TW202244445A - 熱處理爐的加熱器單元 - Google Patents

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Abstract

[課題]本發明揭示了熱處理爐的加熱器單元。[解決手段]本發明是關於一種熱處理爐的加熱器單元，可包括：套筒，其安裝在上板和下板的一端且用於引導加熱線向外部露出，所述上板和下板以夾層結構分別結合在上部側和下部側且中間夾設有發熱體；套筒固定塊，其位於所述套筒的上部側和下部側，分別安裝於一端部以提高上板和下板間的密封度，從而抑制因所述上板和下板相互間的摩擦產生顆粒；以及冷卻手段，其安裝於所述加熱器單元且使外部側的冷卻流體流動。

Description

熱處理爐的加熱器單元
本發明是關於一種熱處理爐的加熱器單元。更詳而言之，是關於一種通過提高加熱器單元的密封度來抑制熱處理爐腔室內產生顆粒，並提高冷卻時的冷卻速度的熱處理爐的加熱器單元。
最近，顯示器市場正應用於TV、手機、屏幕等各種影像裝置，由於技術的快速發展，推動產品性能升級的努力不斷地進行。有機發光顯示裝置及LCD（下面將稱為基板或者玻璃基板）基板是下一代顯示器之一且在各種產品領域中使用。組成顯示器裝置的玻璃基板是經熱處理製造而成，而且熱處理時為了滿足各個工藝要求的條件，只有阻斷外部氣體的影響且使向腔室外部釋放的熱最小化，才能夠避免性能下降並且降低產品不良率。此外，為了改善完成品的收率，熱處理時基板的面內偏差越小越好，因此需要一種高性能的熱處理爐，針對這種高性能的熱處理爐的研究正在持續進行。
在製造基板的過程中，溫度控制和溫度均勻性是確保優質的基板質量和收率所必不可少的。例如，在基於熱處理爐的基板製造工藝中，由於基板表面形成有機物層可能會包含一定量的水分，因此需要進行用於蒸發水分的乾燥工藝。玻璃基板製造工藝中，在基板表面上塗布感光膜之前先進行清洗過程，而在清洗過程之後執行用於去除水分的加熱乾燥工藝。如此，基板製造工藝的大部分都執行加熱及乾燥工藝，以此來製造基板。基板製造工藝中產生的水分可通過紫外線或放入包括加熱器（sheath heater）等發熱體的熱處理爐的腔室內經加熱乾燥後去除基板上殘留的水分。有關於此，韓國授權專利公報第10-1238560號及韓國揭示專利公報第10-2013-0028322號中已提出'LCD玻璃爐腔室'。但是，將加熱器作為發熱體的現有熱處理爐的發熱體布置方式，在滿足基板製造工藝所需的高溫性能和溫度均勻性方面存在局限性。因此，需要開發一種可以在熱處理爐的腔室內部使用且在高溫下仍不破壞絕緣地保持溫度均勻性的加熱器發熱體以及可滿足基板製造工藝中所需的高溫性能和溫度均勻性的全新的熱處理爐的加熱器。
另外，在通過熱處理爐對基板進行熱處理的過程中，為了提高製造基板的生產率，熱處理空間的清潔度管理十分重要，冷卻時需要能夠以更快的速度冷卻的結構。
例如，雖然需要提高加熱器的冷卻速度及適當地控制加熱器單元內產生的粉塵及異物等的顆粒（particle）向腔室內部飛散導致基板熱處理生產率下降，但是現有加熱器單元很難從結構上提高冷卻速度及控制熱處理工藝中發生的顆粒飛散。
即，在現有的加熱器單元中，發熱體（Ml Heater-micros heathed heater）發熱時發熱體和上下板發生膨脹，由於各自的材料溫度和熱膨脹係數不同，因此材料間發生摩擦產生大量的異物（顆粒）。
如此，如果異物通過上下板的縫隙向外部排出則熱處理基板的不良率上升，生產率下降，從而需要改進加熱器單元的結構。
此外，當基於熱處理爐內熱處理工藝需要冷卻工藝時，為了提高製造基板的生產率，需要提高冷卻速度，但是現有的加熱器單元在人為地提高或者控制冷卻速度的方面存在局限性。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1.韓國授權專利公報第10-1238560號（揭示日期2013年02月28日）
專利文獻2.韓國授權專利公報第10-0722154號（揭示日期2007年05月28日）
專利文獻3.韓國揭示專利公報第10-2013-0028322號（揭示日期2013年03月19日）
發明概要
發明欲解决之課題
本發明要解決的一技術問題在於，通過提高加熱器單元的密封度來抑制熱處理爐腔室內產生顆粒。
本發明要解決的一技術問題在於，通過使加熱器單元本身具有冷卻性能，從而提高冷卻時的冷卻速度。
解決課題之方法
根據本發明，上述目的可通過熱處理爐的加熱器單元實現，所述熱處理爐的加熱器單元包括：套筒，其安裝在上板和下板的一端且用於引導加熱線向外部露出，所述上板和下板中間夾設有發熱體且以夾層結構分別結合在上部側和下部側；套筒固定塊，其位於所述套筒的上部側和下部側，分別安裝於一端部以提高上板和下板間的密封度，從而抑制因所述上板和下板相互間的摩擦產生顆粒；以及冷卻手段，其安裝於所述加熱器單元且使外部側的冷卻流體流動。
根據本發明的實施例，為了最小化所述套筒與上板和下板間的縫隙，可將所述套筒的外形形成為圓筒狀，所述套筒固定塊為了使各套筒能夠緊貼地結合，用於結合套筒的對應位置上可加工有半圓形槽。
根據本發明的實施例，所述套筒固定塊可分為上部側套筒固定塊和下部側套筒固定塊，上部側套筒固定塊和下部側套筒固定塊在對應的位置上可具有半圓形槽以使各圓形套筒能夠緊貼地引導結合。
根據本發明的實施例，所述冷卻手段可由沿著所述下板的表面緊貼並使冷卻流體流動的冷卻管道構成。
根據本發明的實施例，所述冷卻管道能夠以在所述下板的下部另行安裝板的方式構成。
根據本發明的實施例，所述冷卻手段可進一步具有冷卻空氣流動孔，其形成於所述下板且使沿著冷卻管道流動的冷卻流體流動並接觸發熱體。
發明效果
本發明在通過熱處理爐對基板進行熱處理工藝中，可抑制由加熱器單元產生的顆粒飛散，從而可實現熱處理爐腔室內的清潔度管理，具有可製造高產率及高品質基板的效果。
又，本發明在通過熱處理爐對基板進行熱處理的工藝中，對需要進行冷卻的熱處理工藝，通過提高冷卻速度縮短冷卻所需時間，具有縮短熱處理工藝時間、提高製造基板的生產率的效果。
下面，對根據本發明的優選實施例的'熱處理爐100的加熱器單元300'進行說明。
圖1是顯示熱處理爐100的示例。圖2是顯示熱處理爐100正面的示例。圖3是俯視熱處理爐100的示例。圖4是顯示熱處理爐100一側面的示例。
圖1至圖4所示的附圖顯示熱處理爐100的整體結構，是包括腔室200的熱處理爐100的示例。
如圖1至圖4所示，為了將待熱處理基板放入腔室200內預置的各台或者將熱處理工藝結束的基板從腔室200搬出，熱處理爐100的前側可具有遮擋器部120，後側可具有爐門部110。
此外，熱處理爐100具有用於容納待加熱或者乾燥的基板的腔室200，腔室200內安裝有由發熱體310組成的多個加熱器單元300，從而可利用加熱器單元300產生的熱對基板進行加熱或者通過蒸發水分進行乾燥。
此外，熱處理爐100在腔室200的一側具有可供含工藝氣體的流體流入的供氣口，以及可供腔室內200流體排出的排氣口，並包括框架與多個匯流條301連接的導電部，所述框架具有用於支撐並托起腔室200的支托，所述匯流條301與加熱器單元300的電熱絲連接以導通電流。
此外，雖然根據配置會有所不同但是一般情況下，組成加熱器單元300的發熱體310的上下部設置有與其緊貼的加熱板311，從而在腔室200內可有效地進行基板加熱工藝。
另外，圖1和圖4中未說明的附圖標記是腔室200的內盒體210和外盒體220。而且未說明的附圖標記是冷卻外套230，其通過在腔室200內形成冷卻氣流並通過腔室200內部形成的冷卻氣流通道，將腔室冷卻至均勻溫度分布。未說明的附圖標記是使引線突出並通過引線向腔室200內供電的供電部240。
作為參考，如圖1和圖4所示的構成熱處理爐100的基本構件，例如，腔室200的結構與工藝氣體的供氣及排氣系統、包括向加熱器單元300供電的匯流條301的導電部以及供電部的構件與本發明沒有直接的關聯。此外，所述熱處理爐100的基本構件與本發明的主旨無關且為已知的構件，因此本發明將省略其說明。
如圖1至圖4所示，通常，為了將待熱處理基板放入腔室200內預置的各台或者將熱處理工藝結束的基板從腔室200搬出，熱處理爐100的前側可具有遮擋器120，後側可具有爐門110。
此外，熱處理爐100具有用於容納待加熱或者乾燥的基板的腔室200，腔室200內安裝有由發熱體310組成的加熱器單元300，從而可利用加熱器單元300產生的熱對基板進行加熱或者通過蒸發水分進行乾燥。
此外，雖然根據配置會有所不同但是一般情況下，在構成加熱器單元300的發熱體310的上下部緊貼地設置有上下板並進行加熱基板的工藝。
此外，熱處理爐100在腔室200的一側具有可供含工藝氣體的流體流入的供氣口以及可供腔室200內流體排出的排氣口，並包括框架和與多個匯流條連接的導電部，所述框架具有用於支撐並托起腔室200的支托，所述匯流條301與加熱器單元300的電熱絲連接以導通電流。
另外，為了通過熱處理爐100對基板進行熱處理，各工藝所要求的條件不同，為了在相同的時間內量產更多的樣品，需要能夠更快地提高溫度及冷卻的結構，且需要對熱處理空間進行清潔度管理。
例如，雖然需要提高加熱器的冷卻速度及適當地控制加熱器單元300內的粉塵及異物等顆粒（particle）向腔室200內部飛散，但是現有加熱器單元很難從結構上提高冷卻速度及控制熱處理工藝中發生的顆粒飛散。
即，在現有的加熱器單元中，發熱時發熱體和上下板發生膨脹，由於材料溫度和熱膨脹係數不同，因此材料間發生摩擦產生異物（顆粒）。
如果這些異物通過套筒及上下板的縫隙向外部排出則會在腔室內飛散流動，從而導致熱處理基板的不良率上升，生產率下降。
此外，當根據熱處理爐內的熱處理工藝需要進行冷卻工藝時，為了提高製造基板的生產率，需要提高冷卻速度，但是現有的加熱器單元很難人為地提高或者控制冷卻速度。
由此，為了實現熱處理爐100腔室200內的清潔度管理，本發明提出了具有以下結構的加熱器單元300，為了以密閉結構密封粉塵或異物等顆粒可從加熱器單元300的發熱體310的內部向外部飛散的相對薄弱的部分即套筒314及上板311和下板312之間的空間，將套筒314製成圓筒形狀，並通過能夠以密閉結構固定該套筒314的另行設置的上下部側套筒固定塊315進行加固，提高密封度，從而在熱處理工藝中能夠管理熱處理爐100腔室200內的清潔度。
此外，為了提高加熱器單元300的冷卻性能，本發明提出了具有以下結構的加熱器單元300，將冷卻管道直接形成於加熱器單元300上，在需要進行冷卻的基板熱處理工藝中通過提高冷卻速度實現縮短冷卻所需的時間，從而能夠縮短熱處理工藝時間且有助於增加製造基板的生產率。
根據本發明的熱處理爐100的加熱器電源連接裝置，其主要構件將參照圖5至圖9進行詳細說明。
圖5是布置於熱處理爐100的加熱器單元300的示例。圖6是顯示布置於熱處理爐100的加熱器單元300的平面結構的示例。
根據本發明一實施例的熱處理爐100的加熱器單元300如圖7至圖9所示，通過改變加熱器單元300的結構，可實現熱處理爐100腔室200內的清潔度管理、提高冷卻速度、縮短熱處理工藝時間、增加製造基板的生產率。
圖7是顯示根據本發明一實施例的熱處理爐100的加熱器單元300的示例。
圖8是顯示根據本發明一實施例的熱處理爐100的加熱器單元300主要部分的示例。
圖9作為圖7的A-A'線的截面圖，顯示根據本發明一實施例的熱處理爐100的加熱器單元300截面結構的示例。
如圖7至圖9所示，根據本發明一實施例的熱處理爐100的加熱器單元300包括套筒314，其安裝於上板311和下板312的一端且用於引導加熱線313向外部露出，所述上板311和下板312中間夾設有發熱體310且以夾層結構分別結合在上部側和下部側。
此外，可進一步包括套筒固定塊315，其位於所述套筒314的上部側和下部側，分別安裝於一端部以提高上板311和下板312間的密封度，能夠抑制因所述上311板和下板312相互間的摩擦產生顆粒。
此外，可進一步包括冷卻手段，其沿著加熱器單元300設置且使外部側的冷卻流體流動。
此外，如圖7至圖9所示，根據本發明一實施例的熱處理爐100的加熱器單元300，為了最小化套筒314與上板311和下板312間的縫隙，可將套筒314的外形形成為圓筒狀，套筒固定塊315為了使各套筒314能夠緊貼結合，可將用於結合套筒314的對應位置加工成半圓形槽316。
其中，圓筒形的套筒314及形成於套筒固定塊315的半圓形槽316可以是有利於以最小化套筒314與上板311和下板312間的縫隙且提高密封度的方式進行組裝的形狀。
此外，套筒固定塊315可分為上部側套筒固定塊317和下部側套筒固定塊318。即，上部側套筒固定塊317和下部側套筒固定塊318優選具有可分別分離並組裝的可分離結構，它們在對應的位置上可具有半圓形槽316以使圓形的套筒314能夠緊貼地引導結合。
其中，圓筒形的套筒314及在上部側套筒固定塊317和下部側套筒固定塊318的對應位置分別形成的半圓形槽316可以是有利於以最小化套筒314與上板311和下板312間的縫隙且提高密封度的方式進行組裝的形狀。
此外，根據本發明一實施例的形成於熱處理爐100的加熱器單元300的冷卻手段，可由沿著所述下板312的表面緊貼並使冷卻流體流動的冷卻管道320構成。
此外，構成冷卻手段的冷卻管道320能夠以在下板312的下部另外安裝板321的方式構成。
此外，如圖9所示，冷卻手段可進一步具有冷卻空氣流動孔312a，其形成於所述下板312且使沿著冷卻管道320流動的冷卻流體流動並接觸發熱體310。
如上所述，根據本發明的熱處理爐100的加熱器單元300，通過以密閉結構密封粉塵或異物等顆粒可從加熱器單元300的發熱體310的內部向外部飛散的相對薄弱的部分即套筒314及上板311和下板312之間的空間來製造加熱器單元300，從而可實現熱處理工藝中熱處理爐100腔室200內的清潔度管理，進而具有可製造高產率及高品質的基板的優點。
此外，本發明，通過在加熱器單元300形成冷卻管道320，在需要進行冷卻的基板熱處理工藝中可通過提高冷卻速度來縮短冷卻所需的時間，從而具有縮短熱處理工藝時間、增加製造基板的生產率的效果。
本發明雖然是參照附圖中圖示的一實施例進行說明的，但本發明並不限於這些實施例，在不脫離本發明主旨的範圍內可進行修改和變形，這些修改和變形屬於本發明的技術思想。
100:熱處理爐 110:爐門部 120:遮擋器部 200:腔室 210:內盒體 220:外盒體 230:冷卻外套 240:供電部 300:加熱器單元 301:匯流條 310:發熱體 311:上板 312:下板 312a:冷卻空氣流動孔 313:加熱線 314:套筒 315:套筒固定塊 316:半圓形槽 317:上部側套筒固定塊 318:下部側套筒固定塊 320:冷卻管道 321:板
圖1是顯示熱處理爐的示例。 圖2是顯示熱處理爐正面的示例。 圖3是俯視熱處理爐的示例。 圖4是顯示熱處理爐一側面的示例。 圖5是布置於熱處理爐上的加熱器單元的示例。 圖6是平面顯示布置在熱處理爐上的多個加熱器單元的布置結構的示例。 圖7是顯示根據本發明一實施例的熱處理爐的加熱器單元的示例。 圖8是顯示根據本發明一實施例的熱處理爐的加熱器單元的主要部分的示例。 圖9作為圖7的A-A'線截面圖，顯示根據本發明一實施例的熱處理爐的加熱器單元的截面結構的示例。
300:加熱器單元
311:上板
313:加熱線
314:套筒
315:套筒固定塊

Claims (5)

  1. 一種熱處理爐的加熱器單元，其包括： 套筒，其安裝在上板和下板的一端且用於引導加熱線向外部露出，所述上板和下板中間夾設有發熱體且以夾層結構分別結合在上部側和下部側； 套筒固定塊，其位於所述套筒的上部側和下部側，分別安裝於一端部以提高上板和下板間的密封度，從而抑制因所述上板和下板相互間的摩擦產生顆粒；以及 冷卻手段，其安裝於所述加熱器單元且使外部側的冷卻流體流動。
  2. 如請求項1所述之熱處理爐的加熱器單元，其中，為了最小化所述套筒與上板及下板間的縫隙，將所述套筒的外形形成為圓筒狀，所述套筒固定塊為了使各套筒能夠緊貼地結合，用於結合套筒的對應位置上加工有半圓形槽。
  3. 如請求項1所述之熱處理爐的加熱器單元，其中，所述套筒固定塊分為上部側套筒固定塊和下部側套筒固定塊，上部側套筒固定塊和下部側套筒固定塊在對應的位置上具有半圓形槽以使各圓形套筒能夠緊貼地引導結合。
  4. 如請求項1所述之熱處理爐的加熱器單元，其中，所述冷卻手段由沿著所述下板的表面緊貼並使冷卻流體流動的冷卻管道構成。
  5. 如請求項1所述之熱處理爐的加熱器單元，其中，所述冷卻手段進一步具有冷卻空氣流動孔，其形成於所述下板且使沿著冷卻管道流動的冷卻流體流動並接觸發熱體。
TW110122280A 2021-05-12 2021-06-18 熱處理爐的加熱器單元 TWI827943B (zh)

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