Резисторный электронагреватель

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

71677 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.! 1.77 (21) 2546370/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Клэ

05 В 3/14

0l В 1/08

01 С 7/06

Государстоенный комитет до делам нэооретеннй и открытий

Опубликовано 15.04.80. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 25.04.80

УДК 621.3.

36.669 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. П. Попов и К. А. Лаврентьев (71) Заявитель (54) РЕЗИСТИВНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области электротехники, B частности к электронагревателя», и может быть использовано для термообработки различных изделий, например, в производстве приборов электронной техники при термообработке полупроводниковых пластин.

Известны тонкопленочные нагреватели, выполненные в виде диэлектрцческой подложки с нанесенной на нее токопроводящей пленкой из различных металлов (1).

Однако известные тонкопленочные электронагреватели с металлическими пленка»и имеют низкий срок службы, ограниченную рабочую температуру (если металлическая пленка открыта) из-за окисления и утраты электропроводящих свойств при длительном электронагреве и при высоких температурах, а также сравнительно низок коэффициент полезного действия для электронагревателей с металлической пленкой, защищенной от воздействия окружающей среды.

Известен также температуростойкий тонкопленочный нагреватель, выполненный в виде кварцевой подложки, на которую нанесена токопроводящая пленка двуокиси олова с добавками сурьмы и бора (ЯпОр +

+ S6+ В), а на пленке размещены токопроводящие шины (2).

Но такой электронагреватель имеет сравнительно большое начальное сопротивле5 ние токопроводящей пленки, что приводит к необходимости приложения oolbIlIHx напряжений, например для нагревателя с площадью 1000 см при расстоянии между токопро водящими шинами около 500 с» напряжения электронагрева до рабочих температур составляет 400- †5 В, а это затрудняет непосредственное использование таких электронагревателей при питании от стандартной электросети.

Известен также резистивный электронагреватель, который содержит кварцевую диэлектрическую подложку с нанесенными на ней друг на друга в виде токопроводящих пленок основного- нагревательного эле»ента и дополнительного. Основной нагревательный элемент выполнен в виде пленки двуокис . олова с добавками сурь»ы и бора, а дополнительный — в виде пленки двуокиси олова с добавлением фтора. Ча дополнительно» нагревательноМ эЛементе по его

671677 краям расположеHbl токопроводящие цшны, подключенные к сети. Благодаря совмест-ноному размещению и одновременному вклк>чению обоих нагревательных элементов в электрическую сеть обеспечивается постоян ство общего сопротивления, которое будет

" мейьше сопротивления каждого отдельно взятого нагревательного элемента, чем и обуславливается стабильность и относитель" йая "экономйчность электронагревателя в работе (3) .

Однако, обладая определенными достоин = ствами, экономичность описанного выше электронагревателя все-таки недостаточна вследствие сравнительно высокого суммарнбго сопротивления двух параллельно сое" "диненных проводников — основного и до" полнительного нагревательных элементов, что влечет за собой необходимость подключе 1ТИя R" упомянутым элементам сравнительно высокого рабочего напряжения порядка

220 В, а "это, в свою очередь, ведет к неоп-

" равданно высоким затратам электроэнер- 20 гйи на соответствующих операциях иолхпроводникового производства.

Цель изобретения — повышение КПД резйстивнбго электронагревателя путем iroBbr" " " щения его экономичности.

Поставленная цель достигается тем, что

= йЛенка основного нагревательного э.темен-.

-" та" нанесена на подложку из боросиликатного стекл а.

На чертеже показан предлагаемый электронагреватель, общий вид. ЗО

Предлагаемый электронагреватель содержит диэлектрическую подложку 1 из борбсиликатного стекла, на которую нанесен основной нагреватель 2, выполненный в виде токопроводящей пленки на основе двуоки3$

-си олова с добавками сурьмы и бора. На его йоверхность нанесен дополнительный нагреватель 3 также в виде токопроводящей плента- нй основе двуокиси олова с добавкой фтора; причем начальное удельное сойротивление его ниже удельного сопротивления 4r> основного нагревателя. На дополнительном нагревателе по его краям расположены токопроводящие шины 4, подключенные к сети.

Формула изобретения

Резистивный электронагреватель, содержащий подложку из диэлектрического матер иала и" н ай есенньге на нее последовательно

56 друг на друга основной нагреватель, выполненный в виде пленки из полупроводникового окисного материала на основе двуокиси олова с добавками сурьмы и бора, и дополнительный нагреватель — — в виде пленки на той же основе с добавкой фтора, $$ отличающийся тем, что, с целью повышения

КПД, подложка выполнена из боросиликатного стекла, а между ней и основным нагревателем выполнен дополнительный токопроКроме того, так как нанесение пленки (SnO + SR + В) основного нагревателя на подложку 1 производят при температуре ее размягчения (600 — 650 С) и пленка нагревателя 2 диффундирует в подложку через

«карманы» В Оз и в ней образбван дополнительный проводящий слой 5 (третий нагревательный элемент). В результате резистивный электронагреватель имеет три проводника, параллельно соединенные, с постоянным общим" сопротивлением, меньшим сопротивления любого из проводников и, кроме того, меньшим, чем суммарное сопротивленйе осйовного и дополнительного нагрева тельны"х "зле@енто й" в извес > йом резис

" " тивном электронагревателе.

Предлагаемь>й резистивный электрона; реватель работает следующим образом.

При включении его в электрическук> с :i, ток поступает через шины 4 одновремешн> и:I три нагревателя и основной ток ввиду начального удельного сопротивления протекает ш дополнительному нагревателю 3, обеспечивая нагрев основного нагревателя 2. По мере разогрева основного нагревателя, ввиду понижения еi o >. e. bHr>i r> cr>ilpQTHBëåíèÿ, ток потечет по нему, обеспечив достижение необходимой температуры разогрева 700—

850 С. Уменьн>ение общего сопротивления предлагаемого э1ектронагревателя обеспечивает достижение рабочих температур при меньшем напряжении, а следовательно, и при меньших затратах электроэнергии, которь!е сокращаются почти в два раза.

Использование резистивного электронагревателя, найри>пер, в полупроводниковой промыц>ленности для термообработки полупро водниковых пластин, позволит значительш, экономить э.тсктроэнергию, а также повысить эффективность термообработки изделий за счет онгимальной сетективности теплового изл1чспнпя электронагревателя с подложкой из боросиликатного стекла.

Экспериментальным путем установлено, что пленочный нагреватель на боросиликатной подложке в отличие от плсHO нного нагревателя с кварцевой подложкой имеет КПД выше приблизительно на 20%, так как отражательные способности токопроводящето слоя, нанесенного на боросиликатную подложку, в используемой части инфракрасного спектра магнитных колебаний (>. =2 — -7 мкм) выше отражательной способности токопроводя|цего слоя, нанесенного на кварцевую подложку.

КПД пленочного нагревателя с кварцевой подложкой составляет 60 /р, КПД .пленочного нагревателя с боросиликатной подложкой 800/р. Экономия электроэнергии от одной установки при потребляемой мощности, равной 2 кВт, в течение года при двухсменной работе составит 1500 кВт ч.

6711 )77

Составитель А. Ходатаева — „Редактор Е. Месропова Техред К. Шуфрич Корректор IN. Пожо

Заказ 1204 /57 Тирам< 885 Под<Рис н ос — HHHHHH Го yaapcеоеооо о оо е е СССР— — по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 — - Филиал ППП «Патент», г. Ужгород. ул. Проектная, 4

В03ЯILLHÉ с. IOÉ в вH3

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Стабильность резистивны)< пленок тугоплавких металлов при высокик температура.<. «Э,ц ктр<)IIII;Is< r<..iIIIII(а», серия 6, вып. 8, 1975, с. 105.

2. A

:3. Авторское свидетельство СССР по заявке Мс 2377402/24 — 07, кл. H 05 В 8/14, 1976.