セラミック加熱器及びセラミック加熱器に熱電対を固定する方法
活性鑞材（３２）によってセラミック基板（１２）に直接接合されたビード（２６）の形態の熱接点即ち測定接点を有する熱電対（１６）を備えたセラミック加熱器（１０）が提供される。別法としては、セラミック基板（１２）上に金属化層（４２）が形成され、通常の鑞材によって熱電対のビード（２６）が金属化層（４２）に直接接合される。セラミック基板にビードが直接接合されるため、ビードの温度はセラミック加熱器の温度をほぼ瞬時に反映し、したがって熱電対はセラミック加熱器の温度をより正確に測定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は広い意味で言えば電熱器に関するものであり、より詳細にはセラミック加熱器及びこのセラミック加熱器に熱電対を固定する方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
この「背景技術」における記載は、本開示に関連する背景情報を提供するものにすぎず、従来技術を構成しない。
【０００３】
通常、典型的なセラミック加熱器は、セラミック基板、及びこのセラミック基板内に埋め込まれ、或いはセラミック基板の外面に固定された抵抗発熱体を備えている。セラミック材料はその熱伝導率が優れているため、抵抗発熱体によって生成された熱を、セラミック基板の近傍に配置された対象物に速やかに伝達させることができる。
【０００４】
しかしながら、セラミック材料と金属材料との濡れ性が悪いため、セラミック材料を金属材料に結合することは困難であることが知られている。セラミック材料及び金属材料の多くは濡れ性に劣るため、溶融金属が毛細管圧力に打ち勝ってセラミック材料の細孔へ流入することは難しい。また、セラミック材料と金属材料との熱膨張率の差が大きいため、セラミック材料と金属材料との接合を高温に維持することが困難である。
【０００５】
したがって、通常、セラミック加熱器に使用される熱電対は、金属シースを介してセラミック基板に取り付けられる。セラミック加熱器の温度を測定するための熱電対の熱接点即ち測定接点は、金属シース内に収納され、金属シースに溶接され、この金属シースがセラミック基板に固定される。通常、シースは、ばね式デバイスなどの機械的な取付け具によってセラミック基板の近傍に配置される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
セラミック加熱器に熱電対を固定する従来の方法は、セラミック基板の温度を直接測定するのではなく、熱電対を使用して金属シースの温度を測定するため、温度応答が遅くなるという欠点がある。また、シースの熱容量が大きいため、熱電対の温度変化がさらに遅くなる傾向がある。したがって、熱電対による正確な温度測定は、金属シースの熱特性に依存している。セラミック加熱器が極めて速い速度で昇温される場合、金属シースがセラミック基板の温度変化に迅速に応答しなければ、熱電対はセラミック加熱器の温度を瞬時に正確に測定することはできない。したがって、比較的大きな電力密度で電力が供給され、比較的速い速度で昇温されるセラミック加熱器の場合、「オーバシューティング」が生じることがある。この「オーバシューティング」は、パラメータがより小さい値から最終値を超えてより大きい値へ変化する際のパラメータの望ましくない制御を意味している。セラミック加熱器は、昇温プロファイル全体にわたって温度を正確に測定し、制御することができないため、場合によっては温度が目標温度を超えて上昇し、そのために対象物を不要に加熱することになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一形態では、セラミック基板と、セラミック基板の温度を測定するための少なくとも１つの熱電対とを備えたセラミック加熱器が提供される。少なくとも１つの熱電対は、セラミック基板に直接接合された接点を備えている。
【０００８】
他の形態では、セラミック加熱器は、少なくとも１つの凹部を形成しているセラミック基板と、セラミック基板に埋め込まれた抵抗発熱体と、少なくとも１つの熱電対と、活性鑞材とを備えている。熱電対は、遠位端部を形成する一対の線を含み、遠位端部の近傍に配置された接点を有している。接点は凹部に配置される。活性鑞材も凹部に配置され、少なくとも１つの熱電対の接点と接触する。
【０００９】
さらに他の形態では、接点を形成する一対の線を含む熱電対をセラミック基板に固定する方法が提供される。この方法には、熱電対の接点をセラミック基板に直接接合する段階が含まれる。
【００１０】
さらに他の形態では、一対の線を含む熱電対をセラミック基板に固定する方法が提供される。この方法は、接点を形成するために熱電対の線を溶接する段階と、セラミック加熱器基板の表面を洗浄する段階と、セラミック加熱器基板の表面に活性鑞材を付加する段階と、活性鑞材上に接点を配置する段階と、活性鑞材を乾燥させる段階と、真空チャンバ内で活性鑞材を加熱する段階と、所定の時間の間、活性鑞材を真空チャンバ内で所定温度に維持する段階と、室温まで冷却する段階とが含まれる。
【００１１】
適用可能な他の分野については、本明細書の説明から明らかになるであろう。以下の説明及び特定の実施例は、単に説明を目的としたものにすぎず、本開示の範囲を制限するものではないことを理解されたい。
【００１２】
本明細書において説明する図面は、単に説明を目的としたものにすぎず、本開示の範囲を何ら制限するものではない。
【００１３】
対応する符号示は、いくつかの図面を通して、対応する部品を表している。
【実施例】
【００１４】
以下の説明は、単に純然たる例示的なものにすぎず、本開示、適用例又は用法を制限するものではない。すべての図面を通して、対応する符号は、同様又は対応する部品及び特徴を表していることを理解されたい。
【００１５】
図１〜図３を参照すると、本開示の教示に従って構成されたセラミック加熱器が、一括して符号１０により示されている。セラミック加熱器１０は、セラミック基板１２、セラミック基板１２に埋め込まれた抵抗発熱体１４（破線で示されている）及び熱電対１６を備えている。抵抗発熱体１４は、２つの端子パッド１８（破線で示されている）で終端しており、抵抗発熱体１４を電力源（図示せず）に接続するためのリード線（図示せず）が端子パッド１８に取り付けられている。セラミック基板１２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又は窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）でできていることが好ましい。しかしながら、これらの材料は例示的なものにすぎず、本開示の範囲を逸脱することなく他のセラミック材料の使用も可能であることを理解されたい。抵抗発熱体１４には、当分野で知られている任意のタイプの抵抗発熱体を使用でき、一例として、とりわけ抵抗コイル又は抵抗フィルムなどがある。図に示されている抵抗発熱体１４は、セラミック基板１２に埋め込まれているが、本開示の原理を逸脱することなくセラミック基板１２の外面に抵抗発熱体１４を配置することも可能である。
【００１６】
熱電対１６は、セラミック基板１２に固定されており、セラミック加熱器１０が動作している間、セラミック基板１２の温度を測定するために、熱電対１６は凹部２０に配置されることが好ましい。セラミック基板１２の寸法及び抵抗発熱体１４の構造に応じて、本発明の範囲を逸脱することなく複数の熱電対１６をセラミック加熱器１０に取り付けることができる。例えば、セラミック加熱器１０が複数の加熱ゾーン（図示せず）を有している場合、その複数の加熱ゾーンを個々に測定し、制御するために、場合によっては、セラミック加熱器１０は、その複数の加熱ゾーンに対応する複数の熱電対１６を有していることが好ましい。
【００１７】
図２により明確に示されるとおり、熱電対１６は、異種金属でできた一対の導電線２２を含んでいる。導電線２２は遠位端２４を有し、遠位端２４は、一体に溶接され、したがってビード２６を形成していることが好ましい。さらに、熱電対１６は、コントローラ又は他の温度処理デバイス／回路（図示せず）に接続するように適合された近位端２８を有しており、したがって、導電線２２、ビード２６及びコントローラが電気回路を形成している。ビード２６は、熱接点即ち測定接点として機能し、セラミック基板１２の近傍に配置される。近位端２８は、冷接点即ち基準接点として機能する。セラミック基板１２の温度、ひいてはビード２６の温度が上昇すると、電気回路の両端間に電圧が生成される。電気回路の両端間のこの電圧を測定することにより、ビード２６と冷接点との間の温度差を決定でき、したがってビード２６の温度、ひいてはセラミック基板１２の温度が得られる。
【００１８】
さらに、熱電対１６は、一対の絶縁スリーブ３０を備えていることが好ましい。図４により明確に示されるように、絶縁スリーブ３０は導電線２２を覆っており、導電線２２の遠位端２４の一部が、ビード２６を形成するために絶縁スリーブ３０から突出している。絶縁スリーブ３０は、導電線２２を絶縁し、保護している。絶縁スリーブ３０は、セラミック材料、有機結合ガラス繊維又は重合体系絶縁材料でできていることが好ましい。
【００１９】
熱電対１６には、とりわけ、Ｋ型、Ｊ型、Ｔ型、Ｒ型、Ｃ型又はＢ型の熱電対を使用できる。これらの型の熱電対は、導電線の組成によって特徴付けられており、感度が異なり、異なる温度範囲に適している。例えば、クロメル（Ｎｉ−Ｃｒ合金）線及びアルメル（Ｎｉ−Ａｌ合金）線を含むＫ型熱電対は、温度範囲が約２００℃〜約１２００℃、感度が約４１μＶ／℃の汎用熱電対である。Ｒ型熱電対は貴金属線を含み、すべての熱電対のうちで最も安定しているが、感度が比較的小さい（約１０μＶ／℃）。Ｂ型熱電対は、白金線及びロジウム線を含み、約１８００℃までの高温測定に適している。
【００２０】
図４に明確に示されるように、ビード２６はセラミック基板１２の凹部２０に配置される。凹部２０には、活性鑞材３２が実質的に充填されており、ビード２６を取り囲んでビード２６をセラミック基板１２に固定する。ビード２６は、本開示の範囲を逸脱することなく凹部２０の内部表面３４に直接接触させることができ、或いは活性鑞材３２で完全に取り囲むこともできることを理解されたい。
【００２１】
別法としては、図５に示されるとおり、ビード２６は、上記で説明した凹部２０の中ではなく、セラミック基板１２の外面３６に接合される。熱電対１６のビード２６は、活性鑞材３２と接触していることが好ましく、また、活性鑞材３２は、セラミック基板１２の外面３６と接触していることが好ましい。この場合も、ビード２６は、本開示の範囲を逸脱することなく凹部２０の内部表面３４に直接接触させることができ、或いは活性鑞材３２で完全に取り囲むこともできることを理解されたい。活性鑞材３２は、活性硬鑞であることが好ましい。好ましい活性硬鑞には、Ｗｅｓｇｏ（登録商標）社が販売しているＴｉｃｕｓｉｌ（登録商標）合金（Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金）、Ｗｅｓｇｏ（登録商標）社が販売しているｓｉｌｖｅｒ−ＡＢＡ（登録商標）合金（Ａｇ−Ｔｉ合金）、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金及びＡｕ−Ｔｉ合金がある。
【００２２】
次に図６を参照して、本開示の教示による、セラミック基板１２に熱電対１６を固定する方法について説明する。本明細書において示され、説明される工程の順序は、本発明の範囲を逸脱することなく変更でき、したがってこれらの工程は、本開示の単なる例示的一形態にすぎないことを理解されたい。最初に、熱電対１６を接合させるべきセラミック基板１２の表面を洗浄する。この表面は、上記で説明したように、凹部２０の内部表面３４であっても、或いはセラミック基板１２の外面３６であってもよい。超音波洗浄器及びアセトン又はアルコールを使用して、表面に付着した塵粒子及び油脂を除去することが好ましい。熱電対１６の導電線２２の遠位端２４を溶接して、熱接点即ち測定接点として機能することになるビード２６を形成する。
【００２３】
次に、凹部２０又はセラミック基板１２の外面３６に活性鑞材３２を付加して、引き続いて活性鑞材３２上に熱電対１６のビード２６を配置する。活性鑞材３２は、ペースト又は箔の形態で付加することが好ましいが、本開示の範囲を逸脱することなく他の形態で使用することも可能である。ペースト状の活性鑞材３２を付加する場合、活性鑞材３２を付加する前にビード２６を凹部２０に挿入することができ、したがってビード２６をセラミック基板１２つまり凹部２０の内部表面３４に直接接触させることができる。また、活性鑞材ペーストを乾燥させるための乾燥工程を使用することが好ましい。この乾燥工程は、ペースト中の溶媒を蒸発させるだけの十分な時間、室温で実施することが好ましい。
【００２４】
次に、加熱のために、熱電対１６とともにセラミック基板１２を真空チャンバ（図示せず）に配置する。真空は、加熱工程の間、約５×１０−６ｔｏｒｒ未満の圧力に制御することが好ましい。活性鑞材３２及びビード２６を約９５０℃〜約１０８０℃に加熱する。所望の温度に到達すると、約５分〜約６０分の間、その温度を維持する。一形態によれば、活性鑞材３２を、約９５０℃に加熱して、加熱工程の間、約１５分間にわたってこの温度を維持する。
【００２５】
加熱工程が終了すると、活性鑞材３２を凝固させるために真空チャンバを室温まで冷却する。活性鑞材３２が凝固すると、熱電対１６のビード２６がセラミック基板１２に直接接合される。
【００２６】
図７を参照すると、本開示の教示による他の方法によって熱電対が固定されたセラミック加熱器が、一括して符号４０で示されている。セラミック加熱器４０は、セラミック基板１２と熱電対１６との接続を除き、図３〜図５に示されているセラミック加熱器１０の構造に類似した構造を有している。以下の説明では、対応する符号は、同様又は対応する部品及び図１〜図５に関連して上記で説明した特徴を表している。
【００２７】
図７は、熱電対１６のビード２６がセラミック基板１２の凹部２０に配置されていることを示している。凹部２０の内部表面３６は金属化層４２で被覆されている。ビード２６は凹部２０内に配置され、活性鑞材３２ではない通常の鑞材４４が、ビード２６と金属化層４２の間の空間を実質的に充填している。
【００２８】
別法としては、熱電対１６のビード２６は、図８に示されているとおり、セラミック基板１２の外面３６に接合される。金属化層４２は、外面３４と通常の鑞材４４との間に配置される。
【００２９】
金属化層４２は、図８に示されているような単層構造にすることも、或いは図９に示されているような２層構造にすることもできる。単層構造が好ましい場合、金属化層４２は、厚さ約０．１μｍ〜１μｍのＴｉ層であることが好ましく、金属化層４２は無電解被覆（めっき）法によって形成される。２層構造が好ましい場合、金属化層４２は、セラミック基板１２と接触する第１の層４６、及び第１の層４６と通常の鑞材４４との間に配置された第２の層４８を有することが好ましい。第１の層４６は一次層であり、Ｍｏ、ＭｎＯ、ガラス・フリット及び有機結合剤の混合物から形成されることが好ましい。第２の層４８は、Ｎｉ層、Ｃｕ層又はＡｕ層であることが好ましく、厚さが第１の層の厚さよりも薄い薄層である。第２の層４８の厚さは、約２μｍ〜５μｍであることが好ましい。第１の層４６は、第２の金属層４８をセラミック基板１２に接合するための接合層の役割を果たしており、したがって通常の鑞材４４を使用して熱電対１６を第２の層４８を介してセラミック基板１２に接合することができる。
【００３０】
好ましい通常の鑞材４４には、Ａｇ−Ｃｕ合金又はＡｕ−Ｎｉ合金がある。
【００３１】
次に図１０を参照して、本開示の教示による、セラミック基板１２に熱電対１６を固定する第２の方法について説明する。既に説明したように、本明細書において示され、説明されている工程の順序は、本発明の範囲を逸脱することなく変更できる。最初に、熱電対１６を接合すべきセラミック基板１２の表面を洗浄する。この表面は、上記で説明したように、凹部２０の内部表面３４であっても、或いはセラミック基板１２の外面３６であってもよい。次に、熱電対１６の線２２を溶接して、ビード２６を形成する。
【００３２】
次に、凹部２０の内部表面３４又はセラミック基板１２の外面３６に金属化層４２を形成する。金属化層４２は、薄いＴｉ層をスパッタリングすることによって形成できる。別法としては、最初に第１の層４６をセラミック基板１２上に形成し、次に第２の層４８を第１の層４６上に形成することによって金属化層４２を形成することも可能である。第１の層４６の形成に際しては、Ｍｏ、ＭｎＯ、ガラス・フリット、有機結合剤及び溶媒の混合物を含んだペーストが準備され、セラミック基板１２に塗布される。次に、セラミック基板１２及びペーストを成形ガスの雰囲気中で焼成する。成形ガスは、分子比率で４：１の窒素及び水素の混合物であるか、或いは分子比率が３：１の水素及び窒素の混合物である分解アンモニアが好ましい。焼成工程が完了すると、ペーストから溶媒が除去され、ペーストが凝固してセラミック基板１２に付着する。
【００３３】
第１の層４６を形成すると、無電極被覆（めっき）法によって、Ｎｉ層、Ｃｕ層又はＡｕ層であることのできる第２の層４８を第１の層４６上に付加して、それにより金属化層４２が完成する。
【００３４】
単層構造であれ、或いは２層構造であれ、金属化層４２が完成すると、金属化層４２上に通常の鑞材４４を配置し、その通常の鑞材４４上に熱電対１６のビード２６を配置する。次に、通常の鑞材４４を融解して、凝固させ、それによりセラミック基板１２への熱電対１６の接合を完了する。通常の鑞材４４を加熱し、凝固させる工程は、図４〜図８に関連して説明した、活性鑞材３２を加熱し、凝固させる工程に実質的に類似しているため、本明細書においては、簡潔にするためにその説明は省略する。
【００３５】
本開示によれば、熱電対１６のビード２６がセラミック基板１２に直接接合されるため、セラミック基板１２からの熱が熱電対１６のビード２６へ直接伝達される。したがって、ビード２６の温度はセラミック基板１２の温度をほぼ瞬時に反映し、したがってセラミック加熱器１０の温度をより正確に測定することができる。さらに、活性鑞材、又は金属化層と共に通常の鑞材を使用することにより、熱電対１６は、たとえ高温に露出されても、長期間にわたって安定性を有している。
【００３６】
本開示によるセラミック加熱器１０は、様々な応用例を有している。例えば、セラミック加熱器１０は、半導体のバックエンドのダイ結合装置及び医療デバイスに使用することができる。セラミック加熱器１０は、比較的速い昇温速度で対象を加熱するために使用されることが好ましい。
【００３７】
本発明についての説明は、単に純然たる例示的なものにすぎず、したがって本発明の骨子を逸脱しない変形形態は、本発明の範囲に包含されるものとする。このような変形形態は、本発明の原理及び範囲を逸脱するとは見なされない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本開示の教示に従って構成された、熱電対の固定されたセラミック加熱器の斜視図。
【図２】本開示の教示による、図１の熱電対を有するセラミック加熱器の分解斜視図。
【図３】本開示の教示による、図１の線３−３に沿って取ったセラミック加熱器及び熱電対の横断面図。
【図４】本開示の第１の実施例による、セラミック基板と熱電対との接続を示す、図３の詳細Ａの拡大図。
【図５】本開示の第２の実施例による、セラミック基板と熱電対との代替接続を示す、図４と同様の拡大図。
【図６】本開示の教示による、セラミック加熱器に熱電対を固定する方法を示す流れ図。
【図７】本開示の第３の実施例による、セラミック基板と熱電対との代替接続を示す、図４と同様の拡大図。
【図８】本開示の第４の実施例による、セラミック基板と熱電対との代替接続を示す、図７と同様の拡大図。
【図９】金属化層及びそのセラミック基板及び熱電対との結合の代替２層構造であって、分かり易くするために熱電対の線及び絶縁材が除去された図。
【図１０】本開示の教示による、セラミック加熱器に熱電対を固定する他の方法を示す流れ図。
【技術分野】
【０００１】
本開示は広い意味で言えば電熱器に関するものであり、より詳細にはセラミック加熱器及びこのセラミック加熱器に熱電対を固定する方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
この「背景技術」における記載は、本開示に関連する背景情報を提供するものにすぎず、従来技術を構成しない。
【０００３】
通常、典型的なセラミック加熱器は、セラミック基板、及びこのセラミック基板内に埋め込まれ、或いはセラミック基板の外面に固定された抵抗発熱体を備えている。セラミック材料はその熱伝導率が優れているため、抵抗発熱体によって生成された熱を、セラミック基板の近傍に配置された対象物に速やかに伝達させることができる。
【０００４】
しかしながら、セラミック材料と金属材料との濡れ性が悪いため、セラミック材料を金属材料に結合することは困難であることが知られている。セラミック材料及び金属材料の多くは濡れ性に劣るため、溶融金属が毛細管圧力に打ち勝ってセラミック材料の細孔へ流入することは難しい。また、セラミック材料と金属材料との熱膨張率の差が大きいため、セラミック材料と金属材料との接合を高温に維持することが困難である。
【０００５】
したがって、通常、セラミック加熱器に使用される熱電対は、金属シースを介してセラミック基板に取り付けられる。セラミック加熱器の温度を測定するための熱電対の熱接点即ち測定接点は、金属シース内に収納され、金属シースに溶接され、この金属シースがセラミック基板に固定される。通常、シースは、ばね式デバイスなどの機械的な取付け具によってセラミック基板の近傍に配置される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
セラミック加熱器に熱電対を固定する従来の方法は、セラミック基板の温度を直接測定するのではなく、熱電対を使用して金属シースの温度を測定するため、温度応答が遅くなるという欠点がある。また、シースの熱容量が大きいため、熱電対の温度変化がさらに遅くなる傾向がある。したがって、熱電対による正確な温度測定は、金属シースの熱特性に依存している。セラミック加熱器が極めて速い速度で昇温される場合、金属シースがセラミック基板の温度変化に迅速に応答しなければ、熱電対はセラミック加熱器の温度を瞬時に正確に測定することはできない。したがって、比較的大きな電力密度で電力が供給され、比較的速い速度で昇温されるセラミック加熱器の場合、「オーバシューティング」が生じることがある。この「オーバシューティング」は、パラメータがより小さい値から最終値を超えてより大きい値へ変化する際のパラメータの望ましくない制御を意味している。セラミック加熱器は、昇温プロファイル全体にわたって温度を正確に測定し、制御することができないため、場合によっては温度が目標温度を超えて上昇し、そのために対象物を不要に加熱することになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一形態では、セラミック基板と、セラミック基板の温度を測定するための少なくとも１つの熱電対とを備えたセラミック加熱器が提供される。少なくとも１つの熱電対は、セラミック基板に直接接合された接点を備えている。
【０００８】
他の形態では、セラミック加熱器は、少なくとも１つの凹部を形成しているセラミック基板と、セラミック基板に埋め込まれた抵抗発熱体と、少なくとも１つの熱電対と、活性鑞材とを備えている。熱電対は、遠位端部を形成する一対の線を含み、遠位端部の近傍に配置された接点を有している。接点は凹部に配置される。活性鑞材も凹部に配置され、少なくとも１つの熱電対の接点と接触する。
【０００９】
さらに他の形態では、接点を形成する一対の線を含む熱電対をセラミック基板に固定する方法が提供される。この方法には、熱電対の接点をセラミック基板に直接接合する段階が含まれる。
【００１０】
さらに他の形態では、一対の線を含む熱電対をセラミック基板に固定する方法が提供される。この方法は、接点を形成するために熱電対の線を溶接する段階と、セラミック加熱器基板の表面を洗浄する段階と、セラミック加熱器基板の表面に活性鑞材を付加する段階と、活性鑞材上に接点を配置する段階と、活性鑞材を乾燥させる段階と、真空チャンバ内で活性鑞材を加熱する段階と、所定の時間の間、活性鑞材を真空チャンバ内で所定温度に維持する段階と、室温まで冷却する段階とが含まれる。
【００１１】
適用可能な他の分野については、本明細書の説明から明らかになるであろう。以下の説明及び特定の実施例は、単に説明を目的としたものにすぎず、本開示の範囲を制限するものではないことを理解されたい。
【００１２】
本明細書において説明する図面は、単に説明を目的としたものにすぎず、本開示の範囲を何ら制限するものではない。
【００１３】
対応する符号示は、いくつかの図面を通して、対応する部品を表している。
【実施例】
【００１４】
以下の説明は、単に純然たる例示的なものにすぎず、本開示、適用例又は用法を制限するものではない。すべての図面を通して、対応する符号は、同様又は対応する部品及び特徴を表していることを理解されたい。
【００１５】
図１〜図３を参照すると、本開示の教示に従って構成されたセラミック加熱器が、一括して符号１０により示されている。セラミック加熱器１０は、セラミック基板１２、セラミック基板１２に埋め込まれた抵抗発熱体１４（破線で示されている）及び熱電対１６を備えている。抵抗発熱体１４は、２つの端子パッド１８（破線で示されている）で終端しており、抵抗発熱体１４を電力源（図示せず）に接続するためのリード線（図示せず）が端子パッド１８に取り付けられている。セラミック基板１２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又は窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）でできていることが好ましい。しかしながら、これらの材料は例示的なものにすぎず、本開示の範囲を逸脱することなく他のセラミック材料の使用も可能であることを理解されたい。抵抗発熱体１４には、当分野で知られている任意のタイプの抵抗発熱体を使用でき、一例として、とりわけ抵抗コイル又は抵抗フィルムなどがある。図に示されている抵抗発熱体１４は、セラミック基板１２に埋め込まれているが、本開示の原理を逸脱することなくセラミック基板１２の外面に抵抗発熱体１４を配置することも可能である。
【００１６】
熱電対１６は、セラミック基板１２に固定されており、セラミック加熱器１０が動作している間、セラミック基板１２の温度を測定するために、熱電対１６は凹部２０に配置されることが好ましい。セラミック基板１２の寸法及び抵抗発熱体１４の構造に応じて、本発明の範囲を逸脱することなく複数の熱電対１６をセラミック加熱器１０に取り付けることができる。例えば、セラミック加熱器１０が複数の加熱ゾーン（図示せず）を有している場合、その複数の加熱ゾーンを個々に測定し、制御するために、場合によっては、セラミック加熱器１０は、その複数の加熱ゾーンに対応する複数の熱電対１６を有していることが好ましい。
【００１７】
図２により明確に示されるとおり、熱電対１６は、異種金属でできた一対の導電線２２を含んでいる。導電線２２は遠位端２４を有し、遠位端２４は、一体に溶接され、したがってビード２６を形成していることが好ましい。さらに、熱電対１６は、コントローラ又は他の温度処理デバイス／回路（図示せず）に接続するように適合された近位端２８を有しており、したがって、導電線２２、ビード２６及びコントローラが電気回路を形成している。ビード２６は、熱接点即ち測定接点として機能し、セラミック基板１２の近傍に配置される。近位端２８は、冷接点即ち基準接点として機能する。セラミック基板１２の温度、ひいてはビード２６の温度が上昇すると、電気回路の両端間に電圧が生成される。電気回路の両端間のこの電圧を測定することにより、ビード２６と冷接点との間の温度差を決定でき、したがってビード２６の温度、ひいてはセラミック基板１２の温度が得られる。
【００１８】
さらに、熱電対１６は、一対の絶縁スリーブ３０を備えていることが好ましい。図４により明確に示されるように、絶縁スリーブ３０は導電線２２を覆っており、導電線２２の遠位端２４の一部が、ビード２６を形成するために絶縁スリーブ３０から突出している。絶縁スリーブ３０は、導電線２２を絶縁し、保護している。絶縁スリーブ３０は、セラミック材料、有機結合ガラス繊維又は重合体系絶縁材料でできていることが好ましい。
【００１９】
熱電対１６には、とりわけ、Ｋ型、Ｊ型、Ｔ型、Ｒ型、Ｃ型又はＢ型の熱電対を使用できる。これらの型の熱電対は、導電線の組成によって特徴付けられており、感度が異なり、異なる温度範囲に適している。例えば、クロメル（Ｎｉ−Ｃｒ合金）線及びアルメル（Ｎｉ−Ａｌ合金）線を含むＫ型熱電対は、温度範囲が約２００℃〜約１２００℃、感度が約４１μＶ／℃の汎用熱電対である。Ｒ型熱電対は貴金属線を含み、すべての熱電対のうちで最も安定しているが、感度が比較的小さい（約１０μＶ／℃）。Ｂ型熱電対は、白金線及びロジウム線を含み、約１８００℃までの高温測定に適している。
【００２０】
図４に明確に示されるように、ビード２６はセラミック基板１２の凹部２０に配置される。凹部２０には、活性鑞材３２が実質的に充填されており、ビード２６を取り囲んでビード２６をセラミック基板１２に固定する。ビード２６は、本開示の範囲を逸脱することなく凹部２０の内部表面３４に直接接触させることができ、或いは活性鑞材３２で完全に取り囲むこともできることを理解されたい。
【００２１】
別法としては、図５に示されるとおり、ビード２６は、上記で説明した凹部２０の中ではなく、セラミック基板１２の外面３６に接合される。熱電対１６のビード２６は、活性鑞材３２と接触していることが好ましく、また、活性鑞材３２は、セラミック基板１２の外面３６と接触していることが好ましい。この場合も、ビード２６は、本開示の範囲を逸脱することなく凹部２０の内部表面３４に直接接触させることができ、或いは活性鑞材３２で完全に取り囲むこともできることを理解されたい。活性鑞材３２は、活性硬鑞であることが好ましい。好ましい活性硬鑞には、Ｗｅｓｇｏ（登録商標）社が販売しているＴｉｃｕｓｉｌ（登録商標）合金（Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金）、Ｗｅｓｇｏ（登録商標）社が販売しているｓｉｌｖｅｒ−ＡＢＡ（登録商標）合金（Ａｇ−Ｔｉ合金）、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金及びＡｕ−Ｔｉ合金がある。
【００２２】
次に図６を参照して、本開示の教示による、セラミック基板１２に熱電対１６を固定する方法について説明する。本明細書において示され、説明される工程の順序は、本発明の範囲を逸脱することなく変更でき、したがってこれらの工程は、本開示の単なる例示的一形態にすぎないことを理解されたい。最初に、熱電対１６を接合させるべきセラミック基板１２の表面を洗浄する。この表面は、上記で説明したように、凹部２０の内部表面３４であっても、或いはセラミック基板１２の外面３６であってもよい。超音波洗浄器及びアセトン又はアルコールを使用して、表面に付着した塵粒子及び油脂を除去することが好ましい。熱電対１６の導電線２２の遠位端２４を溶接して、熱接点即ち測定接点として機能することになるビード２６を形成する。
【００２３】
次に、凹部２０又はセラミック基板１２の外面３６に活性鑞材３２を付加して、引き続いて活性鑞材３２上に熱電対１６のビード２６を配置する。活性鑞材３２は、ペースト又は箔の形態で付加することが好ましいが、本開示の範囲を逸脱することなく他の形態で使用することも可能である。ペースト状の活性鑞材３２を付加する場合、活性鑞材３２を付加する前にビード２６を凹部２０に挿入することができ、したがってビード２６をセラミック基板１２つまり凹部２０の内部表面３４に直接接触させることができる。また、活性鑞材ペーストを乾燥させるための乾燥工程を使用することが好ましい。この乾燥工程は、ペースト中の溶媒を蒸発させるだけの十分な時間、室温で実施することが好ましい。
【００２４】
次に、加熱のために、熱電対１６とともにセラミック基板１２を真空チャンバ（図示せず）に配置する。真空は、加熱工程の間、約５×１０−６ｔｏｒｒ未満の圧力に制御することが好ましい。活性鑞材３２及びビード２６を約９５０℃〜約１０８０℃に加熱する。所望の温度に到達すると、約５分〜約６０分の間、その温度を維持する。一形態によれば、活性鑞材３２を、約９５０℃に加熱して、加熱工程の間、約１５分間にわたってこの温度を維持する。
【００２５】
加熱工程が終了すると、活性鑞材３２を凝固させるために真空チャンバを室温まで冷却する。活性鑞材３２が凝固すると、熱電対１６のビード２６がセラミック基板１２に直接接合される。
【００２６】
図７を参照すると、本開示の教示による他の方法によって熱電対が固定されたセラミック加熱器が、一括して符号４０で示されている。セラミック加熱器４０は、セラミック基板１２と熱電対１６との接続を除き、図３〜図５に示されているセラミック加熱器１０の構造に類似した構造を有している。以下の説明では、対応する符号は、同様又は対応する部品及び図１〜図５に関連して上記で説明した特徴を表している。
【００２７】
図７は、熱電対１６のビード２６がセラミック基板１２の凹部２０に配置されていることを示している。凹部２０の内部表面３６は金属化層４２で被覆されている。ビード２６は凹部２０内に配置され、活性鑞材３２ではない通常の鑞材４４が、ビード２６と金属化層４２の間の空間を実質的に充填している。
【００２８】
別法としては、熱電対１６のビード２６は、図８に示されているとおり、セラミック基板１２の外面３６に接合される。金属化層４２は、外面３４と通常の鑞材４４との間に配置される。
【００２９】
金属化層４２は、図８に示されているような単層構造にすることも、或いは図９に示されているような２層構造にすることもできる。単層構造が好ましい場合、金属化層４２は、厚さ約０．１μｍ〜１μｍのＴｉ層であることが好ましく、金属化層４２は無電解被覆（めっき）法によって形成される。２層構造が好ましい場合、金属化層４２は、セラミック基板１２と接触する第１の層４６、及び第１の層４６と通常の鑞材４４との間に配置された第２の層４８を有することが好ましい。第１の層４６は一次層であり、Ｍｏ、ＭｎＯ、ガラス・フリット及び有機結合剤の混合物から形成されることが好ましい。第２の層４８は、Ｎｉ層、Ｃｕ層又はＡｕ層であることが好ましく、厚さが第１の層の厚さよりも薄い薄層である。第２の層４８の厚さは、約２μｍ〜５μｍであることが好ましい。第１の層４６は、第２の金属層４８をセラミック基板１２に接合するための接合層の役割を果たしており、したがって通常の鑞材４４を使用して熱電対１６を第２の層４８を介してセラミック基板１２に接合することができる。
【００３０】
好ましい通常の鑞材４４には、Ａｇ−Ｃｕ合金又はＡｕ−Ｎｉ合金がある。
【００３１】
次に図１０を参照して、本開示の教示による、セラミック基板１２に熱電対１６を固定する第２の方法について説明する。既に説明したように、本明細書において示され、説明されている工程の順序は、本発明の範囲を逸脱することなく変更できる。最初に、熱電対１６を接合すべきセラミック基板１２の表面を洗浄する。この表面は、上記で説明したように、凹部２０の内部表面３４であっても、或いはセラミック基板１２の外面３６であってもよい。次に、熱電対１６の線２２を溶接して、ビード２６を形成する。
【００３２】
次に、凹部２０の内部表面３４又はセラミック基板１２の外面３６に金属化層４２を形成する。金属化層４２は、薄いＴｉ層をスパッタリングすることによって形成できる。別法としては、最初に第１の層４６をセラミック基板１２上に形成し、次に第２の層４８を第１の層４６上に形成することによって金属化層４２を形成することも可能である。第１の層４６の形成に際しては、Ｍｏ、ＭｎＯ、ガラス・フリット、有機結合剤及び溶媒の混合物を含んだペーストが準備され、セラミック基板１２に塗布される。次に、セラミック基板１２及びペーストを成形ガスの雰囲気中で焼成する。成形ガスは、分子比率で４：１の窒素及び水素の混合物であるか、或いは分子比率が３：１の水素及び窒素の混合物である分解アンモニアが好ましい。焼成工程が完了すると、ペーストから溶媒が除去され、ペーストが凝固してセラミック基板１２に付着する。
【００３３】
第１の層４６を形成すると、無電極被覆（めっき）法によって、Ｎｉ層、Ｃｕ層又はＡｕ層であることのできる第２の層４８を第１の層４６上に付加して、それにより金属化層４２が完成する。
【００３４】
単層構造であれ、或いは２層構造であれ、金属化層４２が完成すると、金属化層４２上に通常の鑞材４４を配置し、その通常の鑞材４４上に熱電対１６のビード２６を配置する。次に、通常の鑞材４４を融解して、凝固させ、それによりセラミック基板１２への熱電対１６の接合を完了する。通常の鑞材４４を加熱し、凝固させる工程は、図４〜図８に関連して説明した、活性鑞材３２を加熱し、凝固させる工程に実質的に類似しているため、本明細書においては、簡潔にするためにその説明は省略する。
【００３５】
本開示によれば、熱電対１６のビード２６がセラミック基板１２に直接接合されるため、セラミック基板１２からの熱が熱電対１６のビード２６へ直接伝達される。したがって、ビード２６の温度はセラミック基板１２の温度をほぼ瞬時に反映し、したがってセラミック加熱器１０の温度をより正確に測定することができる。さらに、活性鑞材、又は金属化層と共に通常の鑞材を使用することにより、熱電対１６は、たとえ高温に露出されても、長期間にわたって安定性を有している。
【００３６】
本開示によるセラミック加熱器１０は、様々な応用例を有している。例えば、セラミック加熱器１０は、半導体のバックエンドのダイ結合装置及び医療デバイスに使用することができる。セラミック加熱器１０は、比較的速い昇温速度で対象を加熱するために使用されることが好ましい。
【００３７】
本発明についての説明は、単に純然たる例示的なものにすぎず、したがって本発明の骨子を逸脱しない変形形態は、本発明の範囲に包含されるものとする。このような変形形態は、本発明の原理及び範囲を逸脱するとは見なされない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本開示の教示に従って構成された、熱電対の固定されたセラミック加熱器の斜視図。
【図２】本開示の教示による、図１の熱電対を有するセラミック加熱器の分解斜視図。
【図３】本開示の教示による、図１の線３−３に沿って取ったセラミック加熱器及び熱電対の横断面図。
【図４】本開示の第１の実施例による、セラミック基板と熱電対との接続を示す、図３の詳細Ａの拡大図。
【図５】本開示の第２の実施例による、セラミック基板と熱電対との代替接続を示す、図４と同様の拡大図。
【図６】本開示の教示による、セラミック加熱器に熱電対を固定する方法を示す流れ図。
【図７】本開示の第３の実施例による、セラミック基板と熱電対との代替接続を示す、図４と同様の拡大図。
【図８】本開示の第４の実施例による、セラミック基板と熱電対との代替接続を示す、図７と同様の拡大図。
【図９】金属化層及びそのセラミック基板及び熱電対との結合の代替２層構造であって、分かり易くするために熱電対の線及び絶縁材が除去された図。
【図１０】本開示の教示による、セラミック加熱器に熱電対を固定する他の方法を示す流れ図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板と、
前記セラミック基板の温度を測定するための少なくとも１つの熱電対であって、前記セラミック基板に直接接合された接点を有する、少なくとも１つの熱電対と
を含むセラミック加熱器。
【請求項２】
前記接点が、活性鑞材によって前記セラミック基板に接合されている請求項１に記載されたセラミック加熱器。
【請求項３】
前記活性鑞材が、Ａｕ−Ｃｕ−Ｔｉ合金、Ａｇ−Ｔｉ合金、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金及びＡｕ−Ｔｉ合金からなる群から選択される請求項２に記載されたセラミック加熱器。
【請求項４】
前記セラミック基板が、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及び窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）からなる群から選択された材料でできている請求項１に記載されたセラミック加熱器。
【請求項５】
前記少なくとも１つの熱電対が、Ｋ型熱電対、Ｊ型熱電対、Ｔ型熱電対、Ｒ型熱電対、Ｃ型熱電対及びＢ型熱電対からなる群から選択される請求項１に記載されたセラミック加熱器。
【請求項６】
前記セラミック基板が凹部を有し、該凹部に前記少なくとも１つの熱電対の前記接点が配置される請求項１に記載されたセラミック加熱器。
【請求項７】
前記セラミック基板の前記凹部が活性鑞材により実質的に充填されている請求項６に記載されたセラミック加熱器。
【請求項８】
前記少なくとも１つの熱電対が、遠位端部を有する一対の線を含み、前記接点が前記遠位端部の近傍に配置されている請求項１に記載されたセラミック加熱器。
【請求項９】
前記遠位端部が結合されてビードを形成し、前記ビードが前記セラミック基板に配置された活性鑞材と接触し、それにより前記熱電対を前記セラミック基板に接合している請求項８に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１０】
前記一対の線の少なくとも一部が絶縁材により覆われている請求項８に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１１】
前記絶縁材が、前記一対の線を覆って配置された一対のセラミック・スリーブを含む請求項１０に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１２】
前記セラミック基板と接触している金属化層をさらに含み、前記接点が前記金属化層に接合されている請求項１に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１３】
前記金属化層が、Ｍｏ、ＭｎＯ、ガラス・フリット及び有機結合剤の混合物から構成された第１の層を有する請求項１２に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１４】
前記金属化層が、Ｎｉ、Ｃｕ及びＡｕからなる群から選択された材料でできた第２の層をさらに有する請求項１３に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１５】
前記金属化層がＴｉ層である請求項１２に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１６】
前記接点が鑞材によって前記金属化層に接合されている請求項１２に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１７】
前記鑞材が、Ａｇ−Ｃｕ合金及びＡｕ−Ｎｉ合金からなる群から選択される請求項１６に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１８】
少なくとも１つの凹部を有するセラミック基板と、
前記セラミック基板に埋め込まれた抵抗発熱体と、
遠位端部及び前記遠位端部の近傍に配置された接点を有する一対の線を含み、前記接点が前記凹部に配置された少なくとも１つの熱電対と、
前記凹部に配置された、前記少なくとも１つの熱電対の前記接点と接触している活性鑞材と
を含むセラミック加熱器。
【請求項１９】
接点を有する一対の線を含む熱電対をセラミック基板に固定する方法において、前記熱電対の前記接点を前記セラミック基板に直接接合する段階を含む、熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２０】
前記直接接合する段階が、活性鑞材を使用して達成される請求項１９に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２１】
ペースト状の前記活性鑞材を前記セラミック基板に塗布する段階と、前記活性鑞材のペースト上に前記熱電対の前記接点を配置する段階とをさらに含む、請求項２０に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２２】
前記熱電対の前記接点の配置された前記活性鑞材を約９５０℃〜約１０８０℃の温度に加熱する段階と、約５分〜６０分間、前記温度を維持する段階とをさらに含む請求項２１に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２３】
前記加熱する段階を、５×１０−６ｔｏｒｒ未満の真空チャンバ内で実施する請求項２２に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２４】
前記活性鑞材を前記セラミック基板の凹部に充填する請求項２０に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２５】
前記活性鑞材を前記セラミック基板の外部表面に付加する請求項２０に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２６】
前記線を前記線の遠位端部で溶接することによって、前記接点を形成する請求項１９に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２７】
前記直接接合する段階が、前記セラミック基板上に金属化層を形成する段階及び鑞材によって前記接点を前記金属化層に接合する段階を含む請求項１９に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２８】
金属化層を形成する段階が、第１の層を形成するために、Ｍｏ、ＭｎＯ、ガラス・フリット、有機結合剤及び溶媒の混合物を前記セラミック基板に付加する段階、及び第２の層を形成するために、Ｎｉ、Ｃｕ及びＡｕからなる群から選択された材料を付加する段階を含む請求項２７に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２９】
金属化層を形成する段階が、前記セラミック基板上にＴｉ層を形成する段階を含む請求項２７に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項３０】
一対の線を含む熱電対をセラミック基板に固定する方法において、
接点を形成するために前記熱電対の前記線を溶接する段階と、
前記セラミック基板の表面を洗浄する段階と、
前記セラミック基板の前記表面に活性鑞材を付加する段階と、
前記活性鑞材上に前記接点を配置する段階と、
前記活性鑞材を乾燥させる段階と、
真空チャンバ内で前記活性鑞材を加熱する段階と、
所定時間、前記活性鑞材を前記真空チャンバ内で所定温度に維持する段階と、
前記活性鑞材を室温まで冷却する段階と
を含む、熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項３１】
前記活性鑞材が、箔及びペーストからなる群から選択された形態である請求項３０に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項１】
セラミック基板と、
前記セラミック基板の温度を測定するための少なくとも１つの熱電対であって、前記セラミック基板に直接接合された接点を有する、少なくとも１つの熱電対と
を含むセラミック加熱器。
【請求項２】
前記接点が、活性鑞材によって前記セラミック基板に接合されている請求項１に記載されたセラミック加熱器。
【請求項３】
前記活性鑞材が、Ａｕ−Ｃｕ−Ｔｉ合金、Ａｇ−Ｔｉ合金、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金及びＡｕ−Ｔｉ合金からなる群から選択される請求項２に記載されたセラミック加熱器。
【請求項４】
前記セラミック基板が、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及び窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）からなる群から選択された材料でできている請求項１に記載されたセラミック加熱器。
【請求項５】
前記少なくとも１つの熱電対が、Ｋ型熱電対、Ｊ型熱電対、Ｔ型熱電対、Ｒ型熱電対、Ｃ型熱電対及びＢ型熱電対からなる群から選択される請求項１に記載されたセラミック加熱器。
【請求項６】
前記セラミック基板が凹部を有し、該凹部に前記少なくとも１つの熱電対の前記接点が配置される請求項１に記載されたセラミック加熱器。
【請求項７】
前記セラミック基板の前記凹部が活性鑞材により実質的に充填されている請求項６に記載されたセラミック加熱器。
【請求項８】
前記少なくとも１つの熱電対が、遠位端部を有する一対の線を含み、前記接点が前記遠位端部の近傍に配置されている請求項１に記載されたセラミック加熱器。
【請求項９】
前記遠位端部が結合されてビードを形成し、前記ビードが前記セラミック基板に配置された活性鑞材と接触し、それにより前記熱電対を前記セラミック基板に接合している請求項８に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１０】
前記一対の線の少なくとも一部が絶縁材により覆われている請求項８に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１１】
前記絶縁材が、前記一対の線を覆って配置された一対のセラミック・スリーブを含む請求項１０に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１２】
前記セラミック基板と接触している金属化層をさらに含み、前記接点が前記金属化層に接合されている請求項１に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１３】
前記金属化層が、Ｍｏ、ＭｎＯ、ガラス・フリット及び有機結合剤の混合物から構成された第１の層を有する請求項１２に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１４】
前記金属化層が、Ｎｉ、Ｃｕ及びＡｕからなる群から選択された材料でできた第２の層をさらに有する請求項１３に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１５】
前記金属化層がＴｉ層である請求項１２に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１６】
前記接点が鑞材によって前記金属化層に接合されている請求項１２に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１７】
前記鑞材が、Ａｇ−Ｃｕ合金及びＡｕ−Ｎｉ合金からなる群から選択される請求項１６に記載されたセラミック加熱器。
【請求項１８】
少なくとも１つの凹部を有するセラミック基板と、
前記セラミック基板に埋め込まれた抵抗発熱体と、
遠位端部及び前記遠位端部の近傍に配置された接点を有する一対の線を含み、前記接点が前記凹部に配置された少なくとも１つの熱電対と、
前記凹部に配置された、前記少なくとも１つの熱電対の前記接点と接触している活性鑞材と
を含むセラミック加熱器。
【請求項１９】
接点を有する一対の線を含む熱電対をセラミック基板に固定する方法において、前記熱電対の前記接点を前記セラミック基板に直接接合する段階を含む、熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２０】
前記直接接合する段階が、活性鑞材を使用して達成される請求項１９に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２１】
ペースト状の前記活性鑞材を前記セラミック基板に塗布する段階と、前記活性鑞材のペースト上に前記熱電対の前記接点を配置する段階とをさらに含む、請求項２０に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２２】
前記熱電対の前記接点の配置された前記活性鑞材を約９５０℃〜約１０８０℃の温度に加熱する段階と、約５分〜６０分間、前記温度を維持する段階とをさらに含む請求項２１に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２３】
前記加熱する段階を、５×１０−６ｔｏｒｒ未満の真空チャンバ内で実施する請求項２２に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２４】
前記活性鑞材を前記セラミック基板の凹部に充填する請求項２０に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２５】
前記活性鑞材を前記セラミック基板の外部表面に付加する請求項２０に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２６】
前記線を前記線の遠位端部で溶接することによって、前記接点を形成する請求項１９に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２７】
前記直接接合する段階が、前記セラミック基板上に金属化層を形成する段階及び鑞材によって前記接点を前記金属化層に接合する段階を含む請求項１９に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２８】
金属化層を形成する段階が、第１の層を形成するために、Ｍｏ、ＭｎＯ、ガラス・フリット、有機結合剤及び溶媒の混合物を前記セラミック基板に付加する段階、及び第２の層を形成するために、Ｎｉ、Ｃｕ及びＡｕからなる群から選択された材料を付加する段階を含む請求項２７に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項２９】
金属化層を形成する段階が、前記セラミック基板上にＴｉ層を形成する段階を含む請求項２７に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項３０】
一対の線を含む熱電対をセラミック基板に固定する方法において、
接点を形成するために前記熱電対の前記線を溶接する段階と、
前記セラミック基板の表面を洗浄する段階と、
前記セラミック基板の前記表面に活性鑞材を付加する段階と、
前記活性鑞材上に前記接点を配置する段階と、
前記活性鑞材を乾燥させる段階と、
真空チャンバ内で前記活性鑞材を加熱する段階と、
所定時間、前記活性鑞材を前記真空チャンバ内で所定温度に維持する段階と、
前記活性鑞材を室温まで冷却する段階と
を含む、熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【請求項３１】
前記活性鑞材が、箔及びペーストからなる群から選択された形態である請求項３０に記載された熱電対をセラミック基板に固定する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００９−５３５２９１（Ｐ２００９−５３５２９１Ａ）
【公表日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５０７８０６（Ｐ２００９−５０７８０６）
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１０１５７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０５４５１９
【国際公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【出願人】（５００１５７６５３）ワトロウ エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー (25)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１０１５７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０５４５１９
【国際公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【出願人】（５００１５７６５３）ワトロウ エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー (25)
【Ｆターム（参考）】
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