) 내의 제1 및 제2의 덕트(24와 26)는 각각의 폐쇄 단부(32와 34)가 제1 및 제2의 단부(16과 18)에 각각 근접하게 인클로져(12) 내에서 종료되도록 입구(28와 30)으로부터 이어진다. 건조기(10)의 소정 실시예에서는, 입구(28과 30)가 제1 및 제2의 개구(16과 18)에 각각 근접하게 위치되고, 인클로져(12) 내의 제1 및 제2의 덕트(24와 26)는 각각의 폐쇄 단부(32와 34)가 인클로져(12)의 중심부에 근접하게 인클로져(12) 내에서 종료되도록 입구(28와 30)로부터 이어진다. 제1 및 제2의 덕트(24와 26)는 건조기(10)의 몇몇 실시예에서 일체형(단일체) 공통 입구를 포함하는 대신에 개별 입구(28과 30)는 포함하지 않는다. 건조기(10)의 몇몇 실시예는 제1 및 제2의 덕트(24와 26) 중 어느 하나를 포함하지만 둘 다를 포함하지는 않는다, 즉 단일 덕트를 포함한다. 예를 들면, 건조기(10)의 소정 실시예는 제1의 개구(16)와 제2의 개구(18) 사이에서 인클로져(12) 내에서 대략적으로 그 전체 길이에 걸쳐 이어진 하나 이상의 연속적인 또는 잇따른 덕트를 포함하며, 각 덕트는 개구 중 어느 하나에 인접한 입구와 다른 하나의 개구에 인접한 폐쇄 단부를 포함한다. 건조기(10)는 소정 실시예에서 인클로져(12)의 구간 내에 하나 이상의 덕트를 포함하고, 각 덕트의 입구와 폐쇄 단부는 인클로져(12)의 제1 및 제2의 개구(16과 18) 및/또는 중심부 이외의 하나 이상의 위치에 있게 된다. 건조기(10)의 몇몇 실시예에서 하나 이상의 덕트는 인클로져(12)의 외부 표면 상에 있으며 개구(36)로부터 배출되는 공기는 인클로져(12)의 외부 표면에 있는 복수의 개구, 예를 들면 구멍, 슬릿 등을 통하여 내부(38)로 들어가게 된다. 당업자에게 자명할 수 있는 다른 또는 부가적인 덕트 구성도 본 발명의 범위와 한계 내에 있다고 할 수 있다.

건조기(10)의 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2의 덕트(24와 26) 중 어느 하나 또는 양자 모두는 원형 횡단면을 갖는 원형 덕트이다. 건조기(10)의 소정 실시예에서 하나 이상의 덕트는 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 상이한 형상의 조합 등인 하나 이상의 횡단면을 가질 수 있다. 제1 및 제2의 덕트(24와 26)는 그 종방향 길이를 따라서 대체로 균일한 횡단면을 갖는 것으로 도시되고 있으나, 항상 그러해야 하는 것은 아니다. 예를 들면 건조기(10)의 몇몇 실시예에서, 인클로져(12)의 내부(38)로 공기를 배출하는 하나 이상의 덕트는 하나 이상의 구간(sections)을 포함하며, 하나 이상의 구간의 횡단면은 균일할 수도 있거나 균일하지 않을 수도 있고 또는 소정의 그 조합일 수도 있는데, 예를 들면 어떤 구간은 제1의 횡단면을 갖고 기타 구간은 제1의 횡단면과는 제2의 횡단면을 가질 수 있다. 하나 이상의 덕트는 건조기(10)의 소정 실시예에서 그 종방향 길이를 따라서 연속적으로 변하는 횡단면을 갖는다.

전술한 기재에 더해서 또는 그 대신에, 제1 및 제2의 덕트(22와 24) 중 어느 하나 또는 양자 모두는 이들 덕트를 통한 공기 유동을 조절하기 위한 및/또는 개구(36)를 통해서 배출되는 공기의 유동을 조절하기 위한 하나 이상의 유동 제어 시스템, 예를 들면 댐퍼를 포함한다. 내부(38)로 및/또는 운반장치(14) 상의 하나 이상의 부품 쪽으로 공기를 배출하기 위한 다른 구성도 당업자에게는 자명할 것이다. 모든 부가적인 및 다른 배치 및 구성도 본 발명의 범위와 한계 내에 있다고 할 수 있다.

건조기(10)의 몇몇 실시예에서는, 공급 송풍기(42)에 의해 공기가 공급되며, 공급 송풍기(42)로부터의 공기의 적어도 일부는 그 각각의 입구(28과 30)를 통하여 유체 접속된 제1 및 제2의 덕트(24와 26)로 각각 들어가기 전에 제1 및 제2의 히터(44와 46)에 의해 먼저 가열된다. 건조기(10)는 제1 및 제2의 덕트(24와 26) 모두에 공기를 공급하는 하나의 공급 송풍기(42)를 포함하여 도시되고 있으나, 건조기(10)의 소정 실시예는 제1 및 제2의 덕트(24와 26) 각각의 하나 이상의 입구와 개별적인 유체 접속 상태에 있는 하나 이상의 공급 송풍기(42)를 포함할 수 있음이 자명하다. 이러한 실시예에서, 제1 및 제2의 히터(44와 46)는 제1 및 제2의 덕트(24와 26)에 공급되는 공기를 각각 가열한다. 또한, 건조기(10)는 제1 및 제2의 덕트(24와 26) 각각에 공급되는 공기를 가열하기 위한 제1 및 제2의 히터(44와 46)를 포함하는 것으로 도시되고 있으나, 건조기(10)의 몇몇 실시예는 제1 및 제2의 덕트(24와 26)에 가열 공기를 각각 공급하는 2개의 유동 경로로 분할되기 전에 공급 송풍기(42)을 빠져나가는 공기를 가열하는 하나의 히터를 포함할 수 있음이 자명할 것이다. 제1 및 제2의 덕트(24와 26)에 공급되는 가열 공기는 건조기(10)의 몇몇 실시예에서 복수의 히터에 의해 가열된다. 당업자에게 자명할 수 있는 하나 이상의 덕트에 공급되는 공기를 가열하기 위한 부가적인 및 다른 배치 및 구성도 본 발명의 범위와 한계 내에 있다고 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 운반장치(14) 상의 하나 이상의 부품은 그 내부에 및/또는 그 표면(예를 들면, 상부 및/또는 바닥 표면)에 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다. 건조기(10)의 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 부품이 인클로져(12)를 통하여 운반됨에 따라 가열 요소(22)로부터의 열 및/또는 개구(36)로부터 배출되는 가열 공기가 하나 이상의 화합물을 증발시키는데 사용된다. 인클로져(12)의 내부(38)로 확산된, 증발된 화합물은 유체 연통 상태에 있는 배기 송풍기(52)에 의해 인클로져(12)의 추출구(extraction port: 50)을 통하여 유동 경로(48)를 따라서 인클로져(12)의 내부(38)로부터 추출된다.

추출구(50)는 제1의 개구(16)와 제2의 개구(18)로부터 대략적으로 등거리 지점에서 건조기(10)의 상부 표면에 예시되고 있으나, 하나 이상의 다른 또는 부가적인 구성도 가능함이 자명할 것이다. 예를 들면, 추출구(50)는 건조기(10)의 몇몇 실시예에서 상부 표면에 배치되는 것에 더해서 또는 그 대신에 인클로져(12)의 측면 표면 중 어느 하나 또는 둘 모두에 및/또는 바닥 표면에 배치된다. 부가적으로 또는 그 대신에, 추출구(50)는 제1 및 제2의 개구(16와 18) 근처를 포함하여 인클로져(12)의 길이를 따라서 임의의 위치에 배치된다. 건조기(10)의 몇몇 실시예는 인클로져(12)의 길이를 따라서 하나 이상의 위치에서 내부(38)로부터 유체를 추출하는 하나 이상의 추출구(50)를 포함한다. 추출구(50)는 건조기(10)의 소정 실시예에서 인클로져(12)를 둘러싼다. 건조기(10)의 소정 실시예에서, 추출구(50)는 하나 이상의 유동 제어 시스템, 예를 들면 댐퍼를 포함한다. 또한, 건조기(10)의 소정 실시예는 2개 이상의 배기 송풍기(52)를 포함한다. 당업자에게 자명할 수 있는 부가적인 및 다른 배치 및 구성도 본 발명의 범위와 한계 내에 있다고 할 수 있다.

건조기(10)의 소정 실시예에서, 공급 송풍기(42)와 배기 송풍기(52)는 인클로져(12)의 내부(38)의 적어도 일부가 주변의 대기압보다 적어도 부분적으로 더 낮은 압력으로 유지되도록 하는 방식으로 작동된다. 이러한 압력차는 건조기(10)의 외부 환경 및/또는 인클로져(12)의 외부 환경으로부터의 공기가 제1 및 제2의 개구(16과 18)를 통하여 유동 경로(54)를 따라서 내부(38)로 유입될 수 있게 한다. 건조기(10)의 몇몇 실시예에서, 이러한 공기의 유입은 인클로져(12)로부터의 하나 이상의 증발된 화합물의 유출을 적어도 최소화하며, 몇몇 실시예에서는 이를 억제한다. 증발된 화합물의 응축을 적어도 최소화하고 그리고 몇몇 실시예에서는 억제하기 위해서 및 하나 이상의 화합물의 연속적인 증발을 촉진시키기 위해서, 내부(38)는 적어도 하나 이상의 화합물 각각의 포화 온도 이상의 온도로 유지된다. 배기 송풍기(52)에 의해 인클로져(12)로부터 추출된, 공기와 증발된 화합물의 혼합물을 포함하는 유체는 배기통(56)을 통한 유동 경로(48)로 향하게 된다.

배기통(56)은 건조기(10)의 몇몇 실시예에서 그 내부의 하나 이상의 가열 요소(58)와 단열재(60)를 포함한다. 배기통(56)의 적어도 일부에 이격된 관계로 둘러싸는 하우징(64)에 의해 배기통(56)의 외부 표면 둘레에 유동 통로(62)가 적어도 부분적으로 형성된다. 가열 요소(58)는 내부(38)로부터 추출된 유체를 적어도 하나 이상의 증발된 화합물 각각의 산화 온도 이상의 온도로 가열할 수 있다. 유동 경로(68)를 따라서 출구(66)에서 배기통(56)을 빠져나가는 가열 유체의 유동은 건조기(10)의 외부 환경 및/또는 인클로져(12)의 외부 환경으로부터의 공기가 유동 경로(70)를 따라서 유동 통로(62)로 유입될 수 있게 한다. 배기통(56)을 빠져나가는 가열 유체와 유동 통로(62)의 유동 경로(70)를 따라 유입된 공기의 혼합물은 유동 경로(74)를 따라서 포트(72)에서 건조기(10)를 빠져나간다.

도 7과 도 8은 각각 원형 덕트(102)와 직사각형(또는 정사각형) 덕트(202)의 부분 상세도를 예시한다. 이하에서는 달리 언급되지 않는 한, 원형 덕트(102)와 직사각형 덕트(202)는 이들 사이의 유사한 특징 및 부품을 기술할 때 통칭적으로 "하나 이상의 덕트" 또는 간단히 "덕트"라 지칭될 것이다. 하나 이상의 덕트, 즉 원형 덕트(102)와 직사각형 덕트(202)는 덕트의 내부와 외부 사이에 유체 연통을 제공하기 위해 각각의 벽(102/104)을 관통하는 개구(36)를 포함하는 것으로 예시되고 있다. 하나 이상의 공급 송풍기, 예를 들면 공급 송풍기(42)로부터의 공기는 그 입구, 예를 들면 입구(28/30)를 통하여 각 덕트로 들어가서는 개구(36)를 통하여 인클로져(12)의 내부(38)로 배출된다. 덕트로 들어가기 전에, 공기는 하나 이상의 히터, 예를 들면 제1 및 제2의 히터(44와 46)에 의해 가열될 수 있다. 도 3을 참조하여 앞에서 설명한 바와 같이, 덕트는 건조기(10)의 몇몇 실시예에서 운반장치(14)의 대략적인 중심부의 위에서(또는 위쪽에서) 그 종방향 길이를 따라서 배치된다. 또한, 도 3을 참조하여 앞에서 설명한 바와 같이, 개구(36)는 건조기(10)의 소정 실시예에서 개구(36)로부터 배출되는 공기가 운반장치(14) 상의 하나 이상의 부품 쪽으로 향하도록 운반장치(14)쪽으로(에 마주하도록) 향하게 된다.

몇몇 실시예에서, 하나 이상의 덕트의 개구(36)는 각 개구(36)가 그 2개의 가장 인접한 개구(36) 각각으로부터 α도의 각도 편차(angular offset)를 갖도록 선(108/208)을 중심으로 지그재그 패턴(106/206)으로 형성된 대체로 원형 또는 둥근 형상의 구멍이다. 하나 이상의 원형 덕트(102)를 포함하는 건조기(10)의 실시예에서, 개구(36)는 원형 횡단면을 갖는 둥근 구멍이다.

전술한 기재에서는 개구(36)가 그 형상이 대체로 둥근 또는 원형으로 기술되었으나, 항상 그러해야 하는 것은 아니다. 예를 들면, 몇몇 실시예에서 덕트{즉, 덕트(24, 26, 102, 202 등)}의 개구(36)는 직사각형, 삼각형, 정사각형, 타원형, 슬릿 등이다. 소정 실시예에서, 개구(36)는 서로 다른 형상들의 조합이다. 또한, 모든 개구(36)가 대체로 유사한 치수를 갖는 것으로 도시 및 기재되었으나, 건조기(10)의 몇몇 실시예는 일부 또는 모든 개구(36)가 유사한 또는 서로 다른 종횡비를 갖는 하나 이상의 덕트를 포함한다. 예를 들면, 건조기(10)의 몇몇 실시예는 개구(36)의 종횡비가 덕트의 종방향 길이를 따라서 변하는, 예를 들면 입구에 근접한 개구(36)의 직경이 폐쇄 단부에 근접한 개구(36)의 직경보다 더 작은 덕트를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 개구(36)는 덕트의 외측 및/또는 내측 표면에 대체로 수직하다. 개구(36)는 소정 실시예에서 덕트의 내측 및/또는 외측 표면에 대체로 수직하지 않다. 예를 들면, 개구(36)는 덕트의 내측 및/또는 외측 표면에 대해 하나 이상의 다른 각도로 형성된다.

도 3, 도 7, 및 도 8에 예시된 하나 이상의 덕트는 선(108/208)을 따라서 2개의 인접한 개구(36)의 사이에 선(108/208)으로부터 어긋난 단 하나의 개구(36)만을 도시하고 있으나, 항상 그러해야 하는 것은 아니다. 예를 들면, 건조기(10)의 몇몇 실시예에서, 덕트는 선(108/208)을 따라서 2개의 인접한 개구(36)의 사이에 선(108/208)으로부터 어긋난 2개 이상의 개구(36)를 갖는다. 건조기(10)의 소정 실시예에서, 하나 이상의 덕트는 도 3, 도 7, 및 도 8에 예시된 지그재그 패턴(106/206)과는 다른 하나 이상의 개구 패턴을 포함한다. 예를 들면, 일부 덕트에서 개구(36)는 사다리꼴 패턴을 갖는다.

일반적으로, 하나 이상의 덕트 및/또는 개구(36)는 공기가 하나 이상의 부품 쪽으로 또는 그 바로 근처로 배출되도록 구성된다. 개구(36)는 공기가 적어도 부분적으로 중첩되는 패턴으로 배출되도록 위치될 수 있다. 이와 같이, 건조기(10)의 몇몇 실시예에서, 공기가 향하는 하나 이상의 부품의 전체 표면 또는 하나 이상의 부품의 표면의 대부분은 배출된 공기의 적어도 일부와 맞닥뜨리게 된다.

건조기(10)의 몇몇 실시예에서, 인접한 개구들(36)은 서로에 대해 약 0° 내지 30° 범위, 즉 0°≤ α ≤ 30°의 각도 편차를 갖는다. 개구의 각도 편차는 건조기(10)의 예시적인 실시예에서 그 2개의 가장 인접한 개구(36) 각각에 대해 약 20°, 즉 α = 20°이다. 개구(36)는 건조기(10)의 소정 실시예에서 약 0.285 인치(약 7.239mm)의 직경을 갖는다. 개구들(36) 사이의 중심간(center-to-center 또는 on-center) 거리는 건조기(10)의 몇몇 실시예에서 약 0.0 내지 6.0 인치(15.24cm)의 범위이다. 건조기(10)의 예시적인 실시예에서, 중심간 거리는 약 3.0 인치(약 7.62cm)이다.

전술한 기재에 더해서 또는 그 대신에, 건조기(10)의 실시예는 하나 이상의 제어기, 복수의 센서, 운반장치(14)의 작동 매개변수를 제어하는 프로토콜을 포함하는 건조기(10)의 작동 수단 및 시스템, 가열 요소(22), 하나 또는 양자(兩者) 모두의 팬(42와 52), 하나 또는 양자 모두의 히터(44와 46), 및 유동 제어 시스템 등을 포함한다. 제어기에 의해 일반적으로 조절되는 이러한 작동 매개변수는 하나 이상의 On 및/또는 Off 상태, 운반장치(14)와 팬(42와 52)의 하나 이상의 속도, 하나 이상의 가열 요소(22)와 히터(44와 46)의 용량, 유동 제어 댐퍼 등을 포함한다. 건조기(10)의 몇몇 실시예에서, 제어기는 가열 요소(22) 및/또는 하나 또는 양자 모두의 히터(44와 46)의 "On"/"Off" 상태를 조절한다. 건조기(10)의 소정 실시예는 제어기와 작동 통신 상태에 있는 하나 이상의 SCR(silicon controlled rectifier: 실리콘 제어 정류소자)을 포함한다. 복수의 센서는 제어기와 작동 통신 상태에 있는 하나 이상의 온도 센서, VOC(휘발성 유기 화합물)용 센서와 같은 화합물 센서, 하나 이상의 압력 센서, 하나 이상의 유량 센서 등을 포함한다. 이와 같이, 제어기는 미리 설정된 레벨로 작동 상태를 유지시킴으로써 건조기(10)의 작동을 조절할 수 있다. 제어기는 건조기(10)의 몇몇 실시예에서 비례 제어기 또는 적분 제어기 또는 미분 제어기 혹은 이들의 임의의 조합이다.

작동시, 하나 이상의 부품, 예를 들면 금속화 페이스트를 그 위에 갖는 (광전지와 같은) 실리콘 웨이퍼가 제1의 개구(16)에서 운반장치(14)의 상부 표면에 배치되어서는 인클로져(12)를 통하여 운반된다. 운반장치(14)의 위와 아래에 배치된 가열 요소(22), 예를 들면 IR 히터가 하나 이상의 부품이 인클로져(12)를 통과하여 이동함에 따라 이를 가열한다. 가열 요소(22)와 함께 또는 그 대신에, 가열 공기가 덕트(24와 26)로 들어가서는, 개구(36)를 통하여 내부(38)로 배출 또는 방출되어 하나 이상의 부품을 가열한다. 하나 이상의 부품의 가열시에, 페이스트가 부품 상에서 건조됨에 따라 소정의 화확물질, 예를 들면 VOC가 금속화 페이스트로부터 증발 방출된다. 증발된 화합물과, 개구(36)를 통해서 배출된 가열 공기, 및 제1 및 제2의 개구(16과 18)를 통하여 유입되는 공기의 혼합물이 추출구(50)를 통하여 내부(38)로부터 추출된다. 내부(38)로부터 추출된 혼합물은 배기통(56) 내에서 가열 요소(58)에 의해 적어도 하나 이상의 증발된 화합물 각각의 산화 온도 이상의 온도로 가열된다. 건조기(10)의 실시예에서, 제어기는 미리 설정된 레벨로 작동 상태를 유지시킴으로써 하나 이상의 부품의 건조 작업 및 공정을 조절한다.

건조기(10)의 다양한 실시예에 대한 전술한 기재에 비추어, 다른 디자인, 배치, 구성, 추가, 변경 등이 당업자에게는 자명할 것이다. 예를 들면, 기재된 실시예는 특정 특징 및/또는 기능에 관한 것이나, 본 발명은 기재된 것과는 다른 특징 및/또는 기능의 조합을 갖는 실시예도 또한 포함한다고 할 수 있다. 모든 부가적인 및 다른 실시예도 첨부된 특허청구범위와 그 임의의 모든 변형예 및 동등물에 의해 규정되는 본 발명의 범위완 한계 내에 있다고 할 수 있다.

10: 건조기 12: 인클로져
14: 운반장치 16: 제1의 개구
18: 제2의 개구 20: 단열재
22: 가열 요소 24: 제1의 덕트
26: 제2의 덕트 28, 30: 입구
32, 34: 폐쇄 단부 36: 개구
38: (인클로져의) 내부 40: 유동 경로
42: 공급 송풍기 44: 제1의 히터
46: 제2의 히터 48: 유동 경로
50: 추출구 52: 배기 송풍기
54: 유동 경로 56: 배기통(exhaust stack)
58: 가열 요소 60: 단열재
62: 유동 통로 64: 하우징
66: 출구 68, 70, 74: 유동 경로
72: 포트 102: 원형 덕트
202: 직사각형 덕트 104, 204: 벽
106, 206: 지그재그 패턴 108, 208: 선

Claims

건조기로서,
제1의 개구와 제2의 개구를 포함하는 인클로져(enclosure)와,
제1의 개구와 제2의 개구 사이에서 인클로져를 통하여 하나 이상의 부품을 운반하는 운반장치와,
제1의 개구에 근접한 인클로져의 적어도 일부에 있는 하나 이상의 가열 요소와,
인클로져의 내부에 있는 제1 및 제2의 덕트로서, 폐쇄 단부와 입구를 각각 포함하는, 제1 및 제2의 덕트와,
제1 및 제2의 덕트 각각에 있는 복수의 개구로서, 하나 이상의 부품 쪽으로 공기를 배출하도록 구성된, 복수의 개구와,
제1 및 제2의 덕트의 입구와 유체 연통 상태에 있는 공급 송풍기(supply blower)와,
공급 송풍기에 의해 제1 및 제2의 덕트에 공급되는 공기를 각각 가열하는 제1 및 제2의 히터, 및
인클로져의 내부와 유체 연통 상태에 있는 배기통(exhaust stack)으로서, 인클로져로부터 유체를 추출하는 배기 송풍기를 포함하는, 배기통을
포함하는, 건조기.
제1항에 있어서, 복수의 개구는 운반장치 상의 하나 이상의 부품의 표면에 적어도 부분적으로 중첩되는 패턴으로 인접한 개구들로부터 공기를 배출하도록 구성되는, 건조기.
제2항에 있어서, (a) 하나 이상의 가열 요소와, (b) 공급 송풍기와, (c) 제1 및 제2의 히터, 및 (d) 배기 송풍기는 인클로져의 내부를 적어도 하나 이상의 화합물 각각의 포화 온도 이상의 온도로 유지하도록 공조(共助)하여 작동하는, 건조기.
제3항에 있어서, 추출된 유체를 적어도 하나 이상의 화합물 각각의 산화 온도 이상의 온도로 가열하는 제3의 히터를 포함하는, 건조기.
제4항에 있어서, 배기통을 둘러싸며 배기통과의 사이에 적어도 부분적으로 통로를 형성하는 하우징을 포함하며,
추출된 유체의 유동은 인클로져의 외부 둘레로부터 통로를 통한 공기의 유동을 유발하며,
배출된 공기의 유동은 추출된 유체와 통로를 통한 공기의 혼합물을 포함하는,
건조기.
제3항에 있어서, 공급 송풍기와 배기 송풍기는 제1 및 제2의 개구를 통한 공기의 유입을 유발하기 위해 인클로져의 내부에 부압(負壓)을 형성하도록 공조하여 작동하는, 건조기.
제3항에 있어서, 하나 이상의 가열 요소들 중 적어도 하나는 운반장치의 위에 배치되어 하나 이상의 부품을 위로부터 가열하도록 구성되는, 건조기.
제3항에 있어서, 하나 이상의 가열 요소들 증 적어도 하나는 운반장치의 아래에 배치되어 하나 이상의 부품을 아래로부터 가열하도록 구성되는, 건조기.
제2항에 있어서, 제1 및 제2의 덕트는 운반장치의 대략적인 중심부를 따라 종방향으로 배치되는, 건조기.
제2항에 있어서, 복수의 개구는 지그재그 패턴을 이루는, 건조기.
제1항에 있어서, 제1 및 제2의 덕트 각각의 폐쇄 단부는 제1 및 제2의 개구에 각각 근접하게 배치되는, 건조기.
제1항에 있어서, 제1 및 제2의 덕트 각각의 입구는 제1 및 제2의 개구로부터 대략적으로 등거리의 위치에 있는, 건조기.
제1항에 있어서, 추출되는 유체는 제1 및 제2의 개구로부터 대략적으로 등거리의 위치에서 추출되는, 건조기.
제1항에 있어서, 제어기와 작동 통신 상태에 있는 하나 이상의 센서를 포함하고,
제어기는:
인클로져 내부의 압력,
인클로져 내부의 온도,
공급 송풍기의 작동,
제1 및 제2의 덕트에 공급되는 공기의 유량,
복수의 개구로부터 배출되는 공기의 유량,
제1 및 제2의 히터의 작동,
제1 및 제2의 덕트에 공급되는 공기의 온도,
복수의 개구로부터 배출되는 공기의 온도,
배기 송풍기의 작동,
추출되는 유체의 유량,
배기통을 빠져나가는 추출된 유체의 온도,
하나 이상의 화합물 각각의 농도(concentration level),
하나 이상의 가열 요소, 및
운반장치의 속도
중 하나 이상을 조절하도록 구성되는, 건조기.
건조 방법으로서,
인클로져의 제1의 개구와 제2의 개구 사이에서 하나 이상의 부품을 운반하는 단계와,
제1의 개구에 근접한 인클로져의 적어도 일부에서 하나 이상의 가열 요소로 하나 이상의 부품을 가열하는 단계와,
인클로져 내에서 제1 및 제2의 덕트에 있는 복수의 개구를 통하여 하나 이상의 부품의 표면에 가열 공기를 배출하는 단계로서, 제1 및 제2의 덕트 각각은 가열 공기를 위한 입구와 폐쇄 단부를 포함하는, 상기 가열 공기를 배출하는 단계와,
하나 이상의 부품으로부터 하나 이상의 화합물 각각을 증발시키는 단계, 및
인클로져로부터 배기통 안으로 유체를 추출하는 단계를
포함하는, 건조 방법.
제15항에 있어서, 운반장치 상의 하나 이상의 부품의 상부 표면 위로 적어도 부분적으로 중첩되는 패턴으로 복수의 개구의 인접한 개구들로부터 가열 공기를 배출하는 단계를 포함하는, 건조 방법.
제15항에 있어서, 인클로져의 내부를 적어도 하나 이상의 증발된 화합물 각각의 포화 온도 이상의 온도로 유지시키는 단계를 포함하는, 건조 방법.
제15항에 있어서, 제1 및 제2의 개구를 통한 공기의 유입을 유발하기 위해 인클로져의 내부에 부압을 유지시키는 단계를 포함하는, 건조 방법.
제15항에 있어서, 추출된 유체 내의 하나 이상의 증발된 화합물 각각을 산화시키는 단계를 포함하는, 건조 방법.
제15항에 있어서, 인클로져와 배기통 중 어느 하나 또는 양자(兩者) 모두의 외부를 따라 공기의 유동을 유발시키는 단계를 포함하는, 건조 방법.