TWI771016B - 熱處理爐的加熱器單元 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示了熱處理爐的加熱器單元。該熱處理爐具有容納基板並對 基板進行加熱乾燥的腔室，而且所述腔室中安裝有多個加熱器單元，從而通過多個所述加熱器單元產生的熱對基板進行加熱或乾燥，其中，所述加熱器單元可包括：管道，其內置有通過電阻發熱的電熱絲並進行加熱；上部熱傳遞板與下部熱傳遞板，其布置於所述管道的上部和下部；以及多個套管部，其布置於所述上部熱傳遞板與所述下部熱傳遞板之間並保持所述上部熱傳遞板與所述下部熱傳遞板的間距，而且用於支撐所述上部熱傳遞板與所述下部熱傳遞板。

Description

熱處理爐的加熱器單元
本發明是關於在熱處理爐的腔室內部對玻璃基板進行熱處理時使基板面的溫度均勻性保持穩定的熱處理爐的加熱器單元。
最近，顯示器的市場是應用於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基板是下一代顯示器其中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。
在製造作為典型的平板顯示器的有機發光顯示裝置基板或LCD玻璃基板(以下稱之為'基板'或者'玻璃基板')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。LCD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。有關於此，韓國授權專利公報第10-1238560號及韓國公開專利公報第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。
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(公開日期2013年02月28日)。
專利文獻2. 韓國授權專利公報第10-0722154號(公開日期2007年05月28日)。
專利文獻3. 韓國公開專利公報第10-2013-0028322號(公開日期2013年03月19日)。
發明概要
本發明要解決的一技術問題是，提供一種在熱處理爐的腔室內部對基板進行熱處理時使基板面的溫度均勻性保持穩定的熱處理爐的加熱器單元。
本發明要解決的一技術問題是，提供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並能夠滿足基板製造工藝所需的高溫性能和溫度均勻性的熱處理爐的加熱器單元。
根據本發明，上述目的可通過熱處理爐的加熱器單元實現，熱處理爐具有容納基板並對基板進行加熱乾燥的腔室，而且所述腔室中安裝有多個加熱器單元，從而通過多個所述加熱器單元產生的熱對基板進行加熱或乾燥，所述加熱器單元包括：管道，其內置有通過電阻發熱的電熱絲並進行加熱；上部熱傳遞板與下部熱傳遞板，其布置於所述管道的上部和下部；以及多個套管部，其布置於所述上部熱傳遞板與所述下部熱傳遞板之間並保持所述上部熱傳遞板與所述下部熱傳遞板的間距，而且用於支撐所述上部熱傳遞板與所述下部熱傳遞板。
根據本發明的實施例，所述管道可以是具有中空結構的圓形。
根據本發明的實施例，所述管道的一端可安裝有通過與導電部接觸來供電的電源套筒，並且以所述電源套筒的布置位置為基準可布置有套筒放熱塊。根據本發明的實施例，所述套管部具有中空孔且包括基於所述下部熱傳遞板的開口孔來確定位置的套管，所述套管可通過支撐手段沿著所述開口孔安裝固定。根據本發明的實施例，所述支撐手段可包括：固定件，其從上部熱傳遞板向下部方向突出並沿著所述套管的中空孔進入，以位於在下部熱傳遞板上穿孔形成的開口孔的中心；以及止動螺母，其在下部熱傳遞板的底面支撐所述固定件。
根據本發明的實施例，在所述下部熱傳遞板的下部面和所述止動螺母的上部面之間可設置墊圈，以防止固定件的移動和變形。
本發明具有在熱處理爐的腔室內部對基板進行熱處理時使基板面的溫度均勻性保持穩定的效果。
此外，本發明具有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並能夠滿足基板製造工藝中所需的高溫性能和溫度均勻性的效果。
此外，本發明通過在加熱器單元的上部熱傳遞板與下部熱傳遞板之間夾設插入式套管部從而可控制上部熱傳遞板與下部熱傳遞板的熱變形或者因上部熱傳遞板與下部熱傳遞板上施加的衝擊而引起的位置變形在內的各種變形因素。
此外，本發明通過使組成加熱器單元的上部熱傳遞板與下部熱傳遞板保持一定間距從而滿足基板製造工藝所需的高溫性能和溫度均勻性。
100:熱處理爐
110:爐門
120:遮擋器
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:導電部
302:電熱絲
310:管道
311:電源套筒
312:套筒放熱塊
321:上部熱傳遞板
322:下部熱傳遞板
323:開口孔
330:套管部
331:套管
332:中空孔
340:固定件
341:止動螺母
342:墊圈
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是根據本發明一實施例的布置於熱處理爐上的加熱器單元的示例。
圖6是顯示根據本發明一實施例的布置於熱處理爐上的加熱器單元平面結 構的示例。
圖7是顯示根據本發明一實施例的加熱器單元的示例。
圖8是截取圖7的A部並具體顯示的示例。
圖9是說明根據本發明一實施例的加熱器單元的具體結構的示例。
圖10是說明根據本發明一實施例的加熱器單元套管結構的示例。
圖11是顯示根據本發明一實施例的加熱器單元套管的分解狀態的示例。
下面，對根據本發明的優選實施例的熱處理爐的加熱器單元進行說明。
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內安裝有由加熱體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連接的導電部301，所述框架具有用於支撐並托起腔室200的支托。所述 匯流條與加熱器單元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的發熱體的管道310的上下部設置有與其緊貼的上部熱傳遞板321、下部熱傳遞板322，從而在腔室內可有效地進行基板加熱工藝。
其中，起到熱處理爐100的發熱體作用的加熱器單元300可以是在管道(金屬保護管)內中置由電阻發熱的電熱絲302(發熱線)並且加入並填充作為絕緣粉末的氧化鎂(MgO)以使電熱絲302與管道310絕緣的加熱器。管道310可以作為礦物絕緣加熱器(Mineral Insulated Heater)而使用，這種情況下，具有可製作成細長狀的特徵。
另外，圖1和圖4中未說明的附圖標記為腔室200的內盒體210和外盒體220。另一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200冷卻至均勻溫度分布。又另一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供電的匯流條的導電部301以及供電部240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內安裝有由加熱體組成的加熱器單元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，組成加熱器的發熱體的上下部設置有與其緊貼的上/下部熱傳遞板321及322，從而可有效地進行基板加熱工藝。
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301，所述框架具有用於支撐並托起腔室200的支托，所述匯流條與加熱器的電熱絲連接以導通電流。
另外，為了去除腔室200內基板的熱處理工藝中基板上殘留的水分，熱處理爐100包括加熱器，而且為了提高產品的質量，需要具備更有效且高性能的工藝能力。
另外，為了通過縮短熱處理工藝時間來對更多的產品進行量產，設置於腔室200內部的加熱器單元300需要具有高性能的同時結構上應具有優異的耐久性。
但是，現有的熱處理爐的加熱器單元難以在高溫下仍不破壞絕緣地保持溫度均勻性，而且很難充分地滿足基板製造工藝中要求的高溫性能和溫度均勻性。
因此，本發明提供一種可以在熱處理爐100的腔室200內部使用且在高溫下仍不破壞絕緣地保持溫度均勻性並能夠滿足基板製造工藝中所需的高溫性能和溫度均勻性的熱處理爐100的加熱器單元300。
下面，參照圖5至圖11詳細說明根據本發明的熱處理爐100加熱器單元300的主要構件。
圖5是根據本發明一實施例的布置於熱處理爐上100的加熱器單元300的示例。圖6是顯示根據本發明一實施例的布置於熱處理爐100上的加熱 器單元300的平面結構的示例。圖7是顯示根據本發明一實施例的加熱器單元300的示例。圖8是截取圖7的A部並具體顯示的示例。圖9是說明根據本發明一實施例的加熱器單元300的具體結構的示例。
如圖5至圖9所示，根據本發明實施例的熱處理爐100的加熱器單元300可以在腔室200內布置多個，所述腔室200用於容納基板並對基板(未圖示)進行加熱乾燥。熱處理爐100可配置成通過加熱器單元300產生的熱對基板進行加熱或乾燥。
其次，加熱器單元300可由管道310組成，所述管道310中內置有由電阻發熱的電熱絲302並通過其進行加熱。
其中，起到發熱體作用的管道310可優選為具有中空結構的圓形管道310，其中內置有電熱絲302。為了具有高溫發熱性能、耐久性以及均勻分布的高溫發熱性能，如圖7及圖8所示，圓形管道310可優選保持一定間距且設置成彎曲狀。
如此，當採用圓形管道310時，可製成保持一定間距的同時具有非急劇彎曲的柔順彎曲狀的發熱體，從而能夠起到使溫度保持均勻的重要作用，並且使厚度變細的同時能夠減小基於厚度的彎曲度的局限性和間距。基於此，在作為熱處理爐的發熱體使用時，可具有能夠提高整體性能的益處。
此外，如圖9所示，加熱器單元300可包括上部熱傳遞板321、下部熱傳遞板322以及多個套管部330，所述上部熱傳遞板321、下部熱傳遞板322布置於管道310的上部和下部，所述多個套管部330布置於上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322之間並保持上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322之間的間距，而且用於支撐上部熱傳遞板321、下部熱傳遞板322。
此外，如圖8所示，加熱器單元300管道310的一端安裝有通過導電部301連接來供電的電源套筒311，而且以電源套筒311的布置位置為準，可 布置有套筒放熱塊312。
其中，電源套筒311引導導電部301的連接，而且可配置成阻斷管道310向外部輻射的熱損失。為此，以電源套筒311的布置位置為準，其周邊部安裝有套筒放熱塊312，通過其進行高溫放熱，從而可從過熱引起的導電部301損壞或火災危險中有效保護導電部301。
套筒放熱塊312可優選地選自耐高溫且放熱性能和電絕緣性優秀的鋁合金或者陶瓷材料。
圖10是說明根據本發明一實施例的加熱器單元300套管331結構的示例。圖11是顯示根據本發明一實施例的加熱器單元300套管331的分解狀態的示例。
此外，如圖9至圖11所示，加熱器單元300的套管部330具有中空孔332，並且可包括套管331，所述套管331基於下部熱傳遞板322的開口孔323確定位置。套管331可通過支撐手段沿著開口孔323安裝固定。
其中，套管331位於以管道310為基準的上部和下部且夾設在與其接觸的上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322之間，從而可以在高溫下不破壞絕緣地控制上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322的移動和變形並形成一定間距，進而使溫度均勻性保持一定。
例如，上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322將由管道310傳遞的熱最終輻射到熱處理爐100的腔室200內，此時如果上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322之間產生間距或熱應力變形等，則溫度均勻性會發生偏差。這會引起熱處理爐100中設定的熱輻射面積發生變形和熱平衡的急劇變化的問題。
根據熱處理爐100的腔室200內布置的加熱器單元300的溫度均勻性及溫度控制程度差異，基板的熱處理製造中對收率和性能產生直接或間接的影響。
根據本發明，以插入方式夾設在上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322之間的套管部330能夠有效地控制上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322的熱變形或者因上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322上施加的衝擊而引起的位置變形在內的各種變形因素，並使上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322保持一定間距，從而滿足基板製造工藝中所需的高溫性能和溫度均勻性。
為此，在上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322之間通過支撐手段可布置多個套管331，支撐手段可包括：固定件340，其從上部熱傳遞板321向下部方向突出並沿著套管331的中空孔332進入，以位於下部熱傳遞板322上穿孔形成的開口孔323的中心；以及止動螺母341，其在下部熱傳遞板322的底面支撐固定件340。
如圖10所示，套管部330可安裝於上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322之間，如圖11所示，套管331通過從上部熱傳遞板321向下部方向突出並沿著套管331的中空孔332進入的固定件340在下部熱傳遞板322上確定位置，並在上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322之間形成一定間距，該間距起到支撐上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322的作用，因此即使對上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322施加高熱仍能夠保持一定間距。
此外，如圖10所示，固定件340從上部熱傳遞板321突出並穿過套管331的中空孔332後，沿著下部熱傳遞板322的開口孔323插入，而且通過在下部熱傳遞板322的底面緊固止動螺母341從而以牢固的狀態進行支撐固定。其中，如果在下部熱傳遞板322的底面與止動螺母341的接觸面之間設置墊圈342，則可有效防止固定件340的移動和變形。
如此，根據本發明的熱處理爐100的加熱器單元300具有如下益處：可以在熱處理爐100的腔室200內部使用且在高溫下仍不破壞絕緣地保持溫度均勻性，並能夠滿足基板製造工藝中所需的高溫性能和溫度均勻性。
此外，通過在上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322之間夾設插入式套管部330，從而具有可控制上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322的熱變形或者因上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322上施加的衝擊而引起的位置變形在內的各種變形因素的益處。
此外，通過使上部熱傳遞板321與下部熱傳遞板322保持一定間距，從而具有能夠滿足基板製造工藝中所需的高溫性能和溫度均勻性的益處。
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。
300:加熱器單元
301:導電部
302:電熱絲
310:管道
311:電源套筒
312:套筒放熱塊
321:上部熱傳遞板
322:下部熱傳遞板
323:開口孔
330:套管部
331:套管
332:中空孔
340:固定件
341:止動螺母
342:墊圈

Claims (6)

  1. 一種熱處理爐的加熱器單元，該熱處理爐具有容納基板並對基板進行加熱乾燥的腔室，而且所述腔室中安裝有多個加熱器單元，從而通過多個所述加熱器單元產生的熱對基板進行加熱或乾燥，其中，所述加熱器單元包括：管道，其內置有通過電阻發熱的電熱絲並進行加熱；上部熱傳遞板與下部熱傳遞板，其平行布置於所述管道的上部和下部，並與所述管道接觸；以及多個套管部，其布置於所述管道的周圍，並夾設於所述上部熱傳遞板與所述下部熱傳遞板之間，以保持所述上部熱傳遞板與所述下部熱傳遞板的間距，而且用於支撐所述上部熱傳遞板與所述下部熱傳遞板。
  2. 如請求項1所述的熱處理爐的加熱器單元，其中，所述管道為具有中空結構的圓形。
  3. 如請求項1所述的熱處理爐的加熱器單元，其中，所述管道的一端安裝有通過與導電部接觸來供電的電源套筒，並且以所述電源套筒的布置位置為基準布置有套筒放熱塊。
  4. 如請求項1所述的熱處理爐的加熱器單元，其中，所述套管部具有中空孔且包括基於所述下部熱傳遞板的開口孔來確定位置的套管，所述套管通過支撐手段沿著所述開口孔安裝固定。
  5. 如請求項4所述的熱處理爐的加熱器單元，其中，所述支撐手段包括：固定件，其從上部熱傳遞板向下部方向突出並沿著所述套管的中空孔進入，以位於在下部熱傳遞板上穿孔形成的開口孔的中心；以及止動螺母，其在下部熱傳遞板的底面支撐所述固定件。
  6. 如請求項5所述的熱處理爐的加熱器單元，其中，在所述下部熱傳遞板的下部面和所述止動螺母的上部面之間設置墊圈，以防止固定件的移動和變形。
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