TWI820649B - 護套型加熱器及具有其之基板支撐裝置 - Google Patents

Abstract

提供可靠度經提升的護套型加熱器。或者，提供具有可靠度經提升之護套型加熱器的基板支撐裝置。本發明之護套型加熱器具備：第1金屬線，接續至第1金屬線之第1端部的第1端子，接續至第1端子並接續至第2金屬線的第1導電性可撓性部件，接續至第1金屬線之第2端部的第2端子，以及接續至第2端子並接續至第3金屬線的第2導電性可撓性部件，其中第1導電性可撓性部件與第2導電性可撓性部件鄰接配置。

Description

護套型加熱器及具有其之基板支撐裝置

本發明係關於護套型加熱器。或者，本發明係關於具有護套型加熱器的基板支撐裝置。

護套型加熱器係於金屬管狀之護套內保持發熱線、於金屬護套與發熱線之間隙填充熱傳導性高之絕緣材的加熱器。護套型加熱器因發熱體之表面為電性絕緣，故可直接加熱氣體、液體、金屬等。並且，護套型加熱器可布置成任意形狀，因其便利性而可使用於各式各樣的用途。是故，為可布置成因應多種需求之更為複雜的形狀，對於更為細徑之護套型加熱器的需求日漸升高。另一方面，護套型加熱器因對發熱線流通電力而加熱，故亦必須設法防止發熱線之短路或破損。

舉例而言，於專利文獻1記載一種護套型加熱器，就抑制發熱線之斷線的目的而言，其具備：金屬護套；配置成於金屬護套內擁有間隙、係為帶狀、配置成相對於金屬護套之軸向旋轉的發熱線；配置於間隙的絕緣材；以及配置於金屬護套之一端、與發熱線之兩端分別電性接續的接續端子。

並且，於專利文獻2記載一種護套型加熱器之引線接續端子，就緩和伴隨產生於護套與引線之接續部的熱應力之熱應變的目的而言，其中介具有彈性的接續用導體將護套型加熱器之發熱線之端部與引線之端部予以接續。

『專利文獻』 《專利文獻1》：日本專利公開第2018-181586號公報 《專利文獻2》：日本專利公開第2011-253691號公報

本發明之一實施型態以提供可靠度經提升的護套型加熱器為目的之一。並且，本發明之一實施型態以提供具有可靠度經提升之護套型加熱器的基板支撐裝置為目的之一。

根據本發明之一實施型態，提供一種護套型加熱器，其具備：第1金屬線，接續至第1金屬線之第1端部的第1端子，接續至第1端子並接續至第2金屬線的第1導電性可撓性部件，接續至第1金屬線之第2端部的第2端子，以及接續至第2端子並接續至第3金屬線的第2導電性可撓性部件，第1導電性可撓性部件與第2導電性可撓性部件鄰接配置。

第1導電性可撓性部件及第2導電性可撓性部件亦可選自金屬線圈、捻線及平編線。

護套型加熱器所具有之形狀具有彎折部，第1導電性可撓性部件與第2導電性可撓性部件配置於彎折部。

導電性可撓性部件亦可為金屬線圈，在彎折部中，第2金屬線圈之間距亦可大於第1金屬線圈之間距。

護套型加熱器亦可具有2處以上的彎折部。

護套型加熱器亦可更具備覆蓋前述第1金屬線、前述第1端子、前述第2金屬線、前述第1導電性可撓性部件、前述第2端子、前述第3金屬線及前述第2導電性可撓性部件的金屬護套，彎折部之曲率半徑亦可為金屬護套之直徑的2倍以上。

護套型加熱器亦可更具備填充於金屬護套的絕緣材粒子，絕緣材粒子亦可配置於第1導電性可撓性部件與第2導電性可撓性部件之間，第1導電性可撓性部件與第2導電性可撓性部件的距離亦可為0.14 mm以上。

並且，根據本發明之一實施型態，提供一種基板支撐裝置，其具備上述之任一種護套型加熱器。

根據本發明之一實施型態，可提供一種可靠度經提升的護套型加熱器。並且，根據本發明之一實施型態，可提供一種基板支撐裝置，其具有可靠度經提升之護套型加熱器。

以下參照圖式說明一實施型態相關之本發明之護套型加熱器及基板支撐裝置。此外，以下實施型態係本發明之護套型加熱器及基板支撐裝置之一例，本發明之護套型加熱器及基板支撐裝置並不受限於以下實施型態。

並且，圖式為使說明更為明確，相比於實際之態樣，針對各部分之幅寬、厚度、形狀等有示意表示的情形，但終究只係一例，並非限定本發明之解釋者。並且，在本說明書與各圖中，有時會對具備與已針對既有之圖說明者相同功能的要件標註相同的符號，省略重複的說明。

圖1係本發明之一實施型態相關之護套型加熱器100的示意圖。其具有自金屬護套101之一端拉出2條非發熱線111的結構。作為一例，護套型加熱器100在自非發熱線111側觀看之俯視圖上具有漩渦形的配置，但並非受限於此者。並且，護套型加熱器100具有至少1個彎折部。或者，護套型加熱器100亦可具有2個以上的彎折部。在圖1中，繪示了護套型加熱器100具有彎折部191與彎折部193之例，但不受限於此，亦可具有3個以上的彎折部。

圖2係繪示本發明之一實施型態相關之護套型加熱器100之剖面結構的示意圖。此外，在圖2中，繪示護套型加熱器100配置成直線狀的結構。護套型加熱器100具備：發熱線（亦稱為第1金屬線）121、接續至發熱線121之一端的第1端子115a、接續至第1端子115a並接續至第1非發熱線（亦稱為第2金屬線）111a的第1導電性可撓性部件113a。並且，護套型加熱器100具備：接續至發熱線121之另一端的第2端子115b、接續至第2端子115b並接續至第2非發熱線（亦稱為第3金屬線）111b的第2導電性可撓性部件113b。在護套型加熱器100中，第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b鄰接配置。並且，第1端子115a與第2端子115b鄰接配置。第1非發熱線111a與第2非發熱線111b鄰接配置。

在圖2中，一點鏈線繪示通過發熱線121、第1端子115a、第1導電性可撓性部件113a及第1非發熱線111a之中心的線，以及通過發熱線121、第2端子115b、第2導電性可撓性部件113b及第2非發熱線111b之中心的線。發熱線121具有在護套型加熱器100之末端部折返的配置。第1端子115a係用以接續發熱線121與第1非發熱線111a的端子，但在本實施型態中，中介第1導電性可撓性部件113a來接續第1端子115a與第1非發熱線111a。並且，第2端子115b係用以接續發熱線121與第2非發熱線111b的端子，但在本實施型態中，中介第2導電性可撓性部件113b來接續第2端子115b與第2非發熱線111b。第1非發熱線111a、第1導電性可撓性部件113a、第1端子115a、發熱線121、第2端子115b、第2導電性可撓性部件113b及第2非發熱線111b係電性接續。

在護套型加熱器100中，金屬護套101覆蓋發熱線121、第1端子115a、第1導電性可撓性部件113a、第1非發熱線111a、第2端子115b、第2導電性可撓性部件113b及第2非發熱線111b。並且，於金屬護套101填充有絕緣材粒子131。於在護套型加熱器100之末端部折返的發熱線121之間、於第1端子115a與第2端子115b之間、於第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b之間、於第1非發熱線111a與第2非發熱線111b之間，設置有絕緣材粒子131。再者，金屬護套101於發熱線121、第1端子115a、第1導電性可撓性部件113a、第1非發熱線111a、第2端子115b、第2導電性可撓性部件113b及第2非發熱線111b與金屬護套101之間，亦配置有絕緣材粒子131。

在一實施型態中，可使用選自氧化鎂粒子、氧化鋁粒子、氮化硼粒子、氮化矽粒子、氮化鋁粒子及氮化鋁系陶瓷粒子的一種粒子作為絕緣材粒子131。在一實施型態中，以使用氧化鎂粒子作為絕緣材粒子131為佳。

在一實施型態中，發熱線121可使用會藉由通電而產生焦耳熱的導電體。具體而言，可包含選自鎢、鉭、鉬、鉑、鎳、鉻、鈷及鋯的金屬。金屬亦可為包含此等金屬的合金，例如亦可為鎳與鉻的合金、包含鎳、鉻及鈷的合金或鋯合金。在圖2中，將線狀之導電體做成線圈狀之結構來示例發熱線121，但不受限於此，亦可將帶狀之導電體做成線圈狀之結構。

在一實施型態中，第1端子115a、第1導電性可撓性部件113a、第1非發熱線111a、第2端子115b、第2導電性可撓性部件113b及第2非發熱線111b構成非發熱區域。對於配置於非發熱區域之此等部件，可使用不會藉由通電而產生焦耳熱或難以產生焦耳熱的導電體。在一實施型態中，對於配置於非發熱區域之此等部件，可使用選自純鐵、鑄鐵、鐵合金、純鎳、鎳合金、純銅及銅合金的金屬。在圖2中，繪示了將線狀導電體做成線圈狀之結構的金屬線圈之例作為第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b，但導電性可撓性部件並非受限於此者。對於第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b，可使用有伸縮性之導電性線材。舉例而言，作為第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b，可使用將帶狀導電體做成線圈狀之結構的金屬線圈，亦可使用捻線或平編線。

金屬護套101係用以保護發熱線121的蓋體，且係用以將發熱線121所產生之熱能高效傳往被加熱物的部件。發熱線121之熱傳導率以200 W／mK以上為佳。在一實施型態中，對於金屬護套101可使用純鋁、鋁合金、不鏽鋼、純鎳、鎳合金、純銅、銅合金、純鈦、鈦合金及陶瓷。

圖3繪示彎折部191之移轉剖面圖。第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b配置於彎折部191。圖雖未繪示，但第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b亦配置於彎折部193。在圖3中，一點鏈線繪示護套型加熱器100之中心線。在彎折部191中，第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b鄰接配置，但比較彎折部191與非彎折部，第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b的距離不會大幅變化，以幾乎不變化為佳。

如同本實施型態，在具有在金屬護套內將發熱線折彎、將接續至發熱線之2條非發熱線拉出之所謂2芯結構的以往之護套型加熱器中，對護套型加熱器加以彎曲時，使用於非發熱線之鎳棒不會沿軸向伸縮，故因彎曲之內側與外側的路徑差，導致外側的非發熱線受到拉伸，企圖向彎曲之內側移動的力會有所作用。藉此，發熱線彼此或非發熱線彼此會接近，而成為短路或破損的原因。

在本實施型態之護套型加熱器100中，配置於非發熱區域之第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b在彎折部191或彎折部193中彎折時，會沿護套型加熱器100之中心線方向或配置第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b的軸向伸縮。是故，在第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b係金屬線圈的情況下，在彎折部191中，第2金屬線圈113b之間距P2變得大於第1金屬線圈113a之間距P1。

在本實施型態之護套型加熱器100中，即使位於彎折部191之外側的第2導電性可撓性部件113b受到拉伸，因第2導電性可撓性部件113b伸展，會抑制企圖向彎折部之內側移動的力，故在使護套型加熱器100彎折時，可抑制經折返之發熱線121彼此的接近、第1端子115a與第2端子115b的接近、第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b的接近及／或第1非發熱線111a與第2非發熱線111b的接近。藉此，可確保經折返之發熱線121彼此、第1端子115a與第2端子115b、第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b及／或第1非發熱線111a與第2非發熱線111b之穩定的絕緣距離，故可防止在護套型加熱器100中之短路。

是故，在一實施型態中，護套型加熱器100可將第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b的距離做成0.14 mm以上。在使用選自氧化鎂粒子、氧化鋁粒子、氮化硼粒子、氮化矽粒子、氮化鋁粒子及氮化鋁系陶瓷粒子之一種粒子作為絕緣材粒子131的本實施型態之護套型加熱器100中，藉由將第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b的距離做成0.14 mm以上，將經折返之發熱線121彼此、第1端子115a與第2端子115b及第1非發熱線111a與第2非發熱線111b的距離維持於0.14 mm以上，可在208 V之交流額定電壓下防止由短路所致之斷線。

在一實施型態中，第1導電性可撓性部件113a、第2導電性可撓性部件113b及發熱線121之外徑，以做成4.2 mm以下為佳。

並且，在一實施型態中，發熱線121、第1端子115a、第1導電性可撓性部件113a、第1非發熱線111a、第2端子115b、第2導電性可撓性部件113b及第2非發熱線111b與金屬護套101之內徑的最短絕緣距離，在將施加500 VAC～1500 VAC時之漏電流定為1 mA以下時，可做成0.33 mm～0.99 mm。是故，在本實施型態中，可將金屬護套101之外徑⌀做成3 mm～10 mm。

並且，在一實施型態中，護套型加熱器100可將彎折部191或彎折部193之曲率半徑R做成金屬護套101之直徑的2倍以上。亦即，即使彎折部191或彎折部193以成為金屬護套101之直徑之2倍之曲率半徑R的方式彎折，仍可藉由第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b之伸縮性來確保穩定的絕緣距離，故可防止護套型加熱器100中之短路。

第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b，尤其藉由應用於自於後所述之基板支撐裝置之加熱板面垂直豎起或在面內急遽折返的範圍，可獲得本申請的效果。並且，使護套型加熱器100彎折時，可抑制經折返之發熱線121彼此、第1端子115a與第2端子115b、第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b及／或第1非發熱線111a與第2非發熱線111b的位移，故可提升護套型加熱器100之布置的自由度。

［基板支撐裝置］

茲說明將於上所述之護套型加熱器100應用於基板支撐裝置1000之例。圖4係本發明之一實施型態相關之基板支撐裝置1000的立體圖。基板支撐裝置1000具備加熱板部1100及軸部1200，於加熱板部1100之內部設置有護套型加熱器100。於與加熱板部1100之上表面相反側的加熱板部1100之中央部，接續有軸部1200。軸部1200具有中空結構1210。於軸部1200之中空結構1210配設有接續至護套型加熱器100並接續至外部之控制裝置（圖未繪示）的佈線1230。在基板支撐裝置1000中，於加熱板部1100形成有絕緣膜1110。

如上所述，在護套型加熱器100中，藉由將第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b應用於自基板支撐裝置1000之加熱板部1100垂直豎起或在加熱板部1100之面內急遽折返的範圍，可獲得本申請的效果。

基板支撐裝置1000可配設於在半導體裝置之製造中之化學氣相沉積（CVD）、表面改質等處理所使用的半導體製造裝置內。是故，基板支撐裝置1000可在500℃左右之高溫環境下使用。基板支撐裝置1000藉由於護套型加熱器100配置第1導電性可撓性部件113a與第2導電性可撓性部件113b，可確保穩定之絕緣距離，故可防止自常溫至高溫環境的短路。

100:護套型加熱器 101:金屬護套 111:非發熱線 111a:第1非發熱線 111b:第2非發熱線 113a:第1導電性可撓性部件 113b:第2導電性可撓性部件 115a:第1端子 115b:第2端子 121:發熱線 131:絕緣材粒子 191:彎折部 193:彎折部 1000:基板支撐裝置 1100:加熱板部 1110:絕緣膜 1200:軸部 1210:中空結構 1230:佈線 P1:間距 P2:間距

〈圖1〉係本發明之一實施型態相關之護套型加熱器100的示意圖。

〈圖2〉係繪示本發明之一實施型態相關之護套型加熱器100之剖面結構的示意圖。

〈圖3〉繪示本發明之一實施型態相關之彎折部191的移轉剖面圖。

〈圖4〉係本發明之一實施型態相關之基板支撐裝置1000的立體圖。

100:護套型加熱器

101:金屬護套

111a:第1非發熱線

111b:第2非發熱線

113a:第1導電性可撓性部件

113b:第2導電性可撓性部件

115a:第1端子

115b:第2端子

121:發熱線

131:絕緣材粒子

Claims (8)

1. 一種護套型加熱器，其具備：第1金屬線、接續至前述第1金屬線之第1端部的第1端子、接續至前述第1端子並接續至第2金屬線的第1導電性可撓性部件、接續至前述第1金屬線之第2端部的第2端子、接續至前述第2端子並接續至第3金屬線的第2導電性可撓性部件，以及覆蓋前述第1金屬線、前述第1端子、前述第1導電性可撓性部件、接續至前述第1導電性可撓性部件之側的前述第2金屬線的一部分、前述第2端子、前述第2導電性可撓性部件及接續至前述第2導電性可撓性部件之側的前述第3金屬線的一部分的金屬護套；其中前述第1金屬線為發熱線，前述第2金屬線及前述第3金屬線為非發熱線，前述第1導電性可撓性部件與前述第2導電性可撓性部件鄰接配置，與接續至前述第1導電性可撓性部件之側為相反之側的前述第2金屬線的一部分和與接續至前述第2導電性可撓性部件之側 為相反之側的前述第3金屬線的一部分自前述金屬護套的一端拉出。
2. 如請求項1所述之護套型加熱器，其中前述第1導電性可撓性部件及前述第2導電性可撓性部件選自金屬線圈、捻線及平編線。
3. 如請求項1所述之護套型加熱器，其中前述護套型加熱器所具有之形狀具有彎折部，前述第1導電性可撓性部件與前述第2導電性可撓性部件配置於前述彎折部。
4. 如請求項3所述之護套型加熱器，其中前述第1導電性可撓性部件係第1金屬線圈，前述第2導電性可撓性部件係第2金屬線圈，在前述彎折部中，位於較前述護套型加熱器的中心線為外側的前述第2金屬線圈之間距大於位於較前述護套型加熱器的中心線為內側的前述第1金屬線圈之間距。
5. 如請求項3所述之護套型加熱器，其中前述護套型加熱器具有2處以上的前述彎折部。
6. 如請求項3所述之護套型加熱器，其中前述彎折部之曲率半徑為前述金屬護套之直徑的2倍以上。
7. 如請求項6所述之護套型加熱器，其更具備填充於前述金屬護套的絕緣材粒子，其中 前述絕緣材粒子配置於前述第1導電性可撓性部件與前述第2導電性可撓性部件之間，前述第1導電性可撓性部件與前述第2導電性可撓性部件的距離為0.14mm以上。
8. 一種基板支撐裝置，其具備如請求項1至7之任一項所述之護套型加熱器。

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