KR20060095390A - Plate-type ceramic heater - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세라믹 히터에 관한 것으로, 세라믹 히터를 구성하는 세라믹 지지체에 저항 발열체를 양면으로 인쇄하고 상기 지지체에 형성된 비아홀을 통하여 상기 발열체 패턴이 상호 연결되도록 저항 발열체의 배선 방법을 개선시킴으로써 발열이 세라믹 히터의 양면에서 일어나도록 한다. 또한, 저항 발열체가 일면에 인쇄된 세라믹 지지체를 2층 이상으로 적층하고 상기 세라믹 지지체에 형성된 비아홀을 통하여 각 층의 저항 발열체가 상호 연결되도록 함으로써 세라믹 히터의 면적을 넓히지 않고도 발열량이 증가되도록 한다. 이와 같은 배선 방법을 취함으로써 세라믹 히터의 발열량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 발열이 히터의 전체 면적에서 균일하게 발생되도록 할 수 있다. 또한, 세라믹 지지체에 형성된 레지홀을 이용하여 적층시 정렬 오차를 줄일 수 있어 세라믹 히터의 양산성을 높일 수 있다. The present invention relates to a ceramic heater, which generates heat by heating a resistance heating element on both sides of a ceramic support constituting the ceramic heater and improving the wiring method of the resistance heating element so that the heating element patterns are interconnected through via holes formed in the support. To rise on both sides of the In addition, by stacking two or more layers of the ceramic support printed on one surface of the resistance heating element and interconnecting the resistance heating elements of each layer through the via hole formed in the ceramic support, the amount of heat generated is increased without increasing the area of the ceramic heater. By adopting such a wiring method, not only the amount of heat generated by the ceramic heater can be increased, but also heat can be generated uniformly in the entire area of the heater. In addition, by using a ledge hole formed in the ceramic support can reduce the alignment error during the stacking it is possible to increase the mass productivity of the ceramic heater.
세라믹히터, 적층, 비아홀, 그린시트, 동시소성, 금속패턴 Ceramic Heater, Lamination, Via Hole, Green Sheet, Simultaneous Firing, Metal Pattern
Description
도 1a는 세라믹 그린시트 지지체의 앞면에 형성시킨 금속 저항체 패턴.Figure 1a is a metal resistor pattern formed on the front surface of the ceramic green sheet support.
도 1b는 세라믹 그린시트 지지체의 뒷면에 형성시킨 금속 저항체 패턴.Figure 1b is a metal resistor pattern formed on the back of the ceramic green sheet support.
도 2은 금속 저항체 패턴이 형성된 세라믹 그린시트 지지체의 앞, 뒷면에 세라믹 보호층을 적층시키는 방법을 나타낸 상세도.Figure 2 is a detailed view showing a method for laminating a ceramic protective layer on the front and back of the ceramic green sheet support on which the metal resistor pattern is formed.
도 3a는 적층된 판상 세라믹 히터의 단면도.3A is a sectional view of a laminated plate ceramic heater;
도 3b는 세라믹 그린시트에 형성시킨 비아 홀로 금속 저항체 패턴을 연결하는 방법을 나타낸 상세도. 3B is a detailed view illustrating a method of connecting a metal resistor pattern to via holes formed in a ceramic green sheet.
도 4는 금속 저항체 패턴이 단면 인쇄된 세라믹 지지체와 세라믹 보호층을 적층시키는 방법을 나타낸 상세도.4 is a detailed view showing a method of laminating a ceramic support and a ceramic protective layer on which a metal resistor pattern is single-sided printed.
도 5a는 도 4의 적층체에서 제2층에 해당하는 평면의 금속 저항체 패턴. FIG. 5A is a planar metal resistor pattern corresponding to the second layer in the laminate of FIG. 4. FIG.
도 5b는 도 4의 적층체에서 제3층에 해당하는 평면의 금속 저항체 패턴.FIG. 5B is a planar metal resistor pattern corresponding to the third layer in the laminate of FIG. 4. FIG.
도 5c는 도 4의 적층체에서 제4층에 해당하는 평면의 금속 저항체 패턴.FIG. 5C is a planar metal resistor pattern corresponding to the fourth layer in the laminate of FIG. 4. FIG.
도 6은 도 4의 방법으로 적층시킨 적층체 판상 세라믹 히터의 단면도.6 is a cross-sectional view of a laminated plate-shaped ceramic heater laminated by the method of FIG. 4.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
10:세라믹 지지체 11:세라믹 보호층10: ceramic support 11: ceramic protective layer
12:레지홀 14:비어홀12: Resident Hall 14: Beer Hall
16a,16b:금속 저항체 패턴 20a,20b,20c:세라믹 지지체 16a, 16b:
21:세라믹 보호층 22:레지홀21: ceramic protective layer 22: resist hole
24:비어홀 26a,26b, 26c:금속 저항체 패턴24:
본 발명은 판상의 세라믹 히터에 관한 것으로, 상세하게는 금속 저항체 패턴의 양을 증가시켜 발열 특성을 향상시킨 적층형 세라믹 히터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
히터로 사용되는 대표적인 예로서 금속발열체, 탄화규소발열체, 규화몰리브덴 발열체 및 세라믹 발열체가 알려져 있다. 금속발열체로서는 비교적 저렴한 가격의 니크롬선, 철 크롬선, 칸탈선(Fe-Cr-Al)이 사용되고 있다. 이러한 발열체는 벗어진 채로 사용되는 것도 있지만 개방된 분위기 중에서 사용하는 경우에는 절연성분말(예를 들어, 스텐레스)가운데 봉입하여 분위기 열화를 방지하고 있다. 이 경우, 내열온도도 스텐레스 파이프에 따라 결정되어 최고온도는 800℃정도이다. 그럼에도 불구하고 이러한 구성의 제품은 상당히 고가이다. 또한 고가인 것으로 백금선이 사용되고 있지만, 이것은 사용하는 시스템이 특수한 경우에 한정된다. 고온용 발열체로서 가장 대표 적인 것은 탄화규소 발열체인데, 이 발열체는 1400℃의 공기중에서도 필요한 시간동안 계속하여 사용할 수 있어서, 금속이외의 금속발열체에 대신하여 고온 전기로용 열체로서 널리 사용되고 있다. 그러나 이 발열체의 커다란 결점은 800℃부터 1000℃에서 그 저항의 온도 특성이 큰 온도계수가 급격히 마이너 스의 온도계수로 변화하는 것으로서 그 제어회로를 충분히 검토하는 것이 필요하며, 그 제어회로가 포함되므로 가격이 비싸다. 결국 범용의 발열체로서는 거의 사용되지 않는다. 최근 또한 고온용 발열체로서 규화 몰리브덴이 개발되었지만, 상당히 고가이고 일종의 유리상으로 되어 있어 기계적 강도가 약하여, 특수한 전기로의 히터로서 응용되고 있는데 불과하다. 전술한 탄화규소 발열체도 기계적 강도가 그다지 우수하지 않다. Representative examples of the heaters include metal heating elements, silicon carbide heating elements, molybdenum silicide heating elements, and ceramic heating elements. As a metal heating element, nichrome wire, iron chromium wire, and cantal wire (Fe-Cr-Al) of relatively low price are used. Although such a heating element may be used while being removed, when used in an open atmosphere, it is enclosed in an insulating ingredient powder (for example, stainless steel) to prevent deterioration of the atmosphere. In this case, the heat resistance temperature is also determined according to the stainless pipe, and the maximum temperature is about 800 ° C. Nevertheless, products of this configuration are quite expensive. In addition, although platinum wire is used by being expensive, this is limited to the case where the system to be used is special. The most representative of the high-temperature heating element is a silicon carbide heating element, which can be used continuously in the air at 1400 ° C. for a necessary time, and is widely used as a heating element for high-temperature electric furnaces instead of metal heating elements other than metals. However, the major drawback of this heating element is that the temperature coefficient of the temperature characteristic of the resistance changes rapidly from minus 800 ° C to 1000 ° C, and it is necessary to examine the control circuit sufficiently, and the control circuit is included. This is expensive. After all, it is rarely used as a general-purpose heating element. In recent years, molybdenum silicide has been developed as a heating element for high temperature, but it is very expensive and has a kind of glass phase, so that its mechanical strength is weak, and it is only applied as a heater of a special electric furnace. The above-described silicon carbide heating element is also not very good in mechanical strength.
다음으로 가장 최신의 발열체로서 절연성 알루미나 기판 위에 텅스텐 금속을 집어 넣고 전체를 알루미나로 피복시킨 것이 있다. 이것은 세라믹 히터로서 알려지고 있지만, 1000℃ 이상의 온도에서 사용하게 되면, 내부 텅스텐이 산화되어, 그 저항치가 변화되는 문제점이 있어서, 결국 800℃ 이하의 것으로서 사용하게 된다. 이 세라믹 히터는 값싼 금속발열체와 필적하여 제조될 가능성이 커서 가장 기대되는 것이다. Next, as the latest heating element, a tungsten metal is put on an insulating alumina substrate and the whole is coated with alumina. This is known as a ceramic heater, but when used at a temperature of 1000 ° C or higher, there is a problem in that the internal tungsten is oxidized and the resistance thereof is changed, and eventually it is used as 800 ° C or lower. This ceramic heater is most expected because it is likely to be manufactured to be comparable to cheap metal heating elements.
세라믹 히터는 절연성을 가지고 있는 세라믹 지지체와 금속 저항 발열체 패턴 및 이를 보호하는 보호층으로 구성되는 일반적인 구조를 가진다. 이러한 세라믹 히터에서 발열체 금속으로는 일반적으로 텅스텐이나 몰리브덴 등이 사용되며, 세라믹 지지체 및 금속 패턴을 보호하는 세라믹 보호층으로는 질화물계 세라믹스나 산화물계 세라믹스 등이 많이 사용되고 있는데, 현재 이 재료들 중에서도 발열체 금속으로는 텅스텐을, 세라믹 지지체 및 보호층으로는 고온 내구성이 우수한 알루미나가 가장 많이 사용되고 있다. The ceramic heater has a general structure including an insulating ceramic support, a metal resistance heating element pattern, and a protective layer protecting the same. Tungsten or molybdenum are generally used as a heating element metal in such a ceramic heater, and nitride ceramics or oxide ceramics are widely used as a ceramic protective layer protecting a ceramic support and a metal pattern. Tungsten is used as a metal, and alumina excellent in high temperature durability is most used as a ceramic support and a protective layer.
한편 세라믹 히터는 사용용도에 따라 봉상, 튜브상, 판상 등의 형태로 제조 되고 있으며, 봉상이나 판상의 경우에는 세라믹 히터의 발열부분을 구성하는 금속 저항체 패턴을 주로 발열체를 보호하는 세라믹 층에 인쇄한 후 이를 봉상 및 튜브상 세라믹 지지체에 말아 적층시킨 다음 이를 소결하여 제조한다. 이때 알루미나를 사용하여 봉상 및 튜브상의 지지체를 제조한 후 금속 저항체 패턴이 인쇄된 시트상의 보호층을 적층시키는 방법은 지지체의 형상이 곡면을 이루고 있기 때문에 균일한 힘을 가하여 세라믹 보호층을 지지체에 적층시키기가 어려워 이후 보호층이 적층된 세라믹 히터를 소결하는 공정에서 보호층의 박리(delamination)가 많이 발생하는 문제가 발생하고 있다. 따라서 봉상 및 튜브상의 세라믹 히터가 반드시 필요한 용도를 제외하고는 세라믹 히터의 형상을 판상으로 제조하는 경향이 제조상의 효율성으로 인하여 최근의 많이 채택되고 있다. Ceramic heaters are manufactured in the form of rods, tubes, plates, etc., depending on the intended use.In the case of rods or plates, the metal resistor pattern constituting the heating portion of the ceramic heater is mainly printed on the ceramic layer protecting the heating element. It is then rolled and laminated on rod-shaped and tubular ceramic supports, followed by sintering it. In this case, a method of manufacturing a rod-like and tube-like support using alumina and then laminating a sheet-like protective layer on which a metal resistor pattern is printed is applied, so that the ceramic protective layer is laminated on the support by applying a uniform force because the shape of the support is curved. Since it is difficult to do so, there is a problem that a great deal of delamination of the protective layer occurs in the process of sintering the ceramic heater having the protective layer laminated thereon. Therefore, the trend of manufacturing the shape of the ceramic heater in the form of a plate has been adopted in recent years due to the manufacturing efficiency, except for the use of a rod-shaped and tube-shaped ceramic heater.
세라믹 히터를 판상으로 제조하는 경우에는 봉상 및 튜브상과는 달리 금속 패턴을 직접 세라믹 지지체에 인쇄하는 것이 가능하고 이를 보호하는 보호층을 적층할 때 균일한 힘을 가하여 적층하는 것이 가능하여 소결 공정에서의 불량률을 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나 지금까지 생산되고 있는 대부분의 판상 세라믹 히터는 세라믹 지지체의 한쪽 면만을 사용하여 저항체 패턴을 인쇄한 제품으로 봉상 또는 튜브상 발열체와 같이 발열이 발열체 전체에서 균일하지 않은 문제점이 있었다. 또한, 발열량을 높이기 위해서 금속 저항체 패턴을 넓히는 경우에는 세라믹 지지체의 면적이 커지기 때문에 세라믹 제품의 특성상 충격에 약하여 잘 깨지는 문제점을 피할 수 없게 된다. In the case of manufacturing a ceramic heater in the form of a plate, unlike a rod or tube, it is possible to directly print a metal pattern on a ceramic support, and in the sintering process, it is possible to apply a uniform force when laminating a protective layer protecting the same. There is an advantage that can reduce the defective rate of. However, most of the plate-shaped ceramic heaters produced so far have a problem in that a resistor pattern is printed using only one side of the ceramic support, and heat generation is not uniform throughout the heating element, such as a rod-like or tube-shaped heating element. In addition, when the metal resistor pattern is widened in order to increase the amount of heat generated, the area of the ceramic support becomes large, so that the problem of weakening due to the characteristics of the ceramic product may not be avoided.
따라서, 본 발명의 목적은 세라믹 히터의 발열 특성을 향상시키는데 있다. 구체적으로 본 발명은 세라믹 히터의 금속 배턴의 배선 구조를 변경하여 발열량을 증가시키는데 목적이 있다. Therefore, an object of the present invention is to improve the heat generating characteristics of the ceramic heater. Specifically, an object of the present invention is to increase the amount of heat generated by changing the wiring structure of the metal baton of the ceramic heater.
또한, 본 발명의 다른 목적은 세라믹 지지체의 면적을 증가시키지 않고도 금속 패턴을 증가시켜 발열 특성을 향상시키면서 내구성도 증진된 세라믹 히터를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a ceramic heater having improved durability while increasing the heating pattern by increasing the metal pattern without increasing the area of the ceramic support.
뿐만 아니라, 본 발명의 또 다른 목적은 세라믹 히터 제조 공정이 단순하면서도 제조 수율을 높일 수 있는 새로운 구조의 세라믹 히터를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention to provide a ceramic heater of a new structure that can increase the manufacturing yield while the ceramic heater manufacturing process is simple.
기타, 본 발명의 다른 목적 및 특징은 이하에서 보다 구체적으로 제시될 것이다. Other objects and features of the present invention will be presented in more detail below.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상면 및 하면에 다수의 금속 패턴이 형성되어 있고, 상기 상면 및 하면의 금속 패턴은 비어홀에 의하여 상호 연결되며, 가장자리에 형성된 적어도 하나의 레지홀을 포함하는 세라믹 시트와; 그리고 상기 세라믹 시트의 상면 및 하면에 적층되며, 적어도 하나의 레지홀을 포함하는 세라믹 보호층을 포함하는 판상의 세라믹 히터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a ceramic having a plurality of metal patterns are formed on the upper and lower surfaces, the upper and lower metal patterns are interconnected by via holes and at least one resist hole formed at the edge Sheets; The present invention provides a plate-shaped ceramic heater stacked on top and bottom surfaces of the ceramic sheet and including a ceramic protective layer including at least one resist hole.
상기 세라믹 시트의 상면 및 하면에 형성된 금속 패턴은 비어홀로 상호 연결되는 부분을 제외하고 수직적으로 교차하지 않도록 설계하는 것이 바람직하다.The metal patterns formed on the upper and lower surfaces of the ceramic sheet may be designed so as not to cross vertically except for portions interconnected by via holes.
또한, 본 발명은 다수의 세라믹 시트는 각각의 일 표면에 다수의 금속 패턴이 형성되어 있고, 각각의 상기 세라믹 시트는 금속 패턴을 상호 연결하는 비어홀 이 형성되어 있으며, 가장자리에 형성된 적어도 하나의 레지홀을 중심으로 각각의 세라믹 시트가 정렬되어 적층된 세라믹 적층체와; 그리고 상기 세라믹 적층체의 일면에 적층되며, 적어도 하나의 레지홀을 포함하는 세라믹 보호층을 포함하는 판상의 세라믹 히터를 제공한다.In addition, in the present invention, a plurality of ceramic sheets has a plurality of metal patterns formed on one surface thereof, and each of the ceramic sheets has a via hole interconnecting the metal patterns, and at least one resist hole formed at an edge thereof. A ceramic laminate in which each ceramic sheet is aligned and stacked around the ceramic laminate; The present invention provides a plate-shaped ceramic heater stacked on one surface of the ceramic laminate and including a ceramic protective layer including at least one resist hole.
상기 각각의 세라믹 시트의 일면에 형성된 금속 패턴은 비어홀로 상호 연결되는 부분을 제외하고 수직적으로 교차하지 않도록 설계하는 것이 바람직하다.The metal pattern formed on one surface of each ceramic sheet is preferably designed not to cross vertically except portions interconnected by via holes.
본 발명의 제1특징에 따르면, 세라믹 히터를 구성하는 세라믹 지지체에 저항 발열체를 양면으로 인쇄하고 상기 지지체에 형성된 비아홀(via hole)을 통하여 상기 발열체 패턴이 상호 연결되도록 저항 발열체의 배선 방법을 개선시킴으로써 발열이 세라믹 히터의 양면에서 일어나도록 한다. 또한, 본 발명의 제2특징에 따르면, 저항 발열체가 적어도 일면에 인쇄된 세라믹 지지체를 2층 이상으로 적층하고 상기 세라믹 지지체에 형성된 비아홀을 통하여 각 층의 저항 발열체가 상호 연결되도록 함으로써 세라믹 히터의 면적을 넓히지 않고도 발열량이 증가되도록 한다.According to a first aspect of the present invention, by printing a resistance heating element on both sides of a ceramic support constituting a ceramic heater and improving the wiring method of the resistance heating element so that the heating element patterns are interconnected through via holes formed in the support. Allow heat to occur on both sides of the ceramic heater. According to a second aspect of the present invention, an area of a ceramic heater is formed by stacking two or more layers of a ceramic support printed on at least one surface of a resistance heating element and interconnecting the resistance heating elements of each layer through via holes formed in the ceramic support. Allow heat to increase without widening.
이와 같은 배선 방법을 취함으로써 세라믹 히터의 발열량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 발열이 히터의 전체 면적에서 균일하게 발생되도록 할 수 있다. 또한, 제조 공정 측면에서도 세라믹 지지체용 그린시트에 한번의 인쇄 공정으로 동일한 금속 발열체 패턴을 동시에 형성시킬 수 있으며, 세라믹 지지체에 형성된 레지홀을 이용하여 적층시 정렬 오차를 줄일 수 있어 세라믹 히터의 양산성을 높일 수 있다. By adopting such a wiring method, not only the amount of heat generated by the ceramic heater can be increased, but also heat can be generated uniformly in the entire area of the heater. In addition, in the manufacturing process, the same metal heating element pattern can be simultaneously formed on the green sheet for the ceramic support by one printing process, and the alignment error during lamination can be reduced by using the resist hole formed in the ceramic support, thereby achieving mass productivity of the ceramic heater. Can increase.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기의 실시예에서는 세라믹 히터 및 그 제조와 관련된 기술, 예를 들어 세라믹 히터에 사용되는 고융점 금속 분말, 세라믹질 원료분, 결합제, 용매 등의 원료 물질, 또는 원료 물질의 페이스트화, 건조 분말화, 혼합 공정, 분산 공정, 인쇄 공정, 소결 고정 등의 공지된 내용은 명시적으로 기술하지 않는다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. In the following examples, a ceramic heater and a technique related to the production thereof, for example, a raw material such as a high melting point metal powder, a ceramic raw material powder, a binder, a solvent, or a raw material such as a paste or dry powder Well-known contents such as mixing, dispersing, printing, sintering, and the like are not explicitly described.
도 1a 및 1b는 본 발명의 제1실시예에 따라 세라믹 지지체(10) 그린시트의 앞면 및 뒷면에 각각 다수의 금속 저항체(내지 발열체) 패턴(16a, 16b)을 형성한 모습을 나타낸 것이다. 1A and 1B illustrate a plurality of metal resistor (or heating element)
일면에 인쇄된 금속 저항체 패턴(16a)은 다른 면의 금속 저항체 패턴(16b)과 비아홀(14)에 의하여 상호 연결될 수 있다. 상기 세라믹 지지체(10)의 가장 자리 부근에는 레지홀(12)이 형성되어 있는데, 이 레지홀은 세라믹 지지체(10)의 상면 또는 하면에 적측되는 보호층(미도시)을 적층시 정렬을 용이하게 한다. 상기 금속 저항체 패턴은 다양한 방법으로 형성될 수 있으며, 스크린 프린팅 방법 등이 이용될 수 있을 것이다.The
세라믹 지지체의 금속 저항체 패턴을 연결하는데 사용하는 비아홀 및 세라믹 짖체의 보호층을 적층하는데 이용하는 레지홀은 펀칭 머신을 사용하여 형성시킬 수 있을 것이다. 비아홀의 충진에는 금속 저항체 패턴의 인쇄에 이용되는 스크린 프린팅 방법이 사용될 수 있다.The via hole used to connect the metal resistor pattern of the ceramic support and the resist hole used to deposit the protective layer of the ceramic bark may be formed using a punching machine. For filling the via holes, a screen printing method used for printing a metal resistor pattern may be used.
세라믹 지지체(10)의 앞면 및 뒷면에 형성된 다수의 금속 저항체 패턴(16a, 16b)들은 비아홀이 형성된 끝단 부분을 제외하고는 상호 겹치지 않도록 인쇄하는 것이 바람직하다. 이와 같이 배선을 설계함으로써 세라믹 지지체 전체 면적에 대하 여 고르고 균일하게 발열이 발생되도록 할 수 있다. The plurality of
상기 레지홀은 금속 저항체 패턴이 인쇄된 세라믹 지지체와 상기 패턴을 보호하는 세라믹 보호층을 적층할 때 적층체에서의 비아 홀을 통한 금속 저항체 패턴의 연결이 용이하도록 하며 적층체에서의 금속 저항체 패턴이 일정하게 형성되도록 한다. 따라서, 한번의 인쇄공정 및 적층공정으로 적층체 판상 세라믹 히터의 대량 생산을 가능케 한다. The resist hole facilitates the connection of the metal resistor pattern through the via hole in the laminate when the ceramic support layer on which the metal resistor pattern is printed and the ceramic protective layer protecting the pattern is easily stacked. Make it consistent. Therefore, mass production of a laminated plate ceramic heater is possible in one printing process and a lamination process.
도 2는 양면에 금속 저항체 패턴(16a, 16b)이 인쇄된 세라믹 지지체(10)의 양면에 각각 금속 저항체 보호용 세라믹 보호층(11a, 11b)을 적층시키는 모습을 모식적으로 나타낸 것이다. 금속 저항체 패턴(16a, 16b)을 보호하는 세라믹 보호층(11a, 11b)은 금속 저항체 패턴이 인쇄된 세라믹 지지체(10)의 앞, 뒷면에 동시에 적층시킨다. 이 과정에서 세라믹 지지체(10)와 세라믹 보호층(11a, 11b)의 가장자리 부근에 형성된 레지홀(12)은 적층시 각 시트의 상대적 위치가 일정하게 고정되도록하여 정렬을 용이하게 한다. 상기 레지홀(12)은 세라믹 지지체(10)와 세라믹 보호층(11a, 11b)에 각각 펀칭을 통하여 형성할 수 있다. 상기 레지홀은 세라믹 지지체나 보호층을 적층할 때 압력이나 온도를 가하는 적층판의 미세한 나사 등의 고정수단을 그 내부(12')에 끼워 정렬시킬 때 사용된다.FIG. 2 schematically shows the lamination of the metal protective layer protective
도 2에서는 편의상 금속 저항체 패턴이 세라믹 지지체(10) 앞면 및 뒷면에 각각 하나만 형성한 것으로 도시되어 있으나, 실제로는 다수의 패턴을 형성하는 것이 더욱 바람직하다. In FIG. 2, for convenience, only one metal resistor pattern is formed on the front and rear surfaces of the
도 3a는 도 2에 도시된 방법으로 적층된 판상 세라믹 히터의 단면을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 세라믹 지지체(10)에 인쇄되는 금속 저항체 패턴(16a, 16b)은 세라믹 지지체의 상부 및 하부에서 수직적으로 서로 마주하지 않도록 설계함으로써 세라믹 히터에서의 발열이 히터 전체 면적에 대하여 균일하게 발생하도록 한다. 즉, 평면상으로 볼 때 패턴이 겹치지 않고, 세라믹 지지체의 면적 대부분에 걸쳐 금속 저항체 패턴이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 상부 금속 저항체 패턴(16a)은 하부의 금속 저항체 패턴(16b)과 비어홀에 채워진 전도성 물질(14')에 의하여 전기적으로 연결된다. FIG. 3A shows a cross section of a plate-shaped ceramic heater stacked in the manner shown in FIG. 2. As shown, the
도 3b는 비아홀을 채운 전도성 물질(14')에 의하여 세라믹 지지체(10) 양면에 인쇄한 금속 저항체 패턴(16a, 16b)이 상호 연결된 모습을 좀더 구체적으로 도시한다. 비아홀은 금속 저항체 패턴의 크기에 적합하도록 1개 이상 펀칭하여 형성하며, 그 크기가 패턴의 폭을 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.FIG. 3B illustrates in more detail the
상기 비아홀은 금속 저항체 패턴의 끝단부에 형성하는 것이 바람직하며, 어느 한 층의 금속 저항체 패턴의 끝단은 다른 층의 금속 저항체 패턴의 끝단과 수직적 위치가 동일하도록 형성하여 비아홀을 통해 각각의 금속 저항체 패턴의 일부분(주로 끝단부)이 연결되도록 한다.Preferably, the via hole is formed at an end of the metal resistor pattern, and the end of the metal resistor pattern of one layer is formed to be perpendicular to the end of the metal resistor pattern of the other layer, and thus each metal resistor pattern is formed through the via hole. Make sure that a part of the (usually the end) is connected.
다음은 본 발명의 제2실시예에 따른 세라믹 히터에 대하여 설명한다. 도 4는 금속 저항체 패턴(26a, 26b, 26c)이 한 면에만 인쇄되어 있고 금속 저항체 패턴을 연결하는 비아홀(24)과 레지홀(22)이 형성되어 있는 다수의 세라믹 지지체(20a, 20b, 20c)와 하나의 세라믹 보호층(21)을 이용한 적층 구조의 판상 세라믹 히터를 도시한 것이다. 제1실시예에서와 마찬가지로 세라믹 지지체(20a, 20b, 20c)에 비아 홀(24)을 펀칭하여 각 층의 금속 저항체 패턴(26a, 26b, 26c)이 상호 연결되도록 한다. 일면에만 금속 저항체 패턴(26a, 26b, 26c)이 형성된 세라믹 지지체(20a, 20b, 20c)는 금속 저항체 패턴이 형성된 면이 일방향으로 하여 적층한 후, 맨 위층에 하나의 세라믹 보호층(21)을 적층함으로써 세라믹 히터를 완성할 수 있다. 이러한 적층 구조는 세라믹 지지체의 면적을 넓히지 않고도 금속 저항체 패턴의 양을 증가시킬 수 있으며, 적어도 2층 이상의 다양한 다층 구조를 형성할 수 있어 발열 특성이 뛰어난 세라믹 히터를 제공할 수 있게 된다. Next, a ceramic heater according to a second embodiment of the present invention will be described. 4 shows a plurality of
도 5a, 5b, 5c는 각각 상기 제2실시예에 따른 판상 세라믹 히터의 적층체를 구성하는 제2층, 제3층 및 제4층의 세라믹 지지체 및 그 상면에 형성된 금속 저항체 패턴을 도시한 것이다. 5A, 5B, and 5C show the ceramic supports of the second, third, and fourth layers constituting the laminate of the plate-shaped ceramic heaters according to the second embodiment, and the metal resistor patterns formed on the upper surfaces thereof, respectively. .
상기 제2실시예에 따른 세라믹 히터에 있어서, 제1층의 세라믹 지지체(20a) 상의 금속 저항체 패턴(26a)은 제2층의 세라믹 지지체(20b) 상의 금속 저항체 패턴(26b)에도 연결될 수 있지만, 제3층의 세라믹 지지체(20c) 상의 금속 저항체 패턴(26c)에 직접 연결될 수도 있다. 도 6에는 이러한 연결 상태가 구체적으로 나타나 있다. 각각의 금속 저항체 패턴(26a, 26b, 26c)은 비어홀에 충진된 전도성 물질(24')에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 세라믹 지지체(20a, 20b, 20c)의 일면에 형성된 다수의 금속 저항체 패턴(26a, 26b, 26c)들은 비아홀이 형성된 끝단 부분을 제외하고는 상호 겹치지 않도록 인쇄하는 것이 바람직하다. 이와 같이 배선을 설계함으로써 세라믹 지지체 전체 면적에 대하여 고르고 균일하게 발열이 발생되도록 할 수 있다. In the ceramic heater according to the second embodiment, the
본 발명에 따른 세라믹 히터는 열 발산이 세라믹 시트의 양면에 일어나기 때문에 종래의 단면 세라믹 히터 보다 발열량을 크게 할 수 있고 균일하게 발열시킬 수 있다. 또한, 금속 저항체 패턴을 3차원으로 배열하여 적층시킴으로써 작은 면적에 많은 금속 저항체 패턴을 형성시키게 되므로 세라믹 히터의 크기를 크게 줄이는 것이 가능하게 된다. 뿐만 아니라, 하나의 넓은 세라믹 그린시트를 준비하고 그 위에 (또는 양면에) 금속 저항체 패턴을 동시에 형성하고, 기타 펀칭 공정을 동시에 실시하고, 보호층용 그린 시트를 적층한 다음, 절단 및 소성 공정을 수행하여 하나의 프로세스로 다수의 세라믹 히터를 동시에 제조하는 것이 가능하여 생산성 및 수율을 더욱 향상시킬 수 있을 것이다. In the ceramic heater according to the present invention, since heat dissipation occurs on both surfaces of the ceramic sheet, the amount of heat generated can be larger than that of the conventional single-sided ceramic heater, and the heat can be generated uniformly. In addition, since a plurality of metal resistor patterns are formed in a small area by arranging and stacking the metal resistor patterns in three dimensions, it is possible to greatly reduce the size of the ceramic heater. In addition, one wide ceramic green sheet is prepared, a metal resistor pattern is formed on (or both surfaces) at the same time, other punching processes are performed simultaneously, the green sheets for the protective layer are laminated, and then a cutting and firing process is performed. Therefore, it is possible to simultaneously manufacture a plurality of ceramic heaters in one process, thereby further improving productivity and yield.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 세라믹 히터는 금속 발열체 패턴을 형성시키는 지지체로 세라믹 시트를 사용하기 때문에 금속 발열체 패턴을 형성시키는 공정이 단순하고, 또한 비아 홀의 가공에 의해서 그린시트의 양 면 또는 한 면에 적층체로 금속 발열체 패턴을 연결시키는 것이 가능하여 기존 발열체보다 발열량이 크고 균일한 세라믹 히터를 제조할 수 있으며, 기존 발열체보다 같은 발열량을 나타내면서 크기는 작게 할 수 있고, 지지체에 인쇄된 금속 저항체를 보호하는 세라믹 층도 그린시트를 사용하여 고 충격 등에 의한 기계적 물성 등이 향상된 세라믹 히터를 제조할 수 있게 된다. As described above, the ceramic heater according to the present invention uses a ceramic sheet as a support for forming the metal heating element pattern, so that the process of forming the metal heating element pattern is simple, and both sides of the green sheet may be formed by processing via holes. It is possible to connect the metal heating element pattern with a laminate on one side, so that the heating value is larger than the existing heating element, and a uniform ceramic heater can be manufactured. Using a green sheet also protects the ceramic layer to be able to manufacture a ceramic heater with improved mechanical properties such as high impact.
또한 세라믹 그린시트 지지체에 레지홀을 가공하여 적층시키는 경우, 한 장의 그린시트에 많은 저항체 패턴을 동시에 인쇄하고 적층시키는 것이 가능하고 적 층체의 각 층에서의 금속 저항체 패턴의 정렬이 일정하게 되기 때문에 적층 공정에서의 불량을 줄일 수 있다. 이후 적층된 세라믹 히터를 소결 전에 금속 저항체 패턴에 따라 각각의 히터로 절단한 다음 소결함으로써 기존의 방법보다 판상 세라믹 히터를 대량 생산하는 것이 가능하다. 따라서 본 발명에서 제안된 방법을 사용하면 신뢰성이 높은 적층체 판상 세라믹 히터 제품을 대량 생산할 수 있게 된다. In addition, when the resist holes are processed and laminated on the ceramic green sheet support, it is possible to simultaneously print and stack many resistor patterns on one sheet of green sheet, and the stacking of the metal resistor patterns in each layer of the laminate becomes constant. The defects in the process can be reduced. Thereafter, the laminated ceramic heaters are cut into respective heaters according to a metal resistor pattern before sintering, and then sintered, thereby making it possible to mass-produce a plate-shaped ceramic heater than conventional methods. Therefore, by using the method proposed in the present invention, it is possible to mass-produce highly reliable laminated plate ceramic heater products.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101398901B1 (en) * | 2012-07-12 | 2014-05-27 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | Method for fabricating heater using slurry |
KR101515882B1 (en) * | 2013-12-11 | 2015-04-29 | (주)유니버셜스탠다드테크놀러지 | The susceptor |
KR101641880B1 (en) * | 2015-02-06 | 2016-07-25 | (주)현대파워솔라텍 | The susceptor |
CN108936815A (en) * | 2018-08-01 | 2018-12-07 | 董立军 | A kind of heat generating device of aerosol generator |
-
2005
- 2005-02-28 KR KR1020050017028A patent/KR100626331B1/en active IP Right Grant
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