KR20180023987A - 세라믹스 부재 - Google Patents

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Abstract

세라믹스 부재의 온도의 국소적인 저하의 억제를 도모하는 것이 가능한 급전 로드를 구비한 세라믹스 부재를 제공한다.
세라믹스 부재(100)는 세라믹스 기체(10)와, 세라믹스 기체(10) 내에 위치하는 금속체(20)와, 금속체(20)에 길이방향의 선단부(31)가 전기적으로 접속된 도전성 재료로 이루어지는 급전 로드(30)를 구비한다. 급전 로드(30)는, 길이방향과 직교하는 단면에 있어서, 선단부(31)의 열전도율을 k1, 선단부(31)의 단면적을 A1이라 하고, 열전도율(k2) 및 단면적(A2)이 식 "k2·A2 ＜ k1·A1"의 관계를 만족하는 전열 억제부(33)를 선단부(31)와 연속하여 가진다.

Description

세라믹스 부재
본 발명은 세라믹스 부재, 특히 급전 로드(power feed rod)를 구비한 세라믹스 부재에 관한 것이다.
정전 척 및 RF 서셉터 등의 반도체 제조장치 등에서 이용되는 세라믹스 부재에는 그 내부에 매설되는 히터 또는 전극 등에 전압을 인가하기 위해서 급전 로드를 설치할 필요가 있다.
이러한 세라믹스 부재는 표면 상에 놓여지는 Si 웨이퍼의 온도를 균일하게 하는 것 등을 위해서 히터 또는 전극의 배치 등이 고안되어 있다.
종래의 급전 로드는 도전성이 뛰어난 금속으로 이루어지는 속이 꽉 찬 환봉 부재{이하 '중실 부재(中實 部材)'라고도 한다}이고, 세라믹스 부재 내에 매설된 히터 또는 전극을 구성하는 얇은 금속체의 하면에 납땜 등에 의해서 고정되어 있었다.
특허문헌 1에는, 샤프트가 접합된 세라믹스 부재(웨이퍼 유지체)에 있어서, 급전 로드(전극)를 통해서 열이 도피한 결과로서 세라믹스 부재의 표면에 생기는 온도 분포의 불균일을 억제하기 위해서, 샤프트 내에 있어서의 급전 로드의 열용량을 세라믹스 부재의 샤프트의 외주부 내에 상당하는 부분의 열용량의 10% 이하로 하는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 1 : 일본국 특허4111013호 공보
그러나, 급전 로드가 도전성 뿐만 아니라 전열성에도 뛰어난 금속으로 이루어지는 중실 부재이기 때문에, 세라믹스 부재의 열이 급전 로드를 통해서 도피하게 된다. 그렇기 때문에, 급전 로드의 상측에 위치하는 부분의 세라믹스 부재의 온도가 국소적으로 낮아지게 됨으로써, 세라믹스 부재의 표면 상에 놓여지는 Si 웨이퍼에 바람직하지 않은 온도의 불균일성이 생기고 있었다.
또, 상기 특허문헌 1에 기재된 세라믹스 부재에서는, 정상(定常) 상태에서는 일정한 온도 구배가 형성됨으로써, 급전 로드 전체로서의 열용량의 크기에 관계없이 열전도율 및 형상 등에 대응한 열류가 발생한다. 그렇기 때문에, 급전 로드의 직상 부분의 세라믹스 부재 표면의 온도 분포의 불균일은 그다지 억제되지 않는다.
따라서, 본 발명은 세라믹스 부재의 온도의 국소적인 저하의 억제를 도모하는 것이 가능한 급전 로드를 구비한 세라믹스 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 세라믹스 부재는 세라믹스 기체와, 상기 세라믹스 기체 내에 위치하는 금속체와, 상기 금속체에 길이방향의 선단부가 전기적으로 접속된 도전성 재료로 이루어지는 급전 로드를 구비하고, 상기 급전 로드는, 상기 길이방향과 직교하는 단면에 있어서, 후단부의 열전도율을 k1, 당해 후단부의 단면적을 A1이라 하고, 열전도율(k2) 및 단면적(A2)이 식 "k2·A2 ＜ k1·A1"의 관계를 만족하는 전열 억제부를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 상기 특허문헌 1에 기재된 바와 같이 급전 로드 전체에 걸쳐서 {열전도율(k)}×{단면적(A)}이 후단부에 있어서의 {열전도율(k1)}×{단면적(A1)}과 같은 경우에 비해서, 전열 억제부에 있어서 {열전도율(k2)}×{단면적(A2)}의 값이 작아지게 된다.
이것에 의해서, 세라믹스 기체에서 급전 로드를 통해서 도피하는 열이 적어지게 됨으로써, 급전 로드 상측의 국소 부분에 있어서 세라믹스 기체의 온도 저하의 억제를 도모하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 세라믹스 기체에 놓여지는 Si 웨이퍼 등의 국소적인 온도 저하의 억제를 도모하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 전열 억제부의 상기 선단부는 상기 급전 로드의 선단부에 위치하는 것이 바람직하다.
이 경우, 전열 억제부는 급전 로드의 선단에 위치하여 금속체에 접속되기 때문에, 세라믹스 기체에서 급전 로드를 통해서 도피하는 열이 더 적어지게 됨으로써, 급전 로드 상측의 국소 부분에 있어서 세라믹스 기체의 온도 저하의 억제를 한층 더 도모하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 전열 억제부는 밀폐된 중공부를 가지는 것이 바람직하다.
이 경우, 중공부 내의 공기는 외부와 연통되어 있지 않기 때문에, 이 공기에 의해서 열이 외부로 도피하는 것을 방지하는 것이 가능하다. 따라서, 세라믹스 기체에 놓여지는 Si 웨이퍼 등의 국소적인 온도 저하의 억제를 한층 더 도모하는 것이 가능하게 된다.
또한, 중공부 내의 기압은 0기압에 가까울수록 바람직하다. 이 경우, 진공 단열에 의해서 세라믹스 기체에 놓여지는 Si 웨이퍼 등의 국소적인 온도 저하의 억제를 더욱 더 도모하는 것이 가능하게 된다.
그러나, 중공부가 존재하면 중실 부재인 경우에 비해서 도전성이 뒤떨어진다.
따라서, 본 발명에 있어서, 상기 전열 억제부는 중공부를 가지며, 상기 중공부 내에 둘레 부분의 재질보다 열전도율이 낮은 열전도율을 가지는 재질로 이루어지는 부재가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 중공부에 배치된 부재에 의해서 열의 도피를 억제함과 아울러 도전성의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 세라믹스 부재의 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 세라믹스 부재의 전열 억제부의 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 세라믹스 부재의 전열 억제부의 정명도.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 세라믹스 부재의 전열 억제부의 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 세라믹스 부재의 전열 억제부의 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 세라믹스 부재의 전열 억제부의 단면도.
본 발명의 실시형태에 관한 세라믹스 부재(100)에 대해서 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 세라믹스 부재(100)는 세라믹스 기체(10), 금속체(20), 급전 로드(30) 및 샤프트(40)를 구비하고 있다.
본 실시형태에서의 세라믹스 부재(100)는, 금속체(20)가 전극으로서 기능하며, 이 전극에 급전 로드(30)를 통해서 전압이 인가됨으로써 발생하는 쿨롬력(Coulomb's force)에 의해서 기체(10)의 표면에 기판을 흡인하는 정전 척이다.
다만, 세라믹스 부재(100)는, 금속체(20)가 발열 저항체(히터)로서 기능하며, 이 히터에 급전 로드(30)를 통해서 전압이 인가됨으로써 발생하는 열에 의해서 세라믹스 기체(10)의 표면 상에 놓여지는 기판(A)을 가열하는 히터이어도 좋다.
또, 세라믹스 부재(100)는, 표면에 가까운 금속체(20)가 전극으로서 기능하고, 표면에서부터 먼 금속체(20)가 저항 발열체로서 기능하는 히터 기능을 가진 정전 척이어도 좋다. 이 경우, 양방의 금속체(20)에 접속된 급전 로드(30)가 후술하는 전열 억제부(33)를 가지는 것이어도 좋지만, 표면에 가까운 금속체(20)에 접속된 급전 로드(30)만이 전열 억제부(33)를 가지는 것이어도 좋다.
세라믹스 부재(100)는, 당해 세라믹스 부재(100)에 금속체(20)가 매설되어 있으며, 이 금속체(20)의 이면에 급전 로드(30)의 길이방향의 선단부(31)가 접속되어 있다. 그리고, 급전 로드(30)의 길이방향의 후단부(32)는 세라믹스 기체(10)의 이면으로부터 돌출된 구성으로 되어 있다. 급전 로드(30)의 길이방향의 후단부(32)는 도시하지 않은 외부 전원에 접속되어 있다.
또한, 세라믹스 기체(10)의 표면 상에 보호층 등이 형성되어 있어도 좋다. 또, 세라믹스 기체(10) 내에 냉각구조를 설치하여도 좋다.
세라믹스 기체(10)는 알루미나(Al2O3), 질화알루미늄(AlN) 또는 이트리아(Y2O3) 등의 세라믹스 소결체 등으로 이루어져 있다. 다만, 세라믹스 기체(10)는 정전 척 또는 히터의 기체의 재료로서 사용되는 소재로 이루어지는 것이면 좋다.
세라믹스 기체(10)는, 예를 들면 고순도(예를 들면 순도 99.9% 이상)의 질화알루미늄 분말, 필요에 따라서 이것에 적당량의 산화이트륨 분말 등의 소결 조제가 첨가된 혼합 원료 분말을 성형한 성형체를 핫 프레스 소결함으로써 형성된 세라믹스 소결체로 구성되어 있다.
그리고, 세라믹스 소결체의 사이에 금속체(20)를 끼우고서 핫 프레스함으로써, 메시 금속이나 금속박으로 이루어지는 금속체(20)를 세라믹스 기체(10) 내에 매립하였다. 다만, 매립 방법은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 금속체(20)의 재료가 되는 금속 분말을 상기 혼합 원료의 사이에 끼워넣고 전체를 핫 프레스하여도 좋다. 또, 세라믹스 소결체의 접합면에 오목부를 형성하여 금속체(20)를 매립하고, 그 후 세라믹스 소결체끼리를 접합재로 접합하여도 좋다.
금속체(20)는 텅스텐, 몰리브덴, 이것들의 합금, 백금, 티탄 등의 금속으로 이루어지며, 박판, 박막, 메시 형상, 선(線) 형상 등의 것이다.
세라믹스 기체(10)에는, 이면 측에 원기둥 형상의 구멍(11)이 금속체(20)의 이면에 도달하도록 연삭가공에 의해서 형성되어 있다.
급전 로드(30)는 티탄(Ti), 니켈(Ni) 등의 내열성, 내산성 및 도전성이 뛰어난 금속으로 형성되어 있다. 그리고, 급전 로드(30)의 길이방향의 선단부(31)는 그 선단면이 금속체(20)의 이면과 접촉한 상태로 고정되며, 이것들의 전기적인 접속에 의해서 급전이 도모되고, 급전 로드(30)의 선단면의 둘레에 있어서 기계적인 접속이 이루어진다.
그리고, 급전 로드(30){복수개의 급전 로드(30)가 존재하는 경우에는 그 모두}의 외측을 둘러싸도록, 예를 들면 원통 형상의 샤프트(40)가 세라믹스 기체(10)의 이면에 납땜 등에 의해서 고정되어 있다.
급전 로드(30)에는 그 길이방향의 일부에, 길이방향에 직교하는 단면에 있어서 후단부(32)의 {열전도율(k1)}×{단면적(A1)}에 비해서 {열전도율(k2)}×{단면적(A2)}이 작은 전열 억제부(33)를 가지고 있다.
여기서는, 급전 로드(30)는 전체적으로 가늘고 긴 원기둥 형상의 외관으로 형성되어 있다. 그리고, 급전 로드(30)는 모두 동일한 재질로 이루어지므로 모든 부분에서 열전도율(k)이 같지만, 여기서는 선단부(31)에 후단부(32)의 단면적(A1)보다 작은 단면적(A2)을 가지는 부분을 전열 억제부(33)로서 구비하고 있다.
예를 들면, 전열 억제부(33)는 원형관 형상으로 되어 있으며, 그 단면적(A2)이 후단부(32)의 단면적(A1)보다 중공 부분의 단면적만큼 작게 되어 있다. 또, 도 2에 나타낸 바와 같이, 전열 억제부(33)는 후단부(32)에 비해서 작은 직경을 가지는 원형 단면을 가지고 있어도 좋다.
원형관 형상의 전열 억제부(33)는 전체적으로 급전 로드(30)가 되는 원기둥 형상의 부재의 일부를 가공하여 형성한 것이어도 좋다. 또, 원형관 형상의 전열 억제부(33)가 원형관 형상의 부재로 이루어지고, 급전 로드(30)의 다른 부분을 구성하는 중실 부재와 납땜 등에 의해서 고정된 것이어도 좋다. 납땜재는 예를 들면 은납, 금납, 니켈납 등의 귀금속 납이고, 또 세라믹스 부재와 접합하는 경우에는 티탄, 지르코늄(Zr) 등의 활성 금속을 납땜재에 첨가하여도 좋다.
전열 억제부(33)가 급전 로드(30)의 선단부에 위치하는 경우에는, 특히 금속체(20)에 급전하기 위해서 요구되는 특성에 대응한 단면적(A2)을 확보할 필요가 있다. 예를 들면, 금속체(20)를 히터로서 사용할 경우, 이것에 급전하는 전류 용량에 맞춘 단면적(A2)을 확보할 필요가 있다.
전열 억제부(33)는 그 외에 후단부(32)의 단면적(A1)에 비해서 작은 단면적(A2)을 가지는 것이라면 그 형상은 한정되지 않는다. 예를 들면, 급전 로드(30)의 선단부(31), 후단부(32) 및 전열 억제부(33)의 단면은 타원형, 삼각형, 사각형 등의 다각형, 성형(星形) 등 오목부를 가지는 형상 등이어도 좋다.
또, 전열 억제부(33)는 후단부(32)와 비교해서 그 단면이 중공을 가지는 것 및 상사형(相似形)의 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 후단부(32)의 단면이 원형이고 전열 억제부(33)의 단면이 육각형인 것과 같이, 단면 형상이 비상사형이어도 좋다. 또, 전열 억제부(33)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 노치, 오목부, 측면에 연통하는 1개 또는 복수개의 구멍 또는 슬릿 등이 형성된 것이어도 좋다.
또, 전열 억제부(33)는 복수개 존재하여도 좋고, 각 전열 억제부(33) 및 1개의 전열 억제부(33)에 있어서 단면적(A2)이 상이하여도 좋다.
또한, 전열 억제부(33)는 그 단면적(A2)이 후단부(32)의 단면적(A1)과 같아도 좋고, 이 경우, 후단부(32)의 열전도율(k1)에 비해서 작은 열전도율(k2)을 가지는 재질로 구성되어도 좋다. 예를 들면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 전열 억제부(33)는 알루미나, 실리카(SiO2), 마그네시아(MgO) 등의 단열재(34)를 중공 부분에 매립한 것이어도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 급전 로드(30)를 상반분과 하반분으로 분할하고, 이것들의 오목부에 단열재(34)를 매립한 후에, 나사 결합, 접합 등에 의해서 접합하면 된다.
또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 급전 로드(30)의 선단에 후단부(32)의 열전도율(k1)에 비해서 작은 열전도율(k2)을 가지는 재질로 이루어지는 전열 억제부(33)를 납땜, 용접, 접착 등에 의해서 고정한 것이어도 좋다. 다만, 이 경우, 급전 로드(30)는 뛰어난 도전성을 가지는 것이 바람직하기 때문에, 전열 억제부(33)의 재질은 티탄, 니켈 등의 재질을 주성분으로 하는 것으로 이루어지는 것으로 할 필요가 있다.
또한, 물론 전열 억제부(33)의 열전도율(k2)이 후단부(32)의 열전도율(k1)보다 작고, 또한 전열 억제부(33)의 단면적(A2)이 후단부(32)의 단면적(A1)보다 작아도 좋다.
이상과 같은 전열 억제부(33)를 형성함으로써, 상기 특허문헌 1에 기재된 바와 같이 급전 로드(30) 전체에 걸쳐서 {열전도율(k)}×{단면적(A)}이 후단부(32)에 있어서의 {열전도율(k1)}×{단면적(A1)}과 같은 경우에 비해서, 전열 억제부(33)에 있어서 {열전도율(k2)}×{단면적(A2)}의 값이 작아지게 된다.
이것에 의해서, 세라믹스 기체(10)에서 급전 로드(30)를 통해서 도피하는 열이 적어지게 되어, 급전 로드(30) 상측의 국소 부분에 있어서의 세라믹스 기체(10)의 온도 저하의 억제를 도모하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 세라믹스 부재(100)에 놓여지는 Si 웨이퍼 등의 국소적인 온도 저하의 억제도 도모하는 것이 가능하게 된다.
그리고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전열 억제부(33)가 밀폐된 중공부를 가지는 경우, 중공부 내의 공기는 외부와 연통되어 있지 않기 때문에, 이 공기에 의해서 열이 외부로 도피하는 것을 방지하는 것이 가능하다. 따라서, 세라믹스 부재(100)에 놓여지는 Si 웨이퍼 등의 국소적인 온도 저하의 억제를 한층 더 도모하는 것이 가능하게 된다.
또한, 중공부 내의 기압은 0기압에 가까울수록 바람직하다. 이 경우, 진공 단열에 의해서 세라믹스 부재(100)에 놓여지는 Si 웨이퍼 등의 국소적인 온도 저하의 억제를 더욱 더 도모하는 것이 가능하게 된다. 중공 구조는 일반적인 진공로(眞空爐)에서 감압 하에서 2개의 금속 부재를 납땜 접합함으로써 제작할 수 있다.
그런데, 히터 전류는 승온시에 있어서는 대전류를 필요로 한다. 그러나, 중공부가 존재하면 중실 부재인 경우에 비해서 급전 로드(30)의 도전성이 뒤떨어진다. 따라서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 전열 억제부(33)가 중공부를 가지는 경우, 이 중공부 내에 둘레 부분의 재질보다 열전도율(k)이 낮은 열전도율을 가지는 재질로 이루어지는 단열재(34)를 배치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 중공부에 배치된 단열재(34)를 도전율이 뛰어난 재질로 이루어지는 것으로 함으로써, 열의 도피를 억제함과 아울러 도전성의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.
또한, 금속체(20)에 급전 로드(30)의 선단부(31)가 직접 접속되어 있는 경우에 대해서 설명하였으나, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 금속체(20)에 단자가 접속되어 있고, 이 단자에 급전 로드(30)의 선단부(31)가 접속되어 있는 것이어도 좋다. 이 경우, 단자와 급전 로드(30)의 선단부(31)는 나사 결합 등에 의해서 접합하면 되는데, 이 접합 방법에 한정하지 않고 예를 들면 나사 결합, 접합제 등에 의해서 접합하면 된다.
급전 로드(30)의 선단부(31)에 전열 억제부(33)가 구비되는 경우에 대해서 설명하였으나 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전열 억제부(33)는 급전 로드(30)의 선단부(31)와 후단부(32)의 사이의 중간부에 구비되어 있어도 좋다. 또한, 전열 억제부(33)는 복수이어도 좋다.
[실시예]
(참고예 1)
세라믹스 기체(10)의 원재료로서, 질화알루미늄 분말에 산화이트륨 분말을 3중량% 첨가하여 이루어지는 혼합 원료 분말을 준비하였다. 금속체(20)로서, 선경(線徑) 0.1㎜의 몰리브덴으로 이루어지는 와이어를 메시 사이즈(1인치당 와이어 개수)가 ＃50이며 평직으로 이루어지는 메시로 되어 있는 것을 준비하였다.
상기 혼합 원료 재료에 상기 금속체(20)를 매립하고, 이것을 성형한 성형체를 핫 프레스 소결하여 직경 296㎜, 두께 20㎜의 원반 형상의 세라믹스 소결체로 이루어지는 세라믹스 기체(10)를 제작하였다.
샤프트(40)로서, 외경 50㎜, 내경 42㎜, 길이 300㎜의 원통 형상이며 질화알루미늄 소결체로 이루어지는 것을 준비하였다. 다만, 이 샤프트(40)는 세라믹스 기체(10)와의 접합부인 플랜지부의 형상은 외경 70㎜, 내경 Ø42㎜, 플랜지부 두께 10㎜이었다.
급전 로드로서, 니켈로 이루어지며 외경 6.0㎜, 길이 350㎜의 원기둥 형상 부재의 것을 준비하였다.
그리고, 이 급전 로드의 선단면을 금속체(20)의 이면에 금, 동, 티탄으로 이루어지는 납땜재로 납땜하였다. 이것에 의해서 세라믹스 부재를 완성하였다.
니켈의 열전도율(k)은 88W/mK이기 때문에, 급전 로드의 {열전도율(k)}×{단면적(A)}은 2.5×10－3(Wm/K)이다.
세라믹스 부재를 진공 챔버에 배치하고, 세라믹스 기체(10)의 표면 온도가 500℃가 되도록 전력을 급전 로드를 통해서 공급하였다.
세라믹스 기체(10)의 상면의 상측에서 적외선 투과 뷰포트를 통해서 적외선 카메라로 히터의 표면 온도 분포를 측정하였다. 급전 로드 직상의 세라믹스 기체(10)의 표면에 둘레보다 온도가 낮은 영역에서 쿨 스폿(cool spot)이 관측되었다. 쿨 스폿의 온도는 둘레의 표면 온도에 비해서 3.0℃ 낮았다.
(참고예 2)
급전 로드의 재질을 티탄으로 한 것을 제외하고, 참고예 1과 모두 같게 하여 세라믹스 부재를 제작하였다.
티탄의 열전도율(k)은 16W/mK이기 때문에, 급전 로드의 {열전도율(k)}×{단면적(A)}은 4.5×10－4(Wm/K)이다.
참고예 1과 마찬가지로 세라믹스 기체(10)의 표면을 측정한 결과, 세라믹스 기체(10)의 표면에 쿨 스폿이 관측되었다. 쿨 스폿의 온도는 둘레의 표면 온도에 비해서 1.7℃ 낮았다.
(실시예 1)
급전 로드(30)로서, 니켈로 이루어지며 외경 6.0㎜, 길이 300㎜의 원기둥 형상 부재와 니켈로 이루어지며 외경 6.0㎜, 두께 0.4㎜, 길이 50㎜의 원형관 형상 부재를 외주면이 면일치되도록 금, 동, 티탄으로 이루어지는 납땜재로 납땜하여 고정하였다.
이 급전 로드(30)에 있어서, 원기둥 형상 부재로 이루어지는 부분이 후단부(32) 등의 전열 억제부(33) 이외의 부분을 구성하고, 원형관 형상 부재로 이루어지는 부분이 전열 억제부(33) 및 선단부(31)를 구성하고 있다.
그리고, 급전 로드(30)의 선단부(31)의 선단면을 금속체(20)의 이면에 금, 동, 티탄으로 이루어지는 납땜재로 납땜하였다. 이것에 의해서 세라믹스 부재(100)를 완성하였다.
니켈의 열전도율(k)은 88W/mK이기 때문에, 후단부(32) 등에 있어서의 {열전도율(k1)}×{단면적(A1)}은 2.5×10－3(Wm/K)이고, 전열 억제부(33)에 있어서 {열전도율(k2)}×{단면적(A2)}은 6.2×10－4(Wm/K)이다.
참고예 1과 마찬가지로 세라믹스 기체(10)의 표면을 측정한 결과, 세라믹스 기체(10)의 표면에 쿨 스폿이 관측되었다. 쿨 스폿의 온도는 둘레의 표면 온도에 비해서 1.5℃ 밖에 낮아지지 않았고, 실시예 1에 비해서 급전 로드(30)에 의한 쿨 스폿이 저감된 것을 알 수 있었다.
(실시예 2)
급전 로드(30)의 재질을 티탄으로 한 것을 제외하고, 실시예 1과 모두 같게 하였다.
티탄의 열전도율(k)은 16W/mK이기 때문에, 후단부(32) 등에 있어서의 {열전도율(k1)}×{단면적(A1)}은 4.5×10－4(Wm/K)이고, 전열 억제부(33)에 있어서 {열전도율(k2)}×{단면적(A2)}은 1.1×10－4(Wm/K)이다.
참고예 1과 마찬가지로 세라믹스 기체(10)의 표면을 측정한 결과, 세라믹스 기체(10)의 표면에 쿨 스폿이 관측되었다. 쿨 스폿의 온도는 둘레의 표면 온도에 비해서 0.5℃ 밖에 낮아지지 않았고, 실시예 2에 비해서 급전 로드(30)에 의한 쿨 스폿이 저감된 것을 알 수 있었다.
(실시예 3)
급전 로드(30)로서, 니켈로 이루어지며 외경 6.0㎜, 길이 300㎜의 원기둥 형상 부재와 니켈로 이루어지며 외경 1.5㎜, 길이 50㎜의 원기둥 형상 부재를 중심축이 일치하도록 금, 동, 티탄으로 이루어지는 납땜재로 납땜하여 고정하였다.
이 급전 로드(30)에 있어서, 굵은 원기둥 형상 부재로 이루어지는 부분이 후단부(32) 등의 전열 억제부(33) 이외의 부분을 구성하고, 가는 원기둥 형상 부재로 이루어지는 부분이 전열 억제부(33) 및 선단부(31)를 구성하고 있다.
그리고, 급전 로드(30)의 선단부(31)의 선단면을 금속체(20)의 이면에 금, 동, 티탄으로 이루어지는 납땜재로 납땜하였다.
니켈의 열전도율(k)은 88W/mK이기 때문에, 후단부(32) 등에 있어서의 {열전도율(k1)}×{단면적(A1)}은 2.5×10－3(Wm/K)이고, 전열 억제부(33)에 있어서 {열전도율(k2)}×{단면적(A2)}은 1.6×10－4(Wm/K)이다.
참고예 1과 마찬가지로 세라믹스 기체(10)의 표면을 측정한 결과, 세라믹스 기체(10)의 표면에 쿨 스폿이 관측되었다. 쿨 스팟의 온도는 둘레의 표면 온도에 비해서 0.8℃ 밖에 낮아지지 않았고, 실시예 1에 비해서 급전 로드(30)에 의한 쿨 스폿이 저감된 것을 알 수 있었다.
(실시예 4)
급전 로드(30)의 재질을 티탄으로 한 것을 제외하고, 실시예 3과 모두 같게 하였다.
티탄의 열전도율(k)은 16W/mK이기 때문에, 후단부(32) 등에 있어서의 {열전도율(k1)}×{단면적(A1)}은 4.5×10－4(Wm/K)이고, 전열 억제부(33)에 있어서 {열전도율(k2)}×{단면적(A2)}은 2.8×10－5(Wm/K)이다.
참고예 1과 마찬가지로 세라믹스 기체(10)의 표면을 측정한 결과, 세라믹스 기체(10)의 표면에 쿨 스폿이 관측되었다. 쿨 스폿의 온도는 둘레의 표면 온도에 비해서 0.4℃ 밖에 낮아지지 않았고, 실시예 2에 비해서 급전 로드(30)에 의한 쿨 스폿이 저감된 것을 알 수 있었다.
(실시예 5)
급전 로드(30)로서, 니켈로 이루어지며 외경 6.0㎜, 길이 300㎜의 원기둥 형상 부재와 니켈로 이루어지며 1변 1.5㎜, 길이 50㎜의 정사각 기둥 형상 부재를 중심축이 일치하도록 금, 동, 티탄으로 이루어지는 납땜재로 납땜하여 고정하였다.
이 급전 로드(30)에 있어서, 굵은 원기둥 형상 부재로 이루어지는 부분이 후단부(32) 등의 전열 억제부(33) 이외의 부분을 구성하고, 가는 원기둥 형상 부재로 이루어지는 부분이 전열 억제부(33) 및 선단부(31)를 구성하고 있다.
그리고, 급전 로드(30)의 선단부(31)의 선단면을 금속체(20)의 이면에 금, 동, 티탄으로 이루어지는 납땜재로 납땜하였다.
니켈의 열전도율(k)은 88W/mK이기 때문에, 후단부(32) 등에 있어서의 {열전도율(k1)}×{단면적(A1)}은 2.5×10－3(Wm/K)이고, 전열 억제부(33)에 있어서 {열전도율(k2)}×{(단면적(A2)}은 2.0×10－4(Wm/K)이다.
참고예 1과 마찬가지로 세라믹스 기체(10)의 표면을 측정한 결과, 세라믹스 기체(10)의 표면에 쿨 스폿이 관측되었다. 쿨 스폿의 온도는 둘레의 표면 온도에 비해서 1.2℃ 밖에 낮아지지 않았고, 실시예 1에 비해서 급전 로드(30)에 의한 쿨 스폿이 저감된 것을 알 수 있었다.
(실시예 6)
급전 로드(30)의 재질을 티탄으로 한 것을 제외하고, 실시예 3과 모두 같게 하였다.
티탄의 열전도율(k)은 16W/mK이기 때문에, 후단부(32) 등에 있어서의 {열전도율(k1)}×{단면적(A1)}은 4.5×10－4(Wm/K)이고, 전열 억제부(33)에 있어서 {열전도율(k2)}×{단면적(A2)}은 3.6×10－5(Wm/K)이다.
참고예 1과 마찬가지로 세라믹스 기체(10)의 표면을 측정한 결과, 세라믹스 기체(10)의 표면에 쿨 스폿이 관측되었다. 쿨 스폿의 온도는 둘레의 표면 온도에 비해서 0.4℃ 밖에 낮아지지 않았고, 실시예 2에 비해서 급전 로드(30)에 의한 쿨 스폿이 저감된 것을 알 수 있었다.
실시예 1∼6의 결과를 표 1에 정리하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
후
단
부		 재질 Ni Ti Ni Ti Ni Ti
직경(mm) 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
길이(mm) 300 300 300 300 300 300
K1×A1(Wm/K) 2.5×10-3 4.5×10-4 2.5×10-3 4.5×10-4 2.5×10-3 4.5×10-4

전
열
억
제
부		 형상 원형관
형상		 원형관
형상		 가는 원기둥
형상		 가는 원기둥
형상		 정사각
형상		 정사각
형상
재질 Ni Ti Ni Ti Ni Ti
직경(mm) 6.0 6.0 1.5 1.5 - -
길이(mm) 50 50 50 50 50 50
두께(mm) 0.4 0.4 - - - -
1변(mm) - - - - 1.5 1.5
K2×A2(Wm/K) 6.2×10-4 1.1×10-4 1.6×10-4 2.8×10-5 2.0×10-4 3.6×10-5
쿨 스폿
온도 저하(℃)		 1.5 0.5 0.8 0.4 1.2 0.4
10 : 세라믹스 기체 11 : 구멍　
20 : 금속체 30 : 급전 로드
31 : 선단부 32 : 후단부
33 : 전열 억제부 34 : 단열재
40 : 샤프트 100 : 세라믹스 부재

Claims (4)

  1. 세라믹스 기체와,
    상기 세라믹스 기체 내에 위치하는 금속체와,
    상기 금속체에 길이방향의 선단부가 전기적으로 접속된 도전성 재료로 이루어지는 급전 로드를 구비하고,
    상기 급전 로드는, 상기 길이방향과 직교하는 단면에 있어서, 후단부의 열전도율을 k1, 당해 후단부의 단면적을 A1이라 하고, 열전도율(k2) 및 단면적(A2)이 식 "k2·A2 ＜ k1·A1"의 관계를 만족하는 전열 억제부를 가지는 것을 특징으로 하는 세라믹스 부재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전열 억제부의 상기 선단부는 상기 급전 로드의 선단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 부재.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 전열 억제부는 밀폐된 중공부를 가지는 것을 특징으로 하는 세라믹스 부재.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 전열 억제부는 중공부를 가지며, 상기 중공부 내에 둘레 부분의 재질보다 열전도율이 낮은 열전도율을 가지는 재질로 이루어지는 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹스 부재.
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