KR102559551B1 - Heater unit of heat treatment oven - Google Patents
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Abstract
열처리 오븐의 히터 유닛에 관하여 개시한다. 본 발명은, 기판의 가열 건조를 위해 기판을 수용하는 챔버를 구비하고, 상기 챔버 내에는 복수의 히터 유닛들을 실장하여 상기 히터 유닛들로부터 발생되는 열을 통해 기판을 가열하거나 건조 시키는 열처리 오븐; 및 상기 히터 유닛은 전기 저항으로 발열하는 발열선이 내장되어 가열되는 파이프; 상기 파이프의 상하부에 배치되는 상하부열전달판; 그리고 상기 상하부열전달판의 간격 사이에 배치되어 상기 상하부열전달판의 간격을 유지시키고 상기 상하부열전달판을 지지하는 복수의 부싱부;를 포함하여 구성될 수 있다.A heater unit of a heat treatment oven is disclosed. The present invention includes a heat treatment oven having a chamber accommodating a substrate for heating and drying the substrate, and mounting a plurality of heater units in the chamber to heat or dry the substrate through heat generated from the heater units; And the heater unit includes a pipe heated by a built-in heating wire generating heat by electrical resistance; Upper and lower heat transfer plates disposed above and below the pipe; And a plurality of bushings disposed between the gaps between the upper and lower heat transfer plates to maintain the gaps between the upper and lower heat transfer plates and to support the upper and lower heat transfer plates.
Description
본 발명은 열처리 오븐 챔버 내부에서 글라스 기판의 열처리 시 기판 면에 대하여 온도 균일도를 안정적으로 유지시키는 열처리 오븐의 히터 유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a heater unit of a heat treatment oven that stably maintains temperature uniformity on the surface of a glass substrate during heat treatment in a heat treatment oven chamber.
최근 디스플레이 시장은 TV, 휴대폰，모니터, 등 여러 종류의 화상 장치에 적용되고 있으며, 급속한 기술의 발달로 인하여, 제품의 성능 향상을 위한 노력이 계속되고 있다. 유기 발광 표시 장치 및 LCD 기판은 차세대 디스플레이 장치중 하나이며 다양한 제품분야에 적용되고 있다. 디스플레이장치를 구성하는 글래스 기판은 열처리를 통해 제조하게 되는데 열처리 시 각 공정마다 요구하는 조건을 만족시키기 위해서는 외기의 영향을 막고 열이 챔버 밖으로 방출되는 것을 최소로 유지하여야 성능 저하를 방지할 수 있고, 제품 불량률을 낮출 수 있다. 또한 완제품의 수율 향상을 위해서는 열처리 시 기판의 면내 편차가 적을수록 좋기 때문에 보다 고성능의 열처리 오븐이 요구되고 있어 지속적인 연구가 이루어지고 있다.Recently, the display market is applied to various types of image devices such as TVs, mobile phones, and monitors, and efforts to improve product performance are continuing due to rapid technological development. An organic light emitting display device and an LCD substrate are one of next-generation display devices and are applied to various product fields. The glass substrate constituting the display device is manufactured through heat treatment. In order to satisfy the conditions required for each process during heat treatment, the influence of outside air must be prevented and the heat emitted out of the chamber must be kept to a minimum to prevent performance degradation and lower the product defect rate. In addition, in order to improve the yield of the finished product, since the smaller the in-plane deviation of the substrate during heat treatment is, the better, a higher performance heat treatment oven is required, and continuous research is being conducted.
한편, 평판 디스플레이의 대표적인 유기 발광 표시 장치의 기판이나 LCD 글라스 기판(이하, '기판' 또는 '글라스 기판'으로 칭한다)을 제조하는데 있어서 온도 관리와 온도 균일도는 양품의 기판 품질과 수율 유지를 위해 반드시 필요하다. 예를 들면, 열처리 오븐을 통한 기판 제조 공정에서는 기판 표면에 유기물층이 형성되어 일정량의 수분을 포함할 수 있기 때문에 수분을 증발시키는 건조 공정을 필요로 하고 있는데 LCD 글라스 기판 제조 공정에서는 기판 표면에 감광막을 코팅하기 전에 세정공정을 거치고 세정공정 후에는 수분을 제거하기 위한 가열 건조 공정을 수행하고 있으며, 기판 제조 공정의 대부분은 가열 및 건조 공정을 수행하여 기판을 제조하고 있다. 이렇게 기판 제조 공정에서 발생되는 수분은 적외선을 활용하거나 히터(sheath heater) 등의 발열체를 포함하는 열처리 오븐의 챔버에 넣어 가열 건조를 통해 제거하고 있다. 이와 관련하여, KR 등록특허공보 10-1238560 및 KR 공개특허공보 10-2013-0028322에는 'LCD 글라스 오븐 챔버'가 제안되어 있다. 그러나, 히터를 발열체로 구비하는 기존의 열처리 오븐의 발열체 배치 방식으로는 기판 제조 공정에서 필요로 하는 고온의 온도 성능과 온도 균일도를 만족시키는데 한계가 따르고 있다. 이에 따라, 열처리 오븐의 챔버 내부에서 사용이 가능하고 고온에서도 절연 파괴 없이 온도 균일도의 유지가 가능한 히터 발열체 및 기판 제조 공정에서 필요로 하는 고온 온도 성능과 온도 균일도를 만족시킬 수 있는 새로운 열처리 오븐의 히터가 요구되고 있다.On the other hand, in manufacturing a substrate of a representative organic light emitting display device of a flat panel display or an LCD glass substrate (hereinafter, referred to as a 'substrate' or 'glass substrate'), temperature management and temperature uniformity are essential for maintaining substrate quality and yield of good products. For example, in a substrate manufacturing process through a heat treatment oven, since an organic material layer is formed on the substrate surface and can contain a certain amount of moisture, a drying process for evaporating moisture is required. In the LCD glass substrate manufacturing process, a cleaning process is performed before coating a photoresist film on the substrate surface, and a heating and drying process is performed to remove moisture after the cleaning process. Moisture generated in the substrate manufacturing process is removed through infrared rays or through heating and drying in a chamber of a heat treatment oven including a heating element such as a sheath heater. In this regard, 'LCD glass oven chamber' is proposed in KR Patent Publication No. 10-1238560 and KR Patent Publication No. 10-2013-0028322. However, existing heating element arrangement methods of heat treatment ovens having a heater as a heating element have limitations in satisfying high temperature performance and temperature uniformity required in a substrate manufacturing process. Accordingly, there is a need for a heater heating element capable of being used inside the chamber of a heat treatment oven and maintaining temperature uniformity without dielectric breakdown even at high temperatures, and a heater for a new heat treatment oven capable of satisfying the high temperature performance and temperature uniformity required in the substrate manufacturing process.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 열처리 오븐 챔버 내부에서 기판의 열처리 시 기판 면에 대하여 온도 균일도를 안정적으로 유지시키는 열처리 오븐의 히터 유닛을 제공하는데 있다.One of the technical problems to be solved by the present invention is to provide a heater unit of a heat treatment oven that stably maintains temperature uniformity with respect to a surface of a substrate during heat treatment of a substrate inside a heat treatment oven chamber.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 열처리 오븐의 챔버 내부에서 사용이 가능하고, 고온에서도 절연 파괴 없이 온도 균일도의 유지가 가능하며, 기판 제조 공정에서 필요로 하는 고온 온도 성능과 온도 균일도를 만족시킬 수 있는 열처리 오븐의 히터 유닛을 제공하는데 있다.One of the technical problems to be solved by the present invention is to provide a heater unit of a heat treatment oven that can be used inside a chamber of a heat treatment oven, can maintain temperature uniformity without dielectric breakdown even at high temperatures, and can satisfy high temperature performance and temperature uniformity required in a substrate manufacturing process.
상기 목적들은, 본 발명에 따르면, 기판의 가열 건조를 위해 기판을 수용하는 챔버를 구비하고, 상기 챔버 내에는 복수의 히터 유닛들을 실장하여 상기 히터 유닛들로부터 발생되는 열을 통해 기판을 가열하거나 건조 시키는 열처리 오븐; 및According to the present invention, a heat treatment oven having a chamber accommodating a substrate for heating and drying the substrate, and mounting a plurality of heater units in the chamber to heat or dry the substrate through heat generated from the heater units; and
상기 히터 유닛은 전기 저항으로 발열하는 발열선이 내장되어 가열되는 파이프; 상기 파이프의 상하부에 배치되는 상하부열전달판; 그리고 상기 상하부열전달판의 간격 사이에 배치되어 상기 상하부열전달판의 간격을 유지시키고 상기 상하부열전달판을 지지하는 복수의 부싱부;를 포함하는 열처리 오븐의 히터 유닛으로부터 달성될 수 있다.The heater unit includes a pipe that is heated with a built-in heating wire generating heat by electrical resistance; Upper and lower heat transfer plates disposed above and below the pipe; and a plurality of bushings disposed between the upper and lower heat transfer plates to maintain the upper and lower heat transfer plates and support the upper and lower heat transfer plates.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 파이프는 중공을 가지는 원형 파이프로 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the pipe may be composed of a circular pipe having a hollow.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 파이프의 일단에는 도전부가 접속되어 전원을 공급하는 파워 슬리브가 장착되고, 상기 파워 슬리브들의 배치 위치를 기준으로 슬리브 방열 블럭을 배치하여 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a power sleeve for supplying power to which a conductive part is connected to one end of the pipe may be mounted, and a sleeve heat dissipation block may be disposed based on the arrangement position of the power sleeves.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 부싱부는 중공홀을 가지며 상기 하부열전달판의 개구홀을 따라 위치결정되는 부싱을 포함하며, 상기 부싱은 지지수단을 통해 상기 개구홀을 따라 장착 고정되도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the bushing unit may include a bushing having a hollow hole and positioned along the opening hole of the lower heat transfer plate, and the bushing may be configured to be mounted and fixed along the opening hole through a supporting means.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 지지수단은 하부열전달판에 천공된 개구홀에 센터링되도록 상부열전달판으로부터 하부방향으로 돌출되어 상기 부싱의 중공홀을 따라 진입되는 픽서; 및 상기 픽서를 하부열전달판의 저면에서 지지하는 고정너트;를 포함하여 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the support means includes a fixer protruding downward from the upper heat transfer plate to be centered in an opening hole drilled in the lower heat transfer plate and entering along the hollow hole of the bushing; and a fixing nut supporting the fixer on a lower surface of the lower heat transfer plate.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 하부열전달판의 하부면과 상기 고정너트의 상부면 사이에 와셔를 설치하여 픽서의 유동과 변형을 방지하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a washer may be installed between the lower surface of the lower heat transfer plate and the upper surface of the fixing nut to prevent movement and deformation of the fixer.
본 발명은, 열처리 오븐 챔버 내부에서 기판의 열처리 시 기판 면에 대하여 온도 균일도를 안정적으로 유지시키는 효과가 있다.The present invention has an effect of stably maintaining temperature uniformity with respect to the surface of the substrate during heat treatment of the substrate inside the heat treatment oven chamber.
또한, 본 발명은, 열처리 오븐의 챔버 내부에서 사용이 가능하고, 고온에서도 절연 파괴 없이 온도 균일도의 유지가 가능하며, 기판 제조 공정에서 필요로 하는 고온 온도 성능과 온도 균일도를 만족시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can be used inside the chamber of a heat treatment oven, maintains temperature uniformity without dielectric breakdown even at high temperatures, and has an effect of satisfying high temperature performance and temperature uniformity required in a substrate manufacturing process.
또한, 본 발명은, 히터 유닛을 구성하는 상부열전달판과 하부열전달판 사이에 인서트 방식의 부싱부를 게재하여 이를 통해 상부열전달판과 하부열전달판의 열변형, 또는 상부열전달판과 하부열전달판에 가해지는 충격에 의한 위치 변형을 포함하여 다양한 변형 요인들을 제어할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of controlling various deformation factors, including thermal deformation of the upper and lower heat transfer plates or positional deformation due to impact applied to the upper and lower heat transfer plates, by placing an insert type bushing between the upper heat transfer plate and the lower heat transfer plate constituting the heater unit.
또한, 본 발명은, 히터 유닛을 구성하는 상부열전달판과 하부열전달판을 일정한 간격으로 유지시킴으로써 기판 제조 공정에서 필요로 하는 고온 온도 성능과 온도 균일도를 만족시키는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of satisfying high-temperature performance and temperature uniformity required in a substrate manufacturing process by maintaining an upper heat transfer plate and a lower heat transfer plate constituting a heater unit at regular intervals.
도 1은 열처리 오븐을 보인 예시이다.
도 2는 열처리 오븐의 정면을 보인 예시이다.
도 3은 열처리 오븐의 평면을 보인 예시이다.
도 4는 열처리 오븐의 일측면을 보인 예시이다.
도 5는 열처리 오븐에 배치되는 본 발명의 일실시예에 따른 히터 유닛의 예시이다.
도 6은 열처리 오븐에 배치되는 본 발명의 일실시예에 따른 히터 유닛을 평면 구조로 나타낸 예시이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 히터 유닛을 나타낸 예시이다.
도 8은 도 7의 A부를 발췌하여 상세하게 나타낸 예시이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 히터 유닛의 상세 구조를 설명하는 예시이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 히터 유닛의 부싱 구조를 설명하는 예시이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 히터 유닛의 부싱을 분해하여 상태로 나타낸 예시이다.1 is an example showing a heat treatment oven.
Figure 2 is an example showing the front of the heat treatment oven.
3 is an example showing a plan view of a heat treatment oven.
4 is an example showing one side of a heat treatment oven.
5 is an example of a heater unit according to an embodiment of the present invention disposed in a heat treatment oven.
6 is an example showing a heater unit according to an embodiment of the present invention disposed in a heat treatment oven in a planar structure.
7 is an example showing a heater unit according to an embodiment of the present invention.
8 is an example showing in detail by extracting part A of FIG. 7 .
9 is an example illustrating a detailed structure of a heater unit according to an embodiment of the present invention.
10 is an example for explaining a bushing structure of a heater unit according to an embodiment of the present invention.
11 is an example showing a disassembled state of a bushing of a heater unit according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 '열처리 오븐의 히터 유닛'을 설명한다.Hereinafter, a 'heater unit of a heat treatment oven' according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
도 1은 열처리 오븐을 보인 예시이다. 도 2는 열처리 오븐의 정면을 보인 예시이다. 도 3은 열처리 오븐의 평면을 보인 예시이다. 도 4는 열처리 오븐의 측면을 보인 예시이다.1 is an example showing a heat treatment oven. Figure 2 is an example showing the front of the heat treatment oven. 3 is an example showing a plan view of a heat treatment oven. 4 is an example showing the side of a heat treatment oven.
도 1 내지 도 4에 도시된 도면은 열처리 오븐(100)의 전체 구조를 보인 것으로 챔버(200)를 포함하여 구성된 열처리 오븐(100)의 예시이다.1 to 4 show the entire structure of the heat treatment oven 100, and are examples of the heat treatment oven 100 including the chamber 200.
열처리 오븐(100)은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 기판을 열처리 하기 위하여 열처리 대상 기판을 챔버(200) 안에 마련된 각단에 넣거나 열처리 공정이 완료된 기판을 챔버(200)로부터 반출하기 위해 후면부에는 도어부(110)를, 전면부에는 셔터부(120)를 각각 구비할 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 4 , the heat treatment oven 100 may include a door part 110 on the rear part and a shutter part 120 on the front part in order to put a substrate to be heat treated in each stage provided in the chamber 200 or to take out a substrate on which the heat treatment process is completed from the chamber 200 in order to heat the substrate.
또한, 열처리 오븐(100)은 가열 또는 건조를 필요로하는 기판을 수용하는 챔버(200)를 구비하고, 챔버(200) 내에는 발열체로 이루어지는 복수의 히터 유닛(300)들을 실장하여 그 히터 유닛(300)들로부터 발생되는 열로 기판을 가열하거나 수분을 증발 건조 시키도록 구성된다.In addition, the heat treatment oven 100 includes a chamber 200 accommodating a substrate requiring heating or drying, and a plurality of heater units 300 made of a heating element are mounted in the chamber 200 to heat the substrate with heat generated from the heater units 300 or to evaporate and dry moisture.
그리고, 열처리 오븐(100)은 챔버(200)의 일측으로 프로세스 가스를 포함하는 유체를 유입시키는 급기구 및 챔버(200)내 유체를 배기시키는 배기구를 구비하고, 챔버(200)를 지지하고 받쳐주는 러그들을 포함하는 프레임 및 히터 유닛(300)의 발열선을 접속시켜 전류를 통전시키는 다수의 부스바들이 접속된 도전부(301)를 포함하여 구성되고 있다.In addition, the heat treatment oven 100 includes a supply port through which a fluid containing a process gas is introduced into one side of the chamber 200 and an exhaust port through which the fluid inside the chamber 200 is exhausted, and a frame including lugs that support and support the chamber 200, and a conductive part 301 connected to a plurality of busbars that conduct current by connecting a heating wire of the heater unit 300.
그리고, 사양에 따라 다르지만 보통의 경우, 히터 유닛(300)을 구성하는 발열체인 파이프(310)의 상하부에는 상하부열전달판(321)(322)을 밀착되도록 설치하여 챔버 내에서 이루어지는 기판 가열 공정을 효과적으로 수행하도록 구성되고 있다.In addition, although it depends on the specification, in normal cases, the upper and lower heat transfer plates 321 and 322 are installed in close contact with the upper and lower parts of the pipe 310, which is a heating element constituting the heater unit 300, to effectively perform the substrate heating process in the chamber.
여기서, 열처리 오븐의 발열체로 기능하는 히터 유닛(300)은 파이프(금속 보호관)에 전기 저항으로 발열하는 발열선(발열코일)을 내장하고 절연 분말인 산화마그네슘(MgO)을 넣어 함께 충진하여 발열선과 파이프(310)를 절연한 히터일 수 있다. 파이프(310)는 미네랄 절연 히터(Mineral Insulated Heater)로 사용될 수 있으며 이 경우 가늘게 제작이 가능한 특징을 가진다.Here, the heater unit 300 functioning as a heating element of the heat treatment oven may be a heater in which a heating wire (heating coil) that generates heat by electrical resistance is embedded in a pipe (metal protective tube) and filled with magnesium oxide (MgO) as an insulating powder to insulate the heating wire and the pipe 310. The pipe 310 can be used as a mineral insulated heater, and in this case, it has a feature that can be manufactured thin.
한편, 도 1 및 도 4에서, 미설명 부호 '210'과 '220'은 챔버(200)의 '내외부 케이싱'이다. 그리고, 미설명 부호 '230'은 챔버(200)에 냉각 기류를 형성하여 챔버(200)의 내부에 구성된 냉각 기류 유도로를 통해 챔버를 균일한 온도 분포로 냉각시키는 '냉각 재킷'이다. 미설명 부호 '240'은 피드 스루들을 돌출시켜 이를 통해 챔버내(200)로 전원을 공급하는 '전원공급부'이다.Meanwhile, in FIGS. 1 and 4 , reference numerals '210' and '220' denote 'internal and external casings' of the chamber 200 . Also, reference numeral '230', which is not described, is a 'cooling jacket' that forms a cooling airflow in the chamber 200 and cools the chamber with a uniform temperature distribution through a cooling airflow induction path configured inside the chamber 200. Reference numeral '240', which is not explained, is a 'power supply unit' that protrudes feed throughs and supplies power to the chamber 200 through them.
참고로, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같은, 열처리 오븐을 구성하는 기본적인 구성들, 예를 들면, 챔버의 구조 및 프로세스 가스의 급기 및 배기계통, 히터 유닛에 전원을 공급하는 부스바를 포함하는 도전부 및 전원공급부의 구성은 본 발명과 직접 관련이 없다. 그리고, 열처리 오븐의 기본적인 해당 구성들은 본 발명의 요지와 무관하고 공지된 구성들이므로 본 발명의 구성 및 동작 설명에서 생략하는 것으로 한다.For reference, as shown in FIGS. 1 and 4, the basic components constituting the heat treatment oven, for example, the structure of the chamber and the process gas supply and exhaust system, including a bus bar for supplying power to the heater unit The configuration of the conductive part and the power supply part is not directly related to the present invention. In addition, since the basic corresponding configurations of the heat treatment oven are known configurations irrelevant to the gist of the present invention, they will be omitted from the configuration and operation description of the present invention.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 열처리 오븐은 일반적으로 기판을 열처리 하기 위하여 열처리 대상 기판을 히터가 설치된 챔버 안에 마련된 각단에 넣거나 열처리 공정이 완료된 기판을 챔버로부터 반출하기 위해 후면부에는 도어를, 전면부에는 셔터를 각각 구비할 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 4, a heat treatment oven generally has a door on the rear side and a shutter on the front side to put a substrate to be heat treated in each stage provided in a chamber in which a heater is installed to heat the substrate or to take a substrate on which the heat treatment process is completed from the chamber.
또한, 열처리 오븐은 가열 또는 건조를 필요로 하는 기판을 수용하는 챔버를 구비하고, 챔버 내에는 발열체로 이루어지는 히터 유닛을 실장하여 히터 유닛으로부터 발생되는 열을 통해 기판을 가열하거나 수분을 증발 건조 시키도록 구성될 수 있다.In addition, the heat treatment oven includes a chamber accommodating a substrate to be heated or dried, and a heater unit made of a heating element is mounted in the chamber to heat the substrate or evaporate and dry moisture through heat generated from the heater unit.
그리고, 사양에 따라 다르지만 보통의 경우, 히터를 구성하는 발열체의 상하부에는 상/하부열전달판을 밀착되도록 설치하여 기판 가열 공정을 효과적으로 수행하도록 구성되고 있다.And, although it depends on the specifications, in normal cases, the upper and lower heat transfer plates are installed in close contact with each other on the upper and lower parts of the heating element constituting the heater to effectively perform the substrate heating process.
그리고, 열처리 오븐의 챔버의 일측으로는 프로세스 가스를 포함하는 유체를 유입시키는 급기구, 챔버내 유체를 배기시키는 배기구를 구비하고, 챔버를 지지하고 받쳐주는 러그들을 포함하는 프레임 및 히터의 발열선을 접속시켜 전류를 통전시키는 다수의 부스바들이 접속된 도전부를 포함하여 구성되고 있다.In addition, one side of the chamber of the heat treatment oven is provided with an air supply port for introducing fluid including process gas and an exhaust port for exhausting fluid in the chamber, and a frame including lugs supporting and supporting the chamber and a heating wire of a heater. It is configured to include a conductive part connected to a plurality of busbars that conduct current.
한편, 열처리 오븐은 챔버 내부에 기판의 열처리 공정 중 기판상에 잔존하는 수분을 제거하기 위하여 히터를 포함하고 있으며 제품의 품질 제고를 위해서 보다 효율적이면서도 높은 성능의 공정 능력을 요구하고 있다.On the other hand, the heat treatment oven includes a heater to remove moisture remaining on the substrate during the heat treatment process of the substrate inside the chamber, and requires more efficient and high-performance process capability to improve product quality.
아울러, 열처리 공정 시간 단축을 통해 보다 많은 양의 제품을 양산하기 위하여 챔버 내부에 설치되는 히터 유닛이 고성능이면서도 구조적으로 강화된 내구성 을 요구하고 있다.In addition, in order to mass-produce a larger amount of products by reducing the heat treatment process time, a heater unit installed inside the chamber requires high performance and structurally enhanced durability.
그러나, 기존의 열처리 오븐의 히터 유닛은 고온에서도 절연 파괴 없이 온도 균일도의 유지가 어렵고, 기판 제조 공정에서 필요로 하는 고온 온도 성능과 온도 균일도를 충분히 만족시키는데 있어서 어려움이 따르고 있다.However, heater units of existing heat treatment ovens are difficult to maintain temperature uniformity without dielectric breakdown even at high temperatures, and have difficulties in sufficiently satisfying high-temperature performance and temperature uniformity required in a substrate manufacturing process.
이에 따라, 본 발명은, 열처리 오븐의 챔버 내부에서 사용이 가능하고, 고온에서도 절연 파괴 없이 온도 균일도의 유지가 가능하며, 기판 제조 공정에서 필요로 하는 고온의 온도 성능과 온도 균일도를 만족시킬 수 있는 열처리 오븐의 히터 유닛을 제시한다.Accordingly, the present invention provides a heater unit of a heat treatment oven that can be used inside a chamber of a heat treatment oven, can maintain temperature uniformity without dielectric breakdown even at high temperatures, and can satisfy high temperature performance and temperature uniformity required in a substrate manufacturing process.
본 발명에 따른 열처리 오븐의 히터 유닛을 구성하는 주요 구성을 도 5 내지 도 11을 참조하여 구체적으로 설명한다.The main components constituting the heater unit of the heat treatment oven according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 11 .
도 5는 열처리 오븐에 배치되는 본 발명의 일실시예에 따른 히터 유닛의 예시이다. 도 6은 열처리 오븐에 배치되는 본 발명의 일실시예에 따른 히터 유닛을 평면 구조로 나타낸 예시이다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 히터 유닛의 일부를 절취하여 나타낸 예시이다. 도 8은 도 7의 A부를 발췌하여 상세하게 나타낸 예시이다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 히터 유닛의 상세 구조를 설명하는 예시이다.5 is an example of a heater unit according to an embodiment of the present invention disposed in a heat treatment oven. 6 is an example showing a heater unit according to an embodiment of the present invention disposed in a heat treatment oven in a planar structure. 7 is an example of a partially cut away heater unit according to an embodiment of the present invention. 8 is an example showing in detail by extracting part A of FIG. 7 . 9 is an example illustrating a detailed structure of a heater unit according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 열처리 오븐의 히터 유닛(300)은, 도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(미도시)의 가열 건조를 위해 기판을 수용하는 챔버(200)내에 복수로 실장 배치될 수 있다. 열처리 오븐(100)은 히터 유닛(300)들로부터 발생되는 열을 통해 기판을 가열하거나 건조 시키도록 구성될 수 있다.As shown in FIGS. 5 to 9 , a plurality of heater units 300 of the heat treatment oven according to an embodiment of the present invention may be mounted and disposed in a chamber 200 accommodating a substrate for heating and drying a substrate (not shown). The heat treatment oven 100 may be configured to heat or dry a substrate through heat generated from the heater units 300 .
그리고, 히터 유닛(300)은 전기 저항으로 발열하는 발열선(302)이 내장되어 가열되는 파이프(310)로 구성될 수 있다.In addition, the heater unit 300 may be composed of a pipe 310 in which a heating wire 302 that generates heat by electrical resistance is embedded and heated.
여기서, 발열체로 기능하는 파이프(310)는 바람직하게는 발열선(302)이 내장된 중공을 가지는 원형 형상의 파이프(310)를 선택하여 구성될 수 있다. 원형 형상의 파이프(310)는 고온발열 성능과 내구성 및 고른 분포의 고온 발열 성능을 내도록 하기 위하여 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 일정한 간격을 유지하여 구부린 형상으로 배치하는 것이 바람직할 수 있다.Here, the pipe 310 functioning as the heating element may preferably be configured by selecting a circular pipe 310 having a hollow in which the heating wire 302 is embedded. The circular pipe 310 may be arranged in a bent shape at regular intervals as shown in FIGS. 7 and 8 in order to exhibit high-temperature heating performance, durability, and uniform distribution of high-temperature heating performance.
이렇게 원형 형상의 파이프(310)를 적용하는 경우, 일정한 간격을 유지하는 가운데 급격한 굴곡 없이 부드럽게 구부린 형상의 발열체로 제조될 수 있으므로 온도를 균일하게 유지하는 중요한 역할을 하게되고, 굵기를 가늘게 하면서도 굵기에 따라 구부리는 한계치와 간격을 좁힐수 있으며, 이를 통해 열처리 오븐의 발열체 로 적용될 때 전체 성능을 향상시킬수 있는 이점이 있다.In the case of applying the circular pipe 310 in this way, it can be manufactured as a heating element in a gently bent shape without sharp bends while maintaining a constant interval, so it plays an important role in maintaining the temperature uniformly, and it is possible to narrow the bending limit and interval according to the thickness while thinning, and through this, there is an advantage of improving overall performance when applied as a heating element of a heat treatment oven.
그리고, 히터 유닛(300)은 도 9에 도시된 바와 같이 파이프(310)의 상하부에 배치되는 상하부열전달판(321)(322), 상하부열전달판(321)(322)의 간격 사이에 배치되어 상하부열전달판(321)(322)의 간격을 유지시키고 상하부열전달판(321)(322)을 지지하는 복수의 부싱부(330)를 포함하여 구성될 수 있다.And, as shown in FIG. 9 , the heater unit 300 includes a plurality of bushings 330 disposed between the upper and lower heat transfer plates 321 and 322 disposed above and below the pipe 310 and between the upper and lower heat transfer plates 321 and 322 to maintain a distance between the upper and lower heat transfer plates 321 and 322 and to support the upper and lower heat transfer plates 321 and 322. can be configured.
또한, 히터 유닛(300)을 구성하는 파이프(310)의 일단에는 도 8에 도시된 바와 같이 도전부(301)가 접속되어 전원을 공급하는 파워 슬리브(311)가 장착되고, 파워 슬리브(311)들의 배치 위치를 기준으로 슬리브 방열 블럭(312)을 배치하여 구성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 8, a power sleeve 311 to which a conductive part 301 is connected to supply power is mounted on one end of the pipe 310 constituting the heater unit 300, and the sleeve heat dissipation block 312 may be disposed based on the arrangement position of the power sleeves 311.
여기서, 파워 슬리브(311)는 도전부(301)의 접속을 유도하고 파이프(310)로부터 외부로 방사되는 열손실을 차단하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여 파워 슬리브(311)들의 배치 위치를 기준으로 그 주변부에는 슬리브 방열 블럭(312)을 장착하고, 이를 통해 고온의 열을 방열하도록 함으로써 과열에 의한 도전부(301)의 파손이나 화재 위험으로부터 도전부(301)를 효과적으로 보호할 수 있다.Here, the power sleeve 311 may be configured to induce connection of the conductive part 301 and block heat loss radiated from the pipe 310 to the outside. To this end, based on the arrangement position of the power sleeves 311, a sleeve heat dissipation block 312 is mounted on the peripheral portion, and high-temperature heat is dissipated therethrough, thereby damaging the conductive portion 301 due to overheating or risk of fire. The conductive portion 301 can be effectively protected.
슬리브 방열 블럭(312)은 바람직하게는 고열에 견디고 방열 성능과 전기적 절연성이 우수한 알루미늄 합금 또는 세라믹 소재 중에서 선택하는 것이 바람직할 수 있다.The sleeve heat dissipation block 312 may preferably be selected from aluminum alloy or ceramic materials that withstand high heat and have excellent heat dissipation performance and electrical insulation.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 히터 유닛의 부싱 구조를 설명하는 예시이다. 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 히터 유닛의 부싱을 분해하여 상태로 나타낸 예시이다.10 is an example for explaining a bushing structure of a heater unit according to an embodiment of the present invention. 11 is an example showing a disassembled state of a bushing of a heater unit according to an embodiment of the present invention.
또한, 히터 유닛(300)을 구성하는 부싱부(330)는 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 중공홀(332)을 가지며 하부열전달판(322)의 개구홀(323)을 따라 위치결정되는 부싱(331)을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 부싱(331)은 지지수단을 통해 개구홀(323)을 따라 장착 고정하여 구성될 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 9 to 11 , the bushing part 330 constituting the heater unit 300 may include a bushing 331 having a hollow hole 332 and positioned along the opening hole 323 of the lower heat transfer plate 322. In addition, the bushing 331 may be configured by mounting and fixing it along the opening hole 323 through a supporting means.
여기서, 부싱(331)은 파이프(310)를 기준으로 그 상하부에 위치하여 접촉되는 상부열전달판(321)과 하부열전달판(322) 사이에 게재되어 고온에서도 절연 파괴 없이 상부열전달판(321)과 하부열전달판(322)의 유동이나 변형을 제어하고 일정한 유격을 형성하여 이를 통해 온도 균일도를 일정하게 유지하도록 유도하게 된다.Here, the bushing 331 is located at the top and bottom of the pipe 310, and is interposed between the upper heat transfer plate 321 and the lower heat transfer plate 322 that are in contact with each other, and controls the flow or deformation of the upper heat transfer plate 321 and the lower heat transfer plate 322 without dielectric breakdown even at high temperatures, and forms a constant gap, thereby guiding the temperature uniformity to be maintained constant.
예를 들면, 상부열전달판(321)과 하부열전달판(322)은 파이프(310)로부터 전도되는 열을 최종적으로 열처리 오븐의 챔버 내에 방사하게 되는데, 이때 상부열전달판(321)과 하부열전달판(322)의 간격이나 열 응력 변형 등이 발생되면 온도 균일도 편차가 발생될 수 있다. 이는 열처리 오븐에 세팅된 열방사 면적 변형과 열 평형에 급격한 변화를 초래하는 문제로 나타날 수 있다.For example, the upper heat transfer plate 321 and the lower heat transfer plate 322 finally radiate the heat conducted from the pipe 310 into the chamber of the heat treatment oven. At this time, when the gap between the upper heat transfer plate 321 and the lower heat transfer plate 322 or thermal stress deformation occurs, temperature uniformity deviation may occur. This may appear as a problem that causes a sudden change in thermal equilibrium and deformation of the thermal radiation area set in the heat treatment oven.
열처리 오븐의 챔버에 배치되는 히터 유닛(300)의 온도 균일도 및 온도 관리는 그 정도 차이에 따라 기판의 열처리 제조에서 수율과 성능 유지에 직간접적인 영향을 미치게 된다.Temperature uniformity and temperature management of the heater unit 300 disposed in the chamber of the heat treatment oven directly or indirectly affect the maintenance of yield and performance in heat treatment manufacturing of the substrate according to the degree of difference.
본 발명에 따르면, 상부열전달판(321)과 하부열전달판(322) 사이에 인서트 방식으로 게재되는 부싱부(330)는 상부열전달판(321)과 하부열전달판(322)의 열변형, 또는 상부열전달판(321)과 하부열전달판(322)에 가해지는 충격에 의한 위치 변형을 포함하여 다양한 변형 요인들을 효과적으로 제어하고, 상부열전달판(321)과 하부열전달판(322)을 일정한 간격으로 유지시킴으로써 기판 제조 공정에서 필요로 하는 고온 온도 성능과 온도 균일도를 만족시킬 수 있게된다.According to the present invention, the bushing portion 330 disposed between the upper heat transfer plate 321 and the lower heat transfer plate 322 in an insert manner effectively controls various deformation factors, including thermal deformation of the upper heat transfer plate 321 and the lower heat transfer plate 322 or positional deformation due to impact applied to the upper heat transfer plate 321 and the lower heat transfer plate 322, and the upper heat transfer plate 321 and the lower heat transfer plate 3 22) at regular intervals, it is possible to satisfy the high-temperature performance and temperature uniformity required in the substrate manufacturing process.
이를 위하여, 부싱(331)은 지지수단을 통해 상부열전달판(321)과 하부열전달판(322) 사이에 복수 개소에 배치하여 구성될 수 있으며, 지지수단은, 하부열전달판(322)에 천공된 개구홀(323)에 센터링되도록 상부열전달판(321)으로부터 하부방향으로 돌출되어 부싱(331)의 중공홀(332)을 따라 진입되는 픽서(340) 및 픽서(340)를 하부열전달판(322)의 저면에서 지지하는 고정너트(341)를 포함하여 구성될 수 있다.To this end, the bushings 331 may be disposed at a plurality of locations between the upper heat transfer plate 321 and the lower heat transfer plate 322 through support means, and the support means protrudes downward from the upper heat transfer plate 321 so as to be centered in the opening hole 323 drilled in the lower heat transfer plate 322 and enters along the hollow hole 332 of the bushing 331 A fixer 340 and a fixer ( 340) may be configured to include a fixing nut 341 supporting the bottom surface of the lower heat transfer plate 322.
도 10에 도시된 바와 같이, 부싱부(330)는 상부열전달판(321)과 하부열전달판(322) 사이에 장착될 수 있으며, 부싱(331)은 도 11에 도시된 바와 같이, 상부열전달판(321)으로부터 하부방향으로 돌출되어 부싱(331)의 중공홀(332)을 따라 진입되는 픽서(340)를 통해 하부열전달판(322)에 위치결정되어 상부열전달판(321)과 하부열전달판(322) 사이에 일정한 유격을 형성하고, 그 간격은 상부열전달판(321)과 하부열전달판(322)이 고열을 받는 조건에서도 일정한 간격을 유지하도록 상부열전달판(321)과 하부열전달판(322)을 지지하는 기능을 한다.As shown in FIG. 10, the bushing unit 330 may be mounted between the upper heat transfer plate 321 and the lower heat transfer plate 322, and the bushing 331 protrudes downward from the upper heat transfer plate 321 as shown in FIG. A constant gap is formed between the transfer plate 321 and the lower heat transfer plate 322, and the gap functions to support the upper heat transfer plate 321 and the lower heat transfer plate 322 so that the upper heat transfer plate 321 and the lower heat transfer plate 322 maintain a constant gap even when the heat transfer plate 321 and the lower heat transfer plate 322 are subjected to high heat.
또한, 픽서(340)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 상부열전달판(321)으로부터 돌출되어 부싱(331)의 중공홀(332)을 통과하고, 이어서 하부열전달판(322)의 개구홀(323)을 따라 삽입되어 하부열전달판(322)의 저면에서 고정너트(341)를 체결하여 견고한 상태로 지지 고정된다. 여기서, 하부열전달판(322)의 저면과 고정너트(341) 의 접촉면 사이에 와셔(342)를 설치하는 경우 픽서(340)의 유동과 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 10, the fixer 340 protrudes from the upper heat transfer plate 321, passes through the hollow hole 332 of the bushing 331, and is then inserted along the opening hole 323 of the lower heat transfer plate 322, and is supported and fixed in a solid state by fastening the fixing nut 341 on the bottom surface of the lower heat transfer plate 322. Here, when the washer 342 is installed between the bottom surface of the lower heat transfer plate 322 and the contact surface of the fixing nut 341, the flow and deformation of the fixer 340 can be effectively prevented.
이와 같이, 본 발명에 따른 열처리 오븐의 히터 유닛은, 열처리 오븐의 챔버 내부에서 사용이 가능하고, 고온에서도 절연 파괴 없이 온도 균일도의 유지가 가능하며, 기판 제조 공정에서 필요로 하는 고온 온도 성능과 온도 균일도를 만족시킬 수 있는 유리한 이점이 있다.As described above, the heater unit of the heat treatment oven according to the present invention can be used inside the chamber of the heat treatment oven, can maintain temperature uniformity even at high temperatures without dielectric breakdown, and can satisfy high temperature performance and temperature uniformity required in the substrate manufacturing process. There are advantageous advantages.
또한, 상부열전달판과 하부열전달판 사이에 인서트 방식으로 게재되는 부싱부를 통해 상부열전달판과 하부열전달판의 열변형, 또는 상부열전달판과 하부열전달판에 가해지는 충격에 의한 위치 변형을 포함하여 다양한 변형 요인들을 효과적으로 제어할 수 있는 이점이 있다.In addition, various deformation factors including thermal deformation of the upper and lower heat transfer plates or positional deformation due to impact applied to the upper and lower heat transfer plates can be effectively controlled through the bushing portion inserted between the upper and lower heat transfer plates in an insert manner.
또한, 상부열전달판과 하부열전달판을 일정한 간격으로 유지시킴으로써 기판 제조 공정에서 필요로 하는 고온 온도 성능과 온도 균일도를 만족시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage in that high-temperature performance and temperature uniformity required in a substrate manufacturing process can be satisfied by maintaining the upper heat transfer plate and the lower heat transfer plate at regular intervals.
본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나 실시 예로 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있으며 수정과 변형이 이루어진 것은 본 발명의 기술 사상에 포함된다.Although the present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, it is not limited to the embodiment and can be practiced by modifying and transforming within a range that does not depart from the gist of the present invention, and modifications and variations made are included in the technical spirit of the present invention.
100: 열처리 오븐 200: 챔버
300: 히터 유닛 301: 도전부
302: 발열선 310: 파이프
311: 파워 슬리브 312: 슬리브 방열 블럭
321: 상부열전달판 322: 하부열전달판
323: 개구홀 330: 부싱부
331: 부싱 332: 중공홀
340: 픽서 341: 고정너트
342: 와셔100: heat treatment oven 200: chamber
300: heater unit 301: conductive part
302: heating wire 310: pipe
311: power sleeve 312: sleeve heat dissipation block
321: upper heat transfer plate 322: lower heat transfer plate
323: opening hole 330: bushing
331: bushing 332: hollow hole
340: fixer 341: fixing nut
342: washer
Claims (6)
상기 파이프는 중공을 가지는 원형인 것을 특징으로 하는 열처리 오븐의 히터 유닛.According to claim 1,
The heater unit of the heat treatment oven, characterized in that the pipe is a circular shape having a hollow.
상기 하부열전달판의 하부면과 상기 고정너트의 상부면 사이에 와셔를 설치하여 픽서의 유동과 변형을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 열처리 오븐의 히터 유닛.According to claim 1,
The heater unit of the heat treatment oven, characterized in that configured to prevent the flow and deformation of the fixer by installing a washer between the lower surface of the lower heat transfer plate and the upper surface of the fixing nut.
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