氧化铍整体式电阻加热器制造技术

公开了一种整体式电阻加热器。该加热器包括具有第一表面和第二表面的氧化铍(BeO)陶瓷本体。加热元件由金属箔或金属化涂料形成且被印刷到氧化铍陶瓷本体的顶部或第二表面上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化铍整体式电阻加热器相关申请的交叉引用本申请要求2016年4月7日提交的序列号为62/319,388的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请全部通过引用并入本文。背景本公开涉及集成在包含氧化铍(BeO)的陶瓷本体上或内部的电阻加热器。整体式电阻加热器在半导体制造和操作领域中具有特定应用，并将特别参考其进行描述。然而，应了解，本公开还适用于其它类似应用。根据焦耳第一定律，整体式电阻加热器经由传导(与对流或辐射相比)更快地通过介质传递热能。但是，介质必须是电绝缘的，否则加热器将会短路。大多数传统的导热材料是金属，金属是导电的，因此不适合作为直接接触整体式加热器的介质。大多数传统的电绝缘材料(例如陶瓷和玻璃)具有低导热性，这会导致传热差。期望提供使这些问题最小化的整体式电阻加热器。
技术实现思路
在本文的各种实施方案中公开了整体式电阻加热器，其中加热元件与氧化铍(BeO)陶瓷本体直接接触并结合到氧化铍(BeO)陶瓷本体。氧化铍具有电绝缘和高导热性的独特性质。在本文公开的一些实施方案中，整体式电阻加热器包括氧化铍(BeO)陶瓷本体，该氧化铍陶瓷本体具有第一表面和第二表面。加热元件由耐火金属化层形成。加热元件与BeO陶瓷本体的第一表面或第二表面直接接触并结合。在本文公开的其他实施方案中，形成整体式电阻加热器的方法包括通过将耐火金属化涂料施加到BeO陶瓷本体的第一表面或第二表面上来形成加热元件。在这些实施方案中，通常设想陶瓷本体的长度和宽度相对于陶瓷本体的厚度大。在本文公开的其他实施方案中，整体式电阻加热器包括在第一端子和第二端子之间延伸的BeO陶瓷管。加热元件由耐火金属化涂料形成并直接施加在BeO陶瓷管的外表面上，即在管的圆周表面/侧壁上(而不是管的两个端表面上)。加热元件的第一端部连接到第一端子，并且加热元件的第二端部连接到第二端子。这些端子可通过软焊、硬焊或点焊连接到BeO陶瓷管。在其他实施方案中，公开了用于加热器组件(heaterpack)的整体式电阻加热器。加热器组件包括BeO陶瓷顶板。中间BeO陶瓷本体具有第一表面、第二表面和由印刷在第一表面或第二表面上的耐火金属化涂料形成的加热元件。还包括BeO陶瓷基板。顶板、中间陶瓷本体和基板形成“夹层”，中间陶瓷本体位于中间。加热器端子延伸穿过BeO陶瓷基板并连接到中间BeO陶瓷本体的加热元件。这些端子通过软焊或硬焊或点焊或机械螺纹连接到BeO。最后，至少一个电源可以连接到加热器端子以用于根据欧姆定律以及其伏特交流电(VAC)等效形式P(t)＝I(t)V(t)来控制加热元件。附图说明以下是附图的简要描述，附图出于说明本文公开的示例性实施方案的目的而给出，而不用于限制示例性实施方案的目的。图1是根据本公开的整体式电阻加热器的俯视图。图2是用于印刷具有螺旋图案的加热元件的丝网的俯视图。图3A是用于印刷双区域加热元件的具有迷宫图案的第一区域的第一丝网的俯视图。图3B是用于印刷双区域加热元件的具有迷宫图案的第二区域的第二丝网的俯视图。图4A是具有管状本体的整体式电阻加热器的透视图。图4B是图4A中所示的管状加热器的横截面侧视图。图4C是图4A中所示的管状加热器的透视图，示出了施加金属化涂料以形成加热元件。图5是包括根据本公开的整体式电阻加热器的加热器组件的部件的3D模型。图6是包括根据本公开的第二方面的整体式电阻加热器的加热器组件的部件的3D模型。图7是示出对于施加到根据本公开的整体式电阻加热器的约6VAC至约44VAC的电压的实际瓦数对温度的图表。图8是示出对于施加到根据本公开的整体式电阻加热器的60VAC的电压的实际瓦数对温度的图表。图9是示出对于施加到根据本公开的整体式电阻加热器的约6VAC至约44VAC的电压的电阻对温度的图表。图10是示出对于施加到根据本公开的双区域整体式电阻加热器的约40VAC至约108VAC的所施加电压的实际瓦数对温度的图表。图11是示出对于施加到根据本公开的双区域整体式电阻加热器的约21VAC至约57VAC的所施加电压的实际瓦数对温度的图表。图12是示出对于施加到根据本公开的双区域整体式电阻加热器的约13VAC至约121VAC的所施加电压的实际瓦数对温度的图表。图13是示出对于施加到根据本公开的双区域整体式电阻加热器的约7VAC至约63VAC的所施加电压的实际瓦数对温度的图表。图14是示出对于施加到根据本公开的双区域整体式电阻加热器的约17.5VAC至约118VAC的所施加电压的电阻对温度的图表。图15是示出对于结合到根据本公开的整体式电阻加热器的陶瓷本体的钼(Mo)和KOVAR加热元件的箔粘附的图表。具体实施方式通过参考附图可以获得对本文公开的工艺和装置的更完整的理解。这些图仅仅是基于方便和简化的示意性表示，因此并不旨在表示组件或其部件的相对大小和尺寸。通过参考以下对期望实施方案和其中包括的实施例的详细描述，可以更容易地理解本公开。在下面的说明书和所附的权利要求中，将参考许多术语，这些术语应被定义为具有以下含义。除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物。本申请的说明书和权利要求中的数值应理解为包括当减少到相同数量的有效数字(significantfigures)和数值时相同的数值，所述有效数字和数值与所声明的值相差小于本申请中描述的用于确定该值的这类型的常规测量技术的实验误差。本文公开的所有范围包括所述的端点并且可独立地组合(例如，范围“2克至10克”包括端点，2克和10克，以及所有中间值)。如本文所使用的，可以应用诸如“约”和“基本上”的近似语言来修饰可以变化的任何定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的改变。修饰语“约”也应被视为公开了由两个端点的绝对值定义的范围。例如，表述“约2至约4”也公开了“从2到4”的范围。术语“约”可以指所示数字的正负10％。术语“典型”和“典型地”是指标准和通用实践。术语“室温”是指20℃至25℃的范围。本文使用若干术语来指代特定图案。本文使用的术语“螺旋”是指在平面上的曲线，该曲线围绕固定中心点以与该点连续增加的距离缠绕。术语“阿基米德螺旋”是指具有以下特性的螺旋：源自中心点的任何射线在具有恒定分离距离的点与螺旋的连续转弯(successiveturningsofthespiral)相交。术语“迷宫(maze)”和“迷阵(labyrinth)”是指不连续线和/或曲线的图案，该不连续线和/或曲线连接在一起以形成回路，类似于一组壁在壁之间形成一系列不同路径。术语“单行的”是指“迷宫”或“迷阵”具有通向图案中心的单一通路。术语“多行的(multicursal)”是指“迷宫”或“迷阵”具有通向图案中心的多条(即，多于一条)通路。术语“Z字形”是指其中单条线具有突然转弯使得该线在第一侧和第二侧之间来回运动的图案，其中该线在第一端部开始并且在第二端部结束。本文使用术语“顶部”和“基部”。这些术语表示相对方向，而不是绝对方向。公开了用于形成整体式电阻加热器的方法和由该方法形成的加热器。本文公开的整体式电阻加热器可以用于加热器组件中，加热器组件在硅晶片工业中，例如在半导体制造中，是有用的。整体式电阻加热器包括氧化铍(BeO)陶瓷本体和与BeO陶瓷本体直接接触并结合到B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种整体式电阻加热器，包括：具有第一表面和第二表面的氧化铍(BeO)陶瓷本体，和由耐火金属化层形成并结合到所述氧化铍陶瓷本体的所述第一表面或所述第二表面的第一加热元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.07 US 62/319,3881.一种整体式电阻加热器，包括：具有第一表面和第二表面的氧化铍(BeO)陶瓷本体，和由耐火金属化层形成并结合到所述氧化铍陶瓷本体的所述第一表面或所述第二表面的第一加热元件。2.根据权利要求1所述的整体式电阻加热器，其中所述耐火金属化层包含钼或钨。3.根据权利要求2所述的整体式电阻加热器，其中所述耐火金属化层包含二硅化钼或锰化钼。4.根据权利要求1所述的整体式电阻加热器，还包括氧化铍陶瓷顶板和氧化铍陶瓷基板，其中所述氧化铍陶瓷本体设置在所述顶板和所述基板之间。5.根据权利要求1所述的整体式电阻加热器，还包括连接到所述BeO陶瓷本体的所述第一加热元件的加热器端子。6.根据权利要求5所述的整体式电阻加热器，还包括连接到所述加热器端子以用于控制所述第一加热元件的电源。7.根据权利要求1所述的整体式电阻加热器，其中所述第一加热元件使用丝网印刷、辊涂或气刷来印刷。8.根据权利要求1所述的整体式电阻加热器，其中所述第一加热元件结合到所述BeO陶瓷本体的所述第一表面，并且第二加热元件结合到所述BeO陶瓷本体的所述第二表面。9.根据权利要求1所述的整体式电阻加热器，其中所述BeO陶瓷本体呈方形板、矩形板、台板或圆盘、或管，或已售杆或棒的形状。10.根据权利要求1所述的整体式电阻加热器，其中所述第一加热元件被图案...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉里·T·史密斯，塞缪尔·J·海耶斯，
申请(专利权)人：美题隆公司，
类型：发明
国别省市：美国,US