KR101445091B1 - Heat resistant and electrically insulating compensating lead wire for thermocouple of electric furnace - Google Patents
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Abstract
전기로 내에서 발생하는 고열, 노이즈, 유도 전류 등에도 불구하고 전기로 내 온도를 정확하게 측정할 수 있는 전기로 열전대용 내열 절연 보상도선이 소개된다.
본 발명의 전기로 열전대용 내열 절연 보상도선은, 도체와, 이 도체를 감싸는 제1절연체와, 이 제1절연체를 감싸는 제2절연체와, 이 제2절연체를 감싸는 제1차폐층과, 이 제1차폐층을 감싸는 제3절연체와, 이 제3절연체를 감싸는 제4절연체와, 이 제4절연체를 감싸는 제2차폐층과, 이 제2차폐층을 감싸는 제5절연체와, 이 제5절연체를 감싸는 외피를 포함한다.A heat-resistant insulation compensation wire for an electric furnace thermocouple is introduced that can accurately measure the temperature inside an electric furnace in spite of the high temperature, noise, and induced current generated in the furnace.
A heat-insulating insulation compensating conductor for an electric furnace thermocouple of the present invention comprises a conductor, a first insulator surrounding the conductor, a second insulator surrounding the first insulator, a first shield layer surrounding the second insulator, A third insulator surrounding the first shield, a fourth insulator surrounding the third insulator, a second shield layer surrounding the fourth insulator, a fifth insulator surrounding the second shield, Includes enclosing shell.
Description
본 발명은 전기로 열전대용 내열 절연 보상도선에 관한 것으로서, 더 상세하게는 열전대 말단과 기준 접점간을 연결하는 전기로 열전대용 내열 절연 보상도선에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
근래에 반도체 장치의 제조 기술은 정보 통신 기술의 비약적인 발전에 따라 집적도, 신뢰도 및 처리 속도 등을 향상시키는 방향으로 발전되고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, semiconductor device manufacturing technology has been developed in a direction to improve integration degree, reliability, and processing speed in accordance with the rapid development of information communication technology.
반도체 장치는 실리콘 단결정으로부터 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼를 제작하고, 반도체 기판 상에 막을 형성하고, 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성함으로서 제조된다.A semiconductor device is manufactured by manufacturing a silicon wafer used as a semiconductor substrate from a silicon single crystal, forming a film on the semiconductor substrate, and forming the film into a pattern having electrical characteristics.
이러한 패턴들은 막 형성, 사진 식각, 연마, 이온 주입 등의 단위 공정들의 선택적 또는 반복적 수행에 따라 형성된다. These patterns are formed according to selective or repetitive execution of unit processes such as film formation, photolithography, polishing, and ion implantation.
이와 같이, 단위 공정들의 수행에 있어서, 공정 챔버 또는 반도체 기판의 온도 등은 공정의 중요한 인자로서, 0.15㎛ 이하의 디자인 룰(design rule)을 요구하는바, 온도는 최근의 반도체 장치 제조 공정에서는 특히 중요한 제어 변수로 대두되고 있다.As described above, in the execution of the unit processes, the temperature of the process chamber or the semiconductor substrate is an important factor of the process, and a design rule of 0.15 mu m or less is required. It is becoming an important control variable.
온도를 측정하고 이를 제어하는 방법에 있어서, 주로 사용되는 센서로는 열전대를 이용한 온도 센서가 있다. 열전대는 제벡(Seebeck) 효과를 이용한 것으로서, 원자로, 항공기, 동력 계통, 제철소 등의 여러 공정에서 온도를 감지하는 방법을 제공하며, 구조가 간단하고 가격이 싸며, 내구성이 있고 많은 응용면에서 비교적 정확히 온도를 측정할 수 있는 온도계이다. 상기 제벡 효과는 서로 다른 두 금속으로 폐회로를 구성하고, 양접점에 온도차를 주었을 때 온도차가 없으면 전위차가 없으나, 온도차가 있을 경우 양접점에는 접촉 전위차 불평형이 발생하면서 저온측 접합점으로부터 고온측으로 열전류가 이동하는 것을 말한다.In the method of measuring and controlling the temperature, a temperature sensor using a thermocouple is mainly used as a sensor. The thermocouple utilizes the Seebeck effect and provides a method of detecting temperature in various processes such as nuclear reactors, aircraft, power system, and steelworks. It is simple in structure, cheap in price, durable and relatively accurate in many applications It is a thermometer that can measure temperature. The Jebek effect is composed of two different metals and constitutes a closed circuit. When there is no temperature difference when there is no temperature difference between the two contacts, there is no potential difference. However, when there is a temperature difference, the contact potential difference unbalance occurs at both contacts and the heat current moves from the low- .
상기 열전대는 0.1 내지 1% 정도의 정확도로 온도 측정이 가능하며, 출력을 측정하는데 측정 계기가 간단하고 회로상의 잡음이 덜 받는 낮은 임피던스를 갖는 장치이다. 열전대는 역학적 유연성이 있어서, 여러 응용에 따라 형태를 적합하게 바꿀 수 있고 빠른 응답, 내구성, 회로의 절연 등을 고려하여 보통 소선의 형태로 만들어 사용하기도 한다.The thermocouple is a device having a low impedance that can measure temperature with an accuracy of about 0.1 to 1% and is simple in measuring the output and less noise on the circuit. The thermocouple has mechanical flexibility, so it can be suitably changed according to various applications, and it is usually used in the shape of a wire, considering the response, durability, and insulation of the circuit.
이와 같은 열전대의 일 예로서, 미국등록특허 제5,498,296호(issued to Sawada, et al.)에는 금속 산화물로 이루어진 절연층을 갖는 열전대가 개시되어 있고, 미국등록특허 제5,678,926호(issued to Stansfeld, etal.)에는 보호 덮개 내부에 배치되는 열전대를 포함하고, 가스 터빈 엔진에 사용되는 열전대 프로브(probe)가 개시되어 있다.An example of such a thermocouple is disclosed in U.S. Patent No. 5,498,296 (issued to Sawada, et al.), Which discloses a thermocouple having an insulating layer of a metal oxide. U.S. Patent No. 5,678,926 issued to Stansfeld et al ) Discloses a thermocouple probe that includes a thermocouple disposed within a protective cover and is used in a gas turbine engine.
이러한 열전대는 금속의 종류에 따라 여러 가지 타입으로 구분되고, 사용 한도 및 조건 등에 따라 선택적으로 사용될 수 있다.These thermocouples are classified into various types according to the kind of metal, and can be selectively used depending on the usage limit and conditions.
도 1은 열전대를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram for explaining a thermocouple.
도 1을 참조하면, 종류가 다른 두 금속 도선(100a, 100b)이 접합되어 있다. 두 금속 도선(100a, 100b)이 접합되는 부분은 온도를 측정하고자 하는 부위에 위치되는 측온 접점(102)이며, 두 금속 도선(100a, 100b)과 열전대 온도 변환기(104)가 접합되는 부분은 기준 접점(106)이 된다.Referring to Fig. 1, two
열전대의 원리에 의해 측온 접점(102)과 기준 접점(106) 사이의 온도가 다른 경우 두 금속 도선(100a, 100b) 사이에는 열기전력이 발생되고, 이러한 열기전력은 열전대 변환기(104)에서 온도로 변환된다.When the temperature between the temperature-contacting
이때, 기준 접점(106)의 온도는 일반적으로 0℃가 유지되어야 한다.At this time, the temperature of the
측온 접점(102)의 온도가 일정할 경우 기준 접점(106)의 온도가 변화되면, 열기전력이 변화되고, 이에 따라, 측온 접점(102)의 온도를 일정하게 측정할 수 없게 된다.When the temperature of the temperature-
예를 들어, 측온 접점(102)의 온도가 100℃이고, 기준 접점(106)의 온도가 0℃이면, 100℃의 온도차에 해당하는 열기전력이 발생된다.For example, when the temperature of the temperature-
그러나 기준 접점(102)의 온도가 20℃ 또는 -20℃인 경우 80℃ 또는 120℃의 온도차에 해당하는 열기전력을 발생시킨다. 즉, 측정하고자 하는 부위의 정확한 온도 측정을 위해 기준 접점(106)의 온도는 항상 0℃를 유지하는 것이 바람직하다.
However, when the temperature of the
한편, 측정하고자 하는 부위와 열전대 온도 변환기(104)의 위치가 떨어져 있는 경우 측온 접점(102)의 두 금속 도선(100a, 100b)과 기준 접점(106) 사이에 보상 도선(108a, 108b)이 연결된다. 보상 도선(108a, 108b)은 열전대의 두 금속 도선(100a, 100b)과 동일한 재질로 구성되는 익스텐션 형과 열전대의 두 금속 도선(100a, 100b)과 열기전력 특성이 유사한 합금 재질로 구성되는 컴펜세이션 형이 있다.Compensating
전기로에서 사용되는 보상 도선(108a,108b)은 프리보드 및 브릭의 온도 측정시 전기로 내에서 발생하는 고열 및 노이즈, 유도 전류 등에 의해 소손되거나 스파크 및 화재가 발생하는 등 빈번하게 온도 측정 불가 상태를 유발하는 문제점이 존재한다.Compensating
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as adhering to the prior art already known to those skilled in the art.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 전기로 내에서 발생하는 고열, 노이즈, 유도 전류 등에 의해 소손, 화재 등이 발생하는 것을 방지할 수 있는 전기로 열전대용 내열 절연 보상도선을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a heat-resistant insulation compensating wire for an electric furnace thermocouple capable of preventing occurrence of burnout, fire, etc. due to high temperature, noise, induced current, etc. generated in an electric furnace .
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기로 열전대용 내열 절연 보상도선은, 도체와, 이 도체를 감싸는 제1절연체와, 이 제1절연체를 감싸는 제2절연체와, 이 제2절연체를 감싸는 제1차폐층과, 이 제1차폐층을 감싸는 제3절연체와, 이 제3절연체를 감싸는 제4절연체와, 이 제4절연체를 감싸는 제2차폐층과, 이 제2차폐층을 감싸는 제5절연체와, 이 제5절연체를 감싸는 외피를 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided an insulation wire for a thermo-insulating insulation for an electric furnace thermocouple including a conductor, a first insulator surrounding the conductor, a second insulator surrounding the first insulator, A first insulator surrounding the first insulator, a first insulator surrounding the first insulator, a third insulator surrounding the first insulator, a fourth insulator surrounding the third insulator, a second shield layer surrounding the fourth insulator, And an outer sheath surrounding the fifth insulator.
상기 제1절연체 및 제3절연체는 폴리마이드 재질로 형성되고, 상기 제2절연체, 제4절연체 및 외피는 실리콘 재질로 형성되며, 상기 제1차폐층은 구리 재질, 상기 제2차폐층은 스테인리스 재질로 형성되되, 상기 제5절연체는 마이카 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.Wherein the first insulator and the third insulator are made of a polyimide material, and the second insulator, the fourth insulator and the sheath are made of a silicon material, the first shield layer is made of a copper material, the second shield layer is made of a stainless steel material And the fifth insulator is formed of a mica material.
상기 도체는 1.5mm의 직경을 갖고, 상기 제1절연체는 0.03mm, 상기 제2절연체는 0.18mm, 상기 제3절연체는 0.03mm, 상기 제4절연체는 0.7mm, 상기 제2차폐층은 0.35mm, 상기 제5절연체는 0.15mm, 상기 외피는 1.5mm 두께 각각 형성된 것을 특징으로 한다.The conductor has a diameter of 1.5 mm, the first insulator is 0.03 mm, the second insulator is 0.18 mm, the third insulator is 0.03 mm, the fourth insulator is 0.7 mm, the second shield layer is 0.35 mm The fifth insulator is 0.15 mm thick, and the outer cover is 1.5 mm thick.
본 발명은 상기한 기술적 구성으로 인해 전기로 내에서 발생하는 고열, 노이즈, 유도 전류 등에도 불구하고 전기로 내 온도를 정확하게 측정할 수 있는 이점이 있다.The present invention has an advantage in that the temperature in the furnace can be accurately measured despite the high temperature, noise, induced current, etc. generated in the furnace due to the technical structure described above.
도 1은 열전대를 설명하기 위한 개략적인 구성도
도 2는 본 발명의 전기로 열전대용 내열 절연 보상도선 측면도,
도 3은 본 발명의 전기로 열전대용 내열 절연 보상도선 단면도이다.1 is a schematic diagram for explaining a thermocouple;
2 is a side view of a heat-resistant insulation compensation wire for an electric furnace thermocouple according to the present invention,
3 is a cross-sectional view of a heat-resisting insulation compensation line for an electric furnace thermocouple according to the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기로 열전대용 내열 절연 보상도선을 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a heat-resistant insulation compensating line for an electric furnace thermocouple according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기로 열전대용 내열 절연 보상도선은, 도체(1), 제1절연체(2), 제2절연체(3), 제1차폐층(4), 제3절연체(5), 제4절연체(6), 제2차폐층(7), 제5절연체(8), 외피(9)를 포함한다.2 and 3, a heat-resistant insulation compensating conductor for an electric furnace thermocouple according to the present invention comprises a
도체(1)는 Ni-Cr의 합금인 크로멜(chromel) 재질을 사용한다. 이러한 도체(1)는 한 쌍이 설치되며, 알루멜과 공용으로 사용될 수도 있다.The
제1절연체(2)는 도체(1)를 감싸도록 형성되어 도체(1)를 절연시키는 기능을 한다. 이러한 제1절연체(2)는 열가소성 수지인 폴리마이드(polymide) 재질로 형성되는바, 소정의 탄성력 및 완충력을 가지고 있다.The
제2절연체(3)는 규산염을 주 성분으로 하는 유리를 용융, 가공하여 섬유 모양으로 가공한 유리 섬유를 기초로, 이를 특수 실리콘 코팅하여 사용하는바, 제1절연체(2)의 외주면을 감싸는 형태를 띈다.The
이러한 제1절연체(2) 및 제2절연체(3)를 이용하여 2 중으로 도체(1)를 절연함으로써 절연 기능은 물론, 소정의 내열 성능이 개선되는 이점이 있다.Insulation of the
제2절연체(3)는 제1차폐층(4)으로 보호된다. 즉, 제1차폐층(4)은 외부의 유도 전류가 도체(1)에 영향을 미치는 것을 방지하는 기능을 하는바, 주석 도금을 사용한다.The
제1차폐층(4)의 외주면은 제4절연체(6)로 감싸고, 제4절연체(6)의 외주면은 제2차폐층(7)으로 감싸며, 제2차폐층(7)은 제5절연체(8)로 감싼다.The outer surface of the
제4절연체(6)는 규산염을 주 성분으로 하는 유리를 용융, 가공하여 섬유 모양으로 가공한 유리 섬유를 기초로, 이를 특수 실리콘 코팅하여 사용하고, 제5절연체(8)는 마이카(mica) 재질, 즉 운모 재질을 사용한다. The
운모는 층상 구조를 가지고 있으며, 보통 육각 판상의 결정을 갖는바, 어느 형태나 밑면에 완전한 쪼개짐이 있어서 아주 엷게 벗겨지는 성질이 있다. 쪼개어진 조각은 강한 탄성력을 가진다.The mica has a layered structure, usually hexagonal crystals, which have a complete cleavage in any shape or bottom, so that they are very thinly peeled off. Split pieces have strong elasticity.
또한, 운모는 전기적 및 열적 성질이 우수하여 전기 절연 재료로 쓰이는바, 백운모, 호박 운모를 이용하여 운모 테이프를 성형하여, 상술한 제4절연체(6) 및 제5절연체(8)로 사용한다.The mica is used as an electrical insulating material because of its excellent electrical and thermal properties. The mica tape is molded using muscovite and amber mica to be used as the
제2차폐층(7)은 스테인리스 재질로 이루어지며, 내열 효과는 물론, 유도 전류 등에 의한 영향을 최소화하는 기능을 한다.The
제2차폐층(7)으로 사용되는 스테인리스강은 SUS 400을 사용하는데, 이는 대표적인 오스테나이트계 스테인리스강으로 18-8강으로도 불리운다. 즉, 이는 Cr 18 ~ 20 wt%, Ni 8 ~ 11wt%를 포함하는 강으로, 내열성이 매우 뛰어난 금속이다.The stainless steel used as the
외피(9)는 규산염을 주 성분으로 하는 유리를 용융, 가공하여 섬유 모양으로 가공한 유리 섬유를 기초로, 이를 특수 실리콘 코팅하여 사용한다.The envelope (9) is made of a glass fiber, which is formed by melting a glass containing silicate as a main component and processing it into a fiber shape, and then using it with a special silicone coating.
이러한 구조로 이루어진 전기로 열전대용 내열 절연 보상도선은 전기로 내의 고온 환경과, 노이즈 및 유도 전류 등 외란에 의한 영향(전기적 스파크, 소손, 화재 등)을 차단하여 정확한 온도 측정에 이바지할 수 있으며, 더 효율적인 전기로 온도 관리를 가능하게 하는 이점이 있는바, 궁극적으로 전기로 설비를 더 효과적으로 보호하고, 전기로를 더 효율적으로 관리 가능케 하는 이점이 있다.
The heat-resistant insulation compensating conductor for an electric furnace having such a structure is capable of contributing to the accurate temperature measurement by blocking the influence due to the high temperature environment in the electric furnace, disturbance such as noise and induced current (electric spark, burnout, Advantages of enabling more efficient electric furnace temperature management have the advantage of ultimately protecting the furnace more effectively and enabling the furnace to be more efficiently managed.
한편, 도체(1)는 1.5mm의 직경을 갖도록 제조하고, 제1절연체(2)는 0.03mm, 제2절연체(3)는 0.18mm, 제3절연체(5)는 0.03mm, 제4절연체(6)는 0.7mm, 제2차폐층(7)은 0.35mm, 제5절연체(8)는 0.15mm, 외피(9)는 1.5mm 두께 각각 형성한다.On the other hand, the
이러한 직경 및 각각의 두께는 고온, 노이즈, 유도 전류 등 외란에 의한 영향을 최소화함고 동시에, 경제성까지를 고려한 최적의 수치이다.These diameters and respective thicknesses are optimum values in consideration of economical efficiency while minimizing the influence of disturbance such as high temperature, noise, induction current and the like.
본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims It will be apparent to those of ordinary skill in the art.
1 : 도체 2 : 제1절연체
3 : 제2절연체 4 : 제1차폐층
5 : 제3절연체 6 : 제4절연체
7 : 제2차폐층 8 : 제5절연체
9 : 외피1: conductor 2: first insulator
3: second insulator 4: first shield layer
5: third insulator 6: fourth insulator
7: second shielding layer 8: fifth insulator
9: envelope
Claims (3)
A first insulator surrounding the conductor, a second insulator surrounding the first insulator, a first shielding layer surrounding the second insulator, the first shielding layer being formed by tin plating, and the third insulator surrounding the first insulator, A second insulator, a fourth insulator surrounding the third insulator, a second shield layer surrounding the fourth insulator, the second shield layer being formed of a stainless steel material having a higher heat resistance than the first shield layer, A fifth insulator and an outer sheath surrounding the fifth insulator.
상기 제1절연체 및 제3절연체는 폴리마이드 재질로 형성되고, 상기 제2절연체, 제4절연체 및 외피는 실리콘 재질로 형성되며, 상기 제5절연체는 마이카 재질로 형성된 것을 특징으로 하는, 전기로 열전대용 내열 절연 보상도선.
The method according to claim 1,
Wherein the first insulator and the third insulator are made of a polyimide material, and the second insulator, the fourth insulator, and the sheath are made of a silicon material, and the fifth insulator is made of a mica material. Alternative heat - resistant insulation compensation lead.
상기 도체는 1.5mm의 직경을 갖고, 상기 제1절연체는 0.03mm, 상기 제2절연체는 0.18mm, 상기 제3절연체는 0.03mm, 상기 제4절연체는 0.7mm, 상기 제2차폐층은 0.35mm, 상기 제5절연체는 0.15mm, 상기 외피는 1.5mm 두께 각각 형성된 것을 특징으로 하는, 전기로 열전대용 내열 절연 보상도선.
The method of claim 2,
The conductor has a diameter of 1.5 mm, the first insulator is 0.03 mm, the second insulator is 0.18 mm, the third insulator is 0.03 mm, the fourth insulator is 0.7 mm, the second shield layer is 0.35 mm , The fifth insulator is 0.15 mm thick, and the outer sheath is 1.5 mm thick.
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