(57)【要約】  第１の端および第２の端を有する電気抵抗物質のほぼ平坦な層と、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第１の端に電気的に接続される第１の導電体と、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第２の端に電気的に接続される第２の導電体と、電気抵抗物質のほぼ平坦な層を取り囲み電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第１の端を電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第２の端から絶縁する電気絶縁物質とを含むヒーターである。ヒーターは流体要素の表面に実装され、流体要素を加熱するのに用いられてよく、ヒーターが電気絶縁物質を通じて延在する開口を含む場合には、ヒーターは流体要素と流体基板の間に配置され、両方を加熱できる。
2007511052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端および第２の端を有する、電気抵抗物質のほぼ平坦な層と、
電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第１の端に電気的に接続された第１の導電体と、
電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第２の端に電気的に接続された第２の導電体と、
電気抵抗物質のほぼ平坦な層を取り囲み、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第１の端を電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第２の端から電気的に絶縁する電気絶縁物質と、を含むヒーター。
【請求項２】
第１および第２の導電体はそれぞれ第１の端および第２の端と長さを有し、
第１の導電体の第１の端は、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第１の端に電気的に接続され、
第２の導電体の第１の端は、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第２の端に電気的に接続されることを特徴とし、
電気絶縁物質はさらに、第１および第２の導電体の第１の端および長さを取り囲み、第１の導電体の第１の端および長さを第２の導電体の第１の端および長さから電気的に絶縁することを特徴とする、請求項１に記載のヒーター。
【請求項３】
電気絶縁物質はさらに、第１の導電体の第２の端を第２の導電体の第２の端から絶縁することを特徴とする、請求項２に記載のヒーター。
【請求項４】
第１および第２の導電体は電気抵抗物質のほぼ平坦な層と同じ物質から形成されることを特徴とし、第１および第２の導電体の幅および厚さのうち少なくとも１つが、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の幅および厚さのうち少なくとも１つよりも大きいことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のヒーター。
【請求項５】
電気絶縁物質のほぼ平坦な層が蛇行形状に配置されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のヒーター。
【請求項６】
ヒーターは、電気絶縁物質を通じて延在し流体要素および流体基板の少なくともどちらかの表面に形成された端子と結合するようになされた開口を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のヒーター。
【請求項７】
シールを開口内に保持する手段をさらに含む、請求項６に記載のヒーター。
【請求項８】
シールを保持する手段内に固定されるシールをさらに含む、請求項７に記載のヒーター。
【請求項９】
ヒーターは、ヒーターと一体に形成され開口の周囲に沿って延在するシールをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載のヒーター。
【請求項１０】
開口が第１の開口であることを特徴とし、ヒーターが、電気絶縁物質を通じて延在し、ヒーターの周囲に沿って配置され、流体要素および流体基板の少なくともどちらかの表面にヒーターを固定する、対応する複数の締め具を受けるようになされた、複数の第２の開口をさらに含むことを特徴とする、請求項６から９のいずれかに記載のヒーター。
【請求項１１】
ヒーターは、電気抵抗物質を通じて延在し、流体要素および流体基板の少なくともどちらかの表面に形成された対応する複数の端子に結合するようになされた、複数の開口を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のヒーター。
【請求項１２】
複数の開口のそれぞれの中にシールを保持する手段からさらに構成される、請求項１１に記載のヒーター。
【請求項１３】
複数の開口のそれぞれの中に固定された複数のシールからさらに構成される、請求項１２に記載のヒーター。
【請求項１４】
ヒーターは、ヒーターと一体に形成され複数の開口のそれぞれの周囲に沿って延在する複数のシールをさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載のヒーター。
【請求項１５】
複数の開口が第１の複数の開口であることを特徴とし、ヒーターは、電気絶縁物質を通じて延在し、ヒーターの周囲に沿って配置され、流体要素および流体基板の少なくともどちらかの表面にヒーターを固定する、対応する複数の締め具を受けるようになされた、第２の複数の開口をさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載のヒーター。
【請求項１６】
第１および第２の導電体に電気的に接続し、ヒーターを電源に着脱自由に接続するコネクタ、をさらに含む、請求項１から１５のいずれかに記載のヒーター。
【請求項１７】
電気抵抗物質のほぼ平坦な層は第１のゾーンおよび第２のゾーンを含むことを特徴とし、第１および第２の導電体が同一の電源に接続される時、第１のゾーンは単位面積当たりにして第２のゾーンと異なる量の熱量を提供することを特徴とする、請求項１から１６のいずれかに記載のヒーター。
【請求項１８】
電気抵抗物質のほぼ平坦な層は幅、厚さ、密度を有することを特徴とし、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の幅、厚さ、密度のうち少なくともどれか１つは第１のゾーンと第２のゾーンで異なることを特徴とする、請求項１７に記載のヒーター。
【請求項１９】
電気抵抗物質が電気フォイル抵抗物質であることを特徴とする、請求項１から１８のいずれかに記載のヒーター。
【請求項２０】
電気絶縁物質は電気絶縁ポリマー物質であることを特徴とする、請求項１から１９のいずれかに記載のヒーター。
【請求項２１】
電気絶縁ポリマー物質は、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第１の側に形成された電気絶縁ポリマー物質の第１の層と、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第２の側に形成された電気絶縁ポリマー物質の第２の層とを含み、第２の側は第１の側に対向することを特徴とする、請求項２０に記載のヒーター。
【請求項２２】
ヒーターは、絶縁ポリマー物質の第１の層を絶縁ポリマー物質の第２の層に接着する接着剤をさらに含むことを特徴とする、請求項２１に記載のヒーター。
【請求項２３】
絶縁ポリマー物質の第１および第２の層は、電気絶縁物質のほぼ平坦な層を間に挟んで圧力下で加熱され、一体組み立て品を形成することを特徴とする、請求項２１または２２のいずれかに記載のヒーター。
【請求項２４】
第１の方向を向く第１でほぼ平坦な表面と、第１の方向と反対の第２の方向を向く第２でほぼ平坦な表面とを有することを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のヒーターで、ヒーターは、
ヒーターの第１でほぼ平坦な表面に実装されるプレートと、
プレートに接続され、ヒーターの第２でほぼ平坦な表面が流体要素の平坦な表面と熱的接触するように弾力的に促す手段と、をさらに含む。
【請求項２５】
電気抵抗物質のほぼ平坦な層は、所定の電圧を有する電源に接続された時、所定の温度から±５℃にヒーターを自己制御するような寸法にされることを特徴とする、請求項１から１６および２４のいずれかに記載のヒーター。
【請求項２６】
ほぼ平坦なヒーターを流体要素の底面と流体基板の上面の間に配置し、
流体要素を、ほぼ平坦なヒーターを間に挟んで、流動基板に固定する、行為から構成される方法。
【請求項２７】
ほぼ平坦なヒーターは一対の導電体を含むことを特徴とする、請求項２６に記載の方法で、方法は、
一対の導電体を電源に接続する行為をさらに含む。
【請求項２８】
接続する行為が、一対の導電体を着脱可能に電源に接続する行為を含むことを特徴とする、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
ほぼ平坦なヒーターの温度を所定の温度から±５℃以内に制限する行為をさらに含む、請求項２７または２８に記載の方法。
【請求項３０】
流体要素の底面および流体基板の上面はそれぞれ、その中を流体が流れることができる少なくとも１つの端子を含むことを特徴とし、ほぼ平坦なヒーターは少なくとも１つの開口を含むことを特徴とする、請求項２６から２９のいずれかに記載の方法で、方法は、
シールをほぼ平坦なヒーターの少なくとも１つの開口内に保持する行為を含む。
【請求項３１】
流体要素の底面および流体基板の上面はそれぞれ、その中を流体が流れることのできる少なくとも１つの端子を含むことを特徴とし、ほぼ平坦なヒーターは少なくとも１つの開口を含むことを特徴とし、流体要素を流体基板に固定する行為は、
流体要素の底面の少なくとも１つの端子と流体基板の上面の少なくとも１つの端子との間に、少なくとも１つの開口を取り囲むほぼ平坦なヒーターの部分を用いることにより、流体密封シールを形成する行為を含むことを特徴とする、請求項２６から２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
ヒーターを流体要素の底面に保持する行為をさらに含む、請求項２６から３１にいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
ほぼ平坦なヒーターは第１のほぼ平坦なヒーターで、流体要素は第１の流体要素で、流体基板は第１の流体基板で、一対の導電体は第１の一対の導電体であることを特徴とする、請求項２６から３２のいずれかに記載の方法で、方法は、
第２のほぼ平坦なヒーターを第２の流体要素の底面と第２の流体基板の上面との間に配置し、第２のほぼ平坦なヒーターは第２の一対の導電体を含み、
第２の流体要素を、第２のほぼ平坦なヒーターを間に挟んで、第２の流体基板に固定し、
第２の一対の導電体を第１の一対の導電体と同じ電源に接続し、
第１のほぼ平坦なヒーターの第１の温度を保持し、
第１の温度と異なる、第２のほぼ平坦なヒーターの第２の温度を保持する、
行為をさらに含む。
【請求項３４】
ほぼ平坦なヒーターは第１のほぼ平坦なヒーターで、流体要素は第１の流体要素で、流体基板は第１の流体基板で、一対の導電体は第１の一対の導電体であることを特徴とする、請求項２６から３２のいずれかに記載の方法で、方法は、
第２の流体要素と第２の流体基板のうちのいずれかと熱的接触するように第２のほぼ平坦なヒーターを配置し、第２のほぼ平坦なヒーターは第２の一対の導電体を含み、
第２の一対の導電体を第１の一対の導電体と同じ電源に接続し、
第１のほぼ平坦なヒーターの第１の温度を保持し、
第１の温度と異なる、第２のほぼ平坦なヒーターの第２の温度を保持する、
行為をさらに含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
発明の分野
本発明の態様はヒーターを対象とするものであり、より具体的には、その中を流体が運搬されるところの表面に実装されうる、抵抗ヒーターを対象にするものである。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の論考
多様な流体処理システムおよび流体分配システムにおいて、用いられる処理流体（液体、ガス、液体とガス、スラリーなど）の温度を制御することが重要であろう。例えば、半導体産業において、カートリッジタイプのヒーターがしばしば流体スティックの基板内に挿入され、ツールに運搬される処理流体を加熱するのに用いられる。これらのカートリッジタイプヒーターは、基板に形成された、流体を処理ツールに運搬するのに用いられるくぼみや穴開口に挿入される、一般的に細長い円柱状の抵抗タイプのヒーターである。参照することによりここに組み込まれる、２００３年８月２６日に提出された共同出願の、「共通の面に多岐管接続を有するモジュール基板ガスパネル」に関する米国特許出願第１０／６５０，１０２号（以後、“同時係属出願”）は、モジュール基板が内部に形成されたこのようなくぼみを有する、モジュール基板ガスパネルを説明する。
【０００３】
ここで図６として再生された、同時係属出願の図１７に示されるように、ガスパネル２００は複数のガススティックＡからＬを含み、それぞれのガススティックは、内部にカートリッジタイプヒーター（図示されない）を挿入しうる、一対のくぼみ５００を含む。使用にあたり、ガススティックを形成する各基板は同様のくぼみを有し、ガススティックの基板が配列されると、くぼみまたは穴開口５００に挿入されたカートリッジヒーターは、ガススティックの長さにおよぶ。カートリッジヒーターは、ステンレススチールなどの一般的に熱伝導性物質で形成された基板に熱を熱運搬することで作動する。
【０００４】
当業者には既知であるように、カートリッジタイプヒーターの効率は、カートリッジ挿入に必要とされるヒーター穴開口（すなわち、くぼみ）の許容値と位置によって大部分決定される。もしカートリッジが開口穴とヒーターの被覆（すなわち、カートリッジヒーターの外表面）の間に大きすぎる隙間を有すると、熱伝導率は低下し、ヒーター被覆の温度が上がり、電力需要が上がる。半導体産業において、カートリッジヒーターの故障の主な原因は、ヒーター穴への不適切な挿入や、穴の不適切な設計によるものである。
【０００５】
カートリッジヒーターは、ヒーター被覆の温度がヒーターの安全温度の上限を超えると穴開口で溶けてしまい、しばしば機能しなくなる。ヒーターは交換される前にドリルアウトされなければならず、また潜在的な安全面での問題を数多く引き起こすため、このことは保守上の心配をもたらす。
【０００６】
正常に作動するカートリッジヒーターは、ヒーター表面の温度がしばしば所望のシステム温度の２００％から５００％となるため、大変高い温度勾配をヒーター穴の領域に作り出す。ヒーターは物理的にターゲットゾーン（すなわち、中を処理流体が流れる基板内に形成された流路）から分離して配置される必要があるため、このことは、ガススティック全体に熱応力を引き起こすのみならず、所望のゾーンにおける温度を制御する上での難問を提供する。
【０００７】
カートリッジタイプヒーターの故障率は驚くほど高く、一般的に、ヒーターの品質やシ
ステム設計よりもむしろ、設置方法によって決定される。不適切に設置されたカートリッジヒーターは、短期間でのヒーターの故障につながり、実際問題として、不適切な設置はしばしば、ヒーターが故障するまでテストされたり観察されたりすることを得ず、その時には既に手遅れである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の要約
本発明の一態様によると、ヒーターが提供される。ヒーターは、第１の端および第２の端を有する電気抵抗物質のほぼ平坦な層と、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第１の端に電気的に接続された第１の導電体と、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第２の端に電気的に接続された第２の導電体と、電気抵抗物質のほぼ平坦な層を取り囲み、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第１の端を電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第２の端から電気的に絶縁する電気絶縁物質とを含む。一実施形態によると、電気抵抗物質のほぼ平坦な層は蛇行形状に配置されてよく、蛇行形状の幅、厚さ、または密度は、ヒーター内に異なる加熱能力を有するゾーンを提供するべく変更されてよい。ヒーターは流体要素の表面に実装され、流体要素を加熱するのに用いられてよく、ヒーターが電気絶縁物質を通じて延在する開口を含む場合には、ヒーターは、流体要素と流体基板の間に配置され、流体要素と流体基板の両方を加熱するのに用いられてよい。本実施形態のさらなる態様によれば、第１および第２の導電体は電気抵抗物質の層と同じ物質で形成されてよい。
【０００９】
本発明のその他の態様によれば、ほぼ平坦なヒーターを流体要素の底面と流体基板の上面の間に配置し、流体要素を、ほぼ平坦なヒーターを間に挟んで、流動基板に固定する行為を含む方法が提供される。一実施形態にしたがって、ほぼ平坦なヒーターは一対の導電体を含んでよく、一対の導電体は電源に接続されてよく、ヒーターの温度は、外部の制御なしに所定の温度から±５℃に制限される。
【００１０】
本発明のその他の態様によると、流体パネルが提供される。流体パネルは、少なくとも１つの流体基板の第１の表面に配置された基板端子を有する少なくとも１つの流体基板と、少なくとも１つの流体基板に締めつけられ、少なくとも１つの流体要素の第１の表面に配置された要素端子を有する少なくとも１つの流体要素と、少なくとも１つの流体基板の基板端子と流体接続する少なくとも１つの流体要素の要素端子と、少なくとも１つの流体基板の第１の表面と少なくとも１つの流体要素の第１の表面との間に配置されるほぼ平坦なヒーターとを含む。流体要素はバルブ、フィルター、レギュレーター、変換器、浄化器、マスフロコントローラ、または少なくとも１つの要素端子を有する任意のその他のタイプの流体要素を含んでよい。一実施形態によると、ヒーターは要素端子と基板端子との間に流体密封結合を形成するシールを含んでもよい。このシールは、ヒーターと一体化した部分でもヒーターによって一定の位置に保持される別の部分でもよい。
【００１１】
本発明のさらなる態様によると、基板と一緒に用いるために、組立済みの装置が提供される。組立済みの装置は、ベースとベースに形成された少なくとも１つの流体端子を有する流体要素と、少なくとも１つの開口を有するほぼ平坦なヒーターと、基板への組立に先立ってヒーターを流体要素のベースに保持する手段とを含む。一実施形態にしたがって、ヒーターを流体要素のベースに保持する手段は、ヒーター内に一体化して形成されてもよい。
【００１２】
本発明のさらに別の態様によると、第１の端と第２の端とを有する電気抵抗物質の層と、電気抵抗物質の層を取り囲む電気絶縁物質とを含むシールが提供される。電気絶縁物質は、電気絶縁物質を通じて、電気抵抗物質の層が存在しない領域に延在する開口を有する。一実施形態にしたがって、第１および第２の端が電源に電気的に接続され、熱を提供す
るためにシールが用いられてよい。
【００１３】
本発明のその他の態様によると、シール固定具が提供される。シール固定具は、第１の端と第２の端を有する電気抵抗物質の層と、電気抵抗物質の層を取り囲み、電気絶縁物質を通じて、電気抵抗物質の層が存在しない領域に延在する開口を有する電気絶縁物質とを含む。シール固定具はさらに、シールを開口内の一定の位置に保持する手段を含む。有利には、第１および第２の端が電源に電気的に接続されてよく、シール固定具はシールを固定するのみならず、熱を供給するのにも用いられてよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
詳細な説明
多様な実施形態およびその態様が、添付の図面を参照して、より詳細にここに説明される。本発明はその用途において、以下の詳細な説明に説明される、または図面に説明される、要素の構成および配置の詳細に限定されるものではないことが理解されるべきである。本発明はその他の実施形態も可能であり、多様な方法で実施され、実行されることが可能である。また、ここで用いられる表現および用語は説明を目的とするものであり、限定とみなされるべきではない。ここで用いられる、“含む”、“構成される”、“有する”、“包含する”、“含む”およびこれらの変形は、追加される項目と同じく、後に挙げられる項目およびその同等物を含むものである。
【００１５】
図１は、本発明の一態様による表面実装ヒーターを示す図である。示されるように、ヒーター１０は、Ｅ．Ｉ．  ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なカプトン（登録商標）ポリイミドフィルムなどの電気絶縁物質１６０に取り囲まれた、Ｈｏｓｋｉｎｓ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なクロメル（登録商標）フォイル抵抗物質などのエッチングされたフォイル抵抗物質により形成された発熱体１００を含む。
【００１６】
Ｅ．Ｉ．  ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標であるカプトン（登録商標）は、優れた物理的、電気的特性を有するポリイミドフィルムである。これは優れた耐化学性を有する。このフィルムに対する有機溶剤は知られておらず、ＭＩＬ-Ｐ-４６１１２ＢおよびＡＳＴＭ  Ｄ-５２１３-９９の必要条件を満たすことが認定されており、溶けず、燃えない。これは最も高いＵＬ-９４燃焼等級であるＶ-０を有する。カプトン（登録商標）ポリイミドフィルムは−２６９℃（-４５２°Ｆ）から４００℃（７５２°Ｆ）まで継続的な作業ができると評価されており、２５℃で約７０００ボルト／ミルの絶縁耐力を有し、顕著な熱伸縮特性は見られず、粒子発生特性は知られていない。
【００１７】
本発明はある特定の物質に限定されるものではないので、クロメル（登録商標）およびカプトン（登録商標）以外の物質が用いられてもよいことが理解されるべきである。例えば、発熱体１００は任意のタイプの導電性物質、例えば、電流が流れると熱が発生するような充分な抵抗量を有する、ステンレススチールから形成されてもよい。本発明の一実施形態においては、フォイル抵抗物質は約２２〜３２オームの抵抗を有するが、本発明は特定の抵抗値または抵抗値の範囲に限定されるものではないので、異なる電気抵抗を有する物質が用いられてもよい。さらに、発熱体１００を形成するのに、レーザーカット、浮き出し加工、放電加工（ＥＤＭ）、堆積などの、その他の加工処理が用いられてもよいので、抵抗物質はエッチングされる必要がないことも理解されるべきである。
【００１８】
同様に、カプトン（登録商標）、カプトン（登録商標）ＭＴ、およびカプトン（登録商標）ＭＴＢが電気絶縁物質１６０として用いられるのが好ましいが、任意の適切なポリマー、ゴム、プラスティック、熱可塑性物質などその他のタイプの絶縁物質が用いられても
よい。これら電気絶縁物質は、強く、優れた耐化学性を有し、溶けず、燃えず、熱伸縮特性が小さく、幅広い温度帯において柔軟であることが好ましい。さらに、電気絶縁物質１６０は、発熱体１００により生じた熱のうちいくらかが周囲の表面に伝わるよう、比較的低い熱インピーダンスを有することが好ましい。これらの特性の全てが必要とされるわけではないので、その他のポリマー物質または絶縁物質が用いられてもよいことが理解されるべきである。例えば、薬剤応用や生物薬剤応用などの、処理流体が通常反応性に富むものではない用途に使用する場合、耐化学性の低い物質を用いてもよい。
【００１９】
図１に示されるように、発熱体１００は蛇行形状に配置されている。本発明は蛇行形状に限定されるものではないので、その他（例えば直線的な）形状が用いられてもよいことが理解されるべきである。通常、発熱体１００の形状、厚さ（つまり、図１の平面から±Ｚ方向に延びる）、および幅（つまり、主として図１の±Ｙ方向に延びる）は、それが用いられる、流体処理および／または分配システムの必要条件に応じて変更されてよい。これらの必要条件は、所望の操作温度を実現するために必要とされるワット量、所望の熱分配パターン、その熱分配パターンの所望の均一性などを含んでもよい。例えば、図３に示され、以下にさらに詳細に説明されるように、フォイル抵抗物質の幅、密度、形状および厚み（図示されない）は、単一のヒーター内または異なるヒーター間において（また、これらの異なるヒーターが同一の電源に接続されている場合においても）、可変ワット密度（単位面積当たりのワット量）に達するまで変更されてよい。
【００２０】
図示されるように、発熱体１００は、第１の導電体１１０に電気的に接続される第１の端と、第２の導電体に接続される第２の端とを有する。有利には、第１および第２の導電体は発熱体１００と同一の物質から形成される。第１および第２の導電体１１０、１２０が発熱体１００と同一の物質から形成される場合、図１に示されるように、これらは発熱体１００よりも大きな表面積を有する。あるいは、第１および第２の導電体１１０、１２０は、発熱体１００の厚さおよび／または幅よりも、厚くまたはより厚くかつより広くてよい。さらにまたは、第１および第２の導電体は、発熱体１００を形成するのに用いられる物質よりも導電性の高い物質、例えばアルミニウムや銅などで形成されてもよい。
【００２１】
第１および第２の導電体１１０、１２０の端に電的に接続されているのは、第１および第２の導電体を、ＡＣもしくはＤＣ電源に／から、接続および／または切断するのに用いうるコネクタ１５０である。一実施形態において、コネクタ１５０は、必要であれば容易にヒーター１０を交換することが可能な、Ｍｏｌｅｘ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＦＦＣタイプコネクタである。本発明は、第１および第２の導電体１１０、１２０を電源に電気的に接続するために用いられうる任意の接続を、代わりに利用できるので、ある特定のタイプのコネクタに限定されるものではないことが理解されるべきである。
【００２２】
図１に示される実施形態において、ヒーター１０は、ヒーターの中に形成され、処理流体または締め具がその中を通過することができる、複数の開口を含む。例えば、ヒーター１０は、ヒーター１０の四隅に配置され、締め具がその中を通過することができ、流体要素の表面（例えば底面）を基板のあわせ面（例えば上面）に固定するところの、４つの開口１３０を含む。Ｃリングなどの固定具が１以上の締め具の遠位末端に配置されてよく、締め具を流体要素と一緒に保持するので、流体要素と１以上の締め具が単一ユニットとして設置され、または除去される。固定具は、ヒーター１０を流体要素のベースの底面上に保持するために用いられてもよいので、流体要素、ヒーター、および締め具が全て単一ユニットとして設置され、または除去される。さらにまたは、開口１３０は、１以上の締め具がその中を通り抜け、流体要素のベースの底面上のヒーターを保持することができ、また各締め具を流体要素のそれぞれの開口に保持することできるような寸法にされてもよい。このようにすると、固定具を個々に使用することが避けられ、流体要素、ヒーター、および締め具が全て単一ユニットとして設置され、または除去される。
【００２３】
ここで、流体要素の用語は、一基板から他の基板に流体を搬送するコネクタと同様、例えばバルブ、レギュレーター、浄化器、分析器、変換器、フィルターなど（基板に直接固定されているか、基板に直接固定された取り付けフランジに取り付けられているかである）の能動的および受動的な流体要素を含む。ここで、基板の用語は、参照することによりここにその全体が組み込まれる、共有の米国特許第５，９９２，４６３号、第６，２８３，１５５号、第６，２９３，３１０号、第６，３７４，８５９号、第６，３９４，１３８号、および、同時係属出願に開示されるような、多数の流体要素を流動的に接続する多岐管と同様、一対の隣接する流体要素を流動的に接続する個々のモジュール基板を含む。
【００２４】
ヒーター１０はまた、処理流体がその中を流れることができる、１以上の開口１４０を含む。図示される実施形態において、ヒーター１０は３つの開口１４０を含み、バルブなどの３端子の要素と用いられることができる。図１に示される実施形態は特に、カリフォルニア州サンタクララのＣｅｌｅｒｉｔｙ  Ｇｒｏｕｐ，  Ｉｎｃの処理流体システムのＫ１Ｓラインと一緒に用いるのに適しているが、ヒーター１０内に形成される開口の位置、サイズ、数は、流体処理および／または分配システムの必要条件に応じて変更されてよい。本発明の実施形態が一緒に用いられるところの流体処理および／または分配システムの例は、Ｓｗａｇｅｌｏｋ  Ｃｏｍｐａｎｙ、株式会社フジキン、ＣＫＤ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、その他から入手可能な表面実装流体処理および／または分配システムと同様、共有の米国特許第５，８３６，３５５号、第５，９９２，４６３号、第６，２８３，１５５号、第６，２９３，３１０号、第６，３０２，１４１号、第６，３７４，８５９号、第６，３９４，１３８号、および同時係属出願に開示されるものを含む。
【００２５】
使用にあたり、ヒーター１０は基板の上面の上に配置されてよく、流体要素はヒーター１０の上に配置されてよい。または、流体要素とその底面に保持されるヒーター１０が、基板の上面の上に配置されてもよい。そこで流体要素は、米国特許第６，２９３，３１０号の図２７に示される方法で、基板に固定されてよい。有利には、ヒーター１０は変形可能な金属シール、Ｗシール、Ｃシール、Ｚシール、Ｖシール、またはポリマーシールやエラストマーシールなどその他のタイプのシールなどのシールをヒーター１０内の一定の位置に保持する手段を含んでもよい。この手段は、開口１４０（図１参照）の側壁に形成され、処理流体がその中を流れることができる環状溝、開口１４０の側壁から突出する複数の指状部材、または、シールをヒーター１０の一定の位置に保持することができるその他の構造体を含んでもよい。シールを一定の位置に保持するこのような手段の一例は、米国特許第６，２３９，３１０号の図１２および図１３を参照して説明される。シールを一定の位置に保持するこのような手段のその他の例は、米国特許第５，９８４，３１８号、第５，７３０，４４８号に開示されるものを含むが、その他の手段が用いられてもよいことと、シールを一定の位置に保持する手段のタイプは用いられるシールのタイプによって変更されてよいことが理解されるべきである。この手段をヒーター１０に組み込むことで、シール固定具を個々に用いることが避けられることが理解されるべきである。
【００２６】
一実施形態において、ヒーター１０は特にＣシールを保持するのに適している。この実施形態において、ヒーターは、Ｃシールガスケットを基板と流体要素の間の定位置に保持するＣシール固定具に取って代わる。ヒーターは従来のＣシール固定具と同じ厚さであってよく（例えば約５ミル；呼び厚さ０．１３ミリ）、カプトン（登録商標）物質の物理的安定性と均等性により、ヒーターは従来のＣシール固定具と同様に、またはよりよく機能する。ヒーターの厚さは、ヒーターの所望の操作温度、および／または、圧縮された（すなわちシールされた）状態で用いられるシーリングガスケットの厚みによって変更されてよいことが理解されるべきである。通常、ヒーターがシールを保持するのに用いられる場合、ヒーターの厚さは、流体の漏れを防ぐために、圧縮された状態のシーリングガスケットの厚さよりも充分に薄くあるべきである。
【００２７】
流体要素と基板の間のこのような配置は、ヒーターがバルブ、ＭＦＣ、またはその他の流体要素本体と直接に熱的接触できるようにし、ヒーターを、遠くのヒーター穴ではなくむしろ、ターゲット加熱ゾーン（例えば流体流路）の中心に配置する。この配置の結果、ターゲットゾーンは、従来のカートリッジタイプのヒーターを用いるよりも早く所望の温度に達し、ヒーターは、従来のカートリッジタイプのヒーターを用いる場合のように、所望の温度よりも遥かに高く（例えば２００％〜５００％も高く）まで熱せられる必要がない。このことは、カートリッジヒーターを用いる従来の設計と比較して、優れたシステムの温度制御を可能にし、別の温度制御回路を用いることを避け、温度設計においてより高い正確さを提供する。このようなヒーターを用いることにより、目標の４０℃±５℃の安定したシステム温度が容易に達成された（後の実施例データを参照のこと）。
【００２８】
代替的な実施形態において、ヒーター１０の部分はシールとして用いられてよい。つまり、別のシールを一定の位置に保持するためにヒーター１０を用いるのではなく、シールがヒーターと一体に形成されてよい。例えば、ヒーター１０の外表面が、例えばカプトン（登録商標）などの化学的に不活性な物質で形成される場合、このようなシールは、半導体の生産用途において従来用いられた、極めて反応性に富む処理流体と共に用いられてよい。発熱体１００は、ヒーターの漏れ止めシールを形成するのに用いられる領域まで延在してもしなくてもよい。ヒーターの部分がシールとして用いられる場合、この部分は通常、ヒーターのその他の部分よりも充分に厚く、シール部分の圧縮と流体密封シールの形成とを可能にすることが理解されるべきである。
【００２９】
図２は図１のヒーターを図１の線２−２で切った断面図である。図示されるように、ヒーター１０は電気絶縁のポリマー物質の第１の層１６０Ａ、電気絶縁のポリマー物質の第２の層１６０Ｂ、および、電気絶縁のポリマー物質の第１および第２の層１６０Ａ、１６０Ｂの間に配置される、発熱体１００（図示されない）か第１および第２の導電体（１１０、１２０）のどちらかを形成する電気抵抗物質の層を含む。電気絶縁のポリマー物質の第１および第２の層は、同一のポリマー物質から形成されてもよいし、異なる物質から形成されてもよい。本発明の一実施形態にしたがって、電気抵抗物質の層は、従来の方法で電気抵抗物質をエッチングすることで形成されてよい。本発明は、電気抵抗物質層を形成する特定の方法に限定されるものではないため、電気抵抗物質の層を形成するのに用いられうるその他の加工は、レーザーカット、浮き出し加工、ＥＤＭ、堆積などを含んでよい。電気絶縁ポリマー物質の一方あるいは両方の内表面がＰＦＡテフロン（登録商標）などの接着剤１７０でコーティングされ、組立品の全体が加熱真空プレスなどの加熱プレスで加硫処理され、一体化組立品を形成してもよい。本発明はある特定の加工に限定されるものではないので、その他の製造方法も代替的に用いられてよいことが理解されるべきである。
【００３０】
図３は、本発明の他の実施形態にしたがって、流体要素と流動基板の間に表面実装されるヒーターを示す。図１および図２に関して先に説明された実施形態と同じく、ヒーター３０は、電気絶縁物質１６０に取り囲まれたエッチングされたフォイル抵抗物質により形成された発熱体１００’を含む。発熱体１００’は、同様に第１の導電体１１０に電気的に接続される第１の端と、第２の導電体１２０に接続される第２の端を有する。先に説明された実施形態と同じく、第１および第２の導電体１１０、１２０は、発熱体１００’と同一の物質または異なる物質から形成されてよく、第１および第２の導電体１１０、１２０の幅、厚さ、および／または表面積は、発熱体１００’を形成する物質の幅、厚さ、および／または表面積と異なってもよい。先に説明した実施形態と同じく、コネクタ１５０は第１および第２の導電体１１０、１２０の端に電気的に接続され、第１および第２の導電体を、ＡＣもしくはＤＣ電源に／から、接続および／または切断してもよい。
【００３１】
図１の実施形態と同じく、ヒーター３０は、ヒーター３０の四隅に配置され、その中を締め具が通り流体要素の底面を基板の上面に固定する、複数の開口１３０を含む。ヒーター３０はまた、その中を処理流体が流れてよい１以上の開口１４０を含む。図１に示される実施形態とは対照的に、ヒーター３０は２つの開口１４０のみを含み、バルブ、レギュレーター、フィルター、受動コネクタブロックなどの、２端子の要素と一緒に用いられることができる。先の実施形態と同様、ヒーター３０内に形成される開口の配置、サイズ、数は、ヒーター３０が一緒に用いられるところの流体処理および／または分配システムの必要要件、および流体要素（および／または基板）のタイプによって変更されてもよい。
【００３２】
発熱体１００’は、図１に示される実施形態と同様に蛇行形状に配置されているが、発熱体１００’の幅および密度は、ほぼ均一の幅を有するのではなく、領域によって異なる。とりわけ、発熱体１００’の幅および密度は、ワット密度がその他のゾーンと異なるゾーンを作るために変更される。例えば、図３に示される実施形態において、ヒーター１００’は、発熱体１００’のワット密度が他のゾーン１０４と比較して増している、開口１４０を囲む４つのゾーン１０２を含む。このワット密度の増大は、発熱体１００’の幅を狭くし、所与の面積中に形成される蛇行数を増やすことで達成される。ワット密度における増大はまた、発熱体の厚さを薄くすることで、またはこれらの技術を組み合わせることでも達成できる。４つのゾーン１０２のそれぞれは構成において同様であるが、本発明はそれに限定されるものではないことが理解されるべきである。この点において、それぞれが異なるワット密度を提供する、多数の異なるゾーンが提供されてよい。さらに、その他の構成が代わりに用いられてもよいので、ヒーター１００’の構成は蛇行である必要はないことが理解されるべきである。
【００３３】
先に説明された図１の実施形態と同様に、ヒーター３０は、ヒーター３０内の一定の位置にシールを保持するための手段を含んでもよい。この手段は、開口１４０の側壁に形成され、処理流体がその中を流れる環状溝、開口の側壁から突出する複数の指状部材、またはシールをヒーター内３０の一定の位置に保持することが可能なその他の構成を含んでよい。または、シールがヒーターと一体に形成されるよう、ヒーター３０の一部分がシールとして用いられてもよい。例えば、ヒーター３０の外面が、カプトン（登録商標）などの化学的に不活性な物質から形成されている場合、このようなシールは、半導体の生産用途において従来用いられた、極めて反応性に富む処理流体と共に用いられてよい。
【００３４】
図４は、本発明の多様な態様にしたがって、流体処理および／または分配システムの流体スティックで用いられ、その中で用いられる処理流体の温度を制御する、複数のヒーターを示す。図示されるように、複数のヒーターは、バルブなど３つの端子を有する流体要素と一緒に用いるのに適した第１の複数のヒーター１０と、バルブ、圧力レギュレーター、フィルターなど２つの端子を有する流体要素と一緒に用いるのに適したヒーター３０と、圧力変換器などの１つの端子を有する要素と一緒に用いるのに適したヒーター２０とを含む。各ヒーター１０、２０、３０は、固定具を受けるような寸法にされた開口１３０と、処理流体がその中を流れる１以上の開口１４０（図１および図３を参照）に加え、漏れを検出する１以上の開口１３５をも含む。本発明の他の実施形態にしたがって、複数のヒーターは同様にヒーター４０をも含む。ヒーター４０の構成の詳細の多くが図１から図３の実施形態に関して先に説明されたものと同様であるので、図１から図３の実施形態と共通の詳細は、ここでは簡単に説明されるのみである。
【００３５】
図１から図３に関して先に説明された実施形態におけるのと同様に、ヒーター４０は電気絶縁物質１６０に取り囲まれた、エッチングされたフォイル抵抗物質から形成された発熱体（図示されない）を含む。発熱体の構成、厚さ、および／または幅は、先に図３に関して説明されたように、それが用いられているシステムの必要条件に応じて、異なる加熱ゾーンを達成するために変更されてよい。先の実施形態におけるように、発熱体は、第１
の導電体に電気的に接続される第１の端および、第２の導電体に接続される第２の端を有し、それぞれの端はコネクタに電気的に接続されている。先に説明した実施形態と同様に、コネクタは第１および第２の導電体を、ＡＣまたはＤＣ電源に／から、接続および／または切断するのに用いられてよい。
【００３６】
図１から図３に関して先に説明された実施形態とは対照的に、図４に示されたヒーター４０は、流体要素と基板の間よりはむしろ、流体要素の外面に実装されるのに適している。例えば、図４の実施形態において、ヒーター４０は、マスフロコントローラなどの流体要素の本体に実装されるのに適し、したがって、その中を処理流体が流れうる開口１４０（図１、３）を含む必要がない。マスフロコントローラがこのように構成される場合、そのセンサー、コントロール、およびバルブの各部分は全て、マスフロコントローラ本体の一表面（例えば上面）から延在し、ヒーター４０はマスフロコントローラ本体の底面、またはマスフロコントローラ本体のどちらかの側面に実装されてよい。所望であれば、別々のヒーター４０が、流体要素本体の複数のこのような表面に実装されてもよい。あるいは、ヒーター４０は比較的やわらかく、任意の所望の形状に容易に適合することができるため、流体要素本体の底面および両側面に実装されるＵ字状の単一のヒーターが用いられてもよい。所望であれば、図１から３に示される実施形態と同様に構成された追加のヒーターが、マスフロコントローラのバルブと、マスフロコントローラ本体との間に配置されてもよい。本発明はマスフロコントローラなどの流体要素のある特定のタイプに限定されるものではないため、ヒーター４０の寸法は多様な流体要素に適合するように変更されてよいことが理解されるべきである。
【００３７】
ヒーター４０を流体要素本体に実装するために、多様な手段が用いられてよい。例えば、３Ｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な、熱伝導性接着剤転写テープ８８０５、８８１０、８８１５、８８２０などの熱伝導性接着剤または接着テープが、ヒーター４０を流体要素本体に実装するのに用いられてよい。あるいは、ヒーターを流体要素本体に接着的に実装するのではなく、図５に描写されるような実装構造が用いられてもよい。
【００３８】
図５は、本発明の一実施形態にしたがって、流体要素本体の表面に熱的接触するようヒーターを配置するのに用いられうる実装構造に取り付けられたヒーター４０を、線５−５で切った断面図を示している。概観では、ヒーター４０は、ヒーター４０の上面が流体要素（図示されない）の底面と組み合うよう弾力的に促す実装構造の上に位置する。図５に示される実装構造は、ヒーター４０（図４）などのヒーターを、マスフロコントローラなどの流体要素の底面に実装するのに適しているが、これは他のタイプの流体要素と用いられても、他の配置で用いられてもよいことが理解されるべきである。
【００３９】
図５に描写される実施形態に示されるように、ヒーター４０は接着剤（図示されない）を用いてプレート５１０に実装される。一実施形態において、他の方法が代替的に用いられてもよいが、両面接着フィルムまたはテープが用いられる。例えば、ヒーター４０はプレート５１０の上面に実装され、プレートは流体要素の底面に対して上向きに押されるので、ヒーター４０をプレート５１０上の所定の位置に保持するために大きな力は必要とされず、任意の形状の実装が用いられてよい。本発明の一実施形態において、プレート５１０は、金属やプラスティックを含む任意の比較的硬い物質が用いられてもよいが、アルミニウムから形成されてもよい。
【００４０】
図示されるように、プリント回路基板５２０は、プレート５１０の下面におけるプレート内に埋め込まれた領域に実装されているが、プレートはこのような凹部を含むことを必要としない。一実施形態において、プリント回路基板５２０は、ハイソール（登録商標）などのエポキシを用いてプレートに実装されるが、他のタイプの接着剤や他のタイプの実装（例えば、ねじ、リベットなど）が用いられてもよい。プリント回路基板５２０は、ヒ
ーター４０が実装されている流体要素が所定の温度に達すると認識する、熱作動スイッチを含む。例えば、サーモカップル（図示されない）が、ヒーター４０が実装されている流体要素上に配置されてもよく、サーモカップルからの信号が、プリント回路基板５２０上の熱作動スイッチに提供されてもよい。流体要素が所望の温度に達したという指示とともに、熱作動スイッチは、所望の温度に達したことと、流体流れが開始されてよいこととを知らせる適切な信号をコントローラに送ってよい。あるいは、とりわけサーモカップルまたは検出回路が、プレート５１０の底面などの熱伝導面に実装される場合、サーモカップルまたは温度検出集積回路がプリント回路基板５２０上に実装されてよい。
【００４１】
プレート５１０に取り付けられているのは、プレート５１０をベース５４０に取り付ける、弾力的に付勢される複数のスタンドオフ５３０であり、ベース５４０は一実施形態において、流体処理および／または分配システムパネルのベースであってよい。弾力的に付勢されるスタンドオフ５３０のそれぞれは、スタンドオフ５３２、ねじ式締め具５３４、ばね５３６を含む。一実施形態において、スタンドオフ５３２は、ペンシルヴェニアのＰｅｎｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ｏｆ  Ｄａｎｂｏｒｏから入手可能なＰＥＭ（商標）Ｐｒｅｓｓ-Ｆｉｔスタンドオフなどの既成のスタンドオフであってよい。スタンドオフ５３２は、プレート５１０内の適切なサイズの開口内に圧入されてよく、締め具５３４などの締め具のねじ端を受けるよう内部がねじ式であってよい。締め具５３４は、ねじなどの従来のねじ式締め具であってよく、ベース５４０の下から内部がねじ式のスタンドオフ５３２に差し込まれ、スタンドオフ５３２の遠位末端と締め具５３４を取り囲むばね５３６と一緒に、ねじ式スタンドオフ５３２に螺入されてよい。スタンドオフ５３２の遠位末端はベース５４０の穴を通じて延在すればよく、それによりプレート５１０がベース５４０に向かって動くが、力が除去されると、プレート５１０はコイルばね５３６の力により上向きに推進される。本発明の一実施形態において、所望の高さを得てベース５４０を他の実装面に連結するために、可変長固定スタンドオフが用いられてもよい。
【００４２】
本発明の実施形態は、従来のカートリッジタイプのヒーターに比べて多数の有利な点を提供することが理解されるべきである。例えば、流体分配および／または処理システム内の各流体要素は別々に加熱されることができるため、特定の流体要素内、もしくは異なる流体要素間において、異なる温度ゾーンが容易に作成されることができる。異なる流体要素（もしくは要素内の異なるゾーン）を、異なる温度に別々に加熱するというこの能力は、各ヒーターが同一の電源に電気的に接続されていたとしても、エッチングしたフォイル抵抗物質の幅、厚さ、長さ、構成、および抵抗の１以上を制御することにより得られることが理解されるべきである。各要素の熱負荷は計測され、その要素の目標の操作温度を得るのに必要とされる正確なワット量を用いることができる。例えば、電源により提供される電力量は、目標の操作温度においてヒーターにより熱として消散される電力量に、流体要素または流体要素／流体基板の組み合わせにより減る電力量（つまり熱容量）を加えたものに等しくなるよう選択されてよい。
【００４３】
ヒーターが到達すべく設計されている目標の操作温度は、ヒーターの構造内で用いられる物質の定格操作範囲以下の任意の値であってよい（例えば、カプトン（登録商標）に対しては約４００℃以下）。さらに、出願人らは、電気抵抗物質をカットしたりエッチングしたりする従来の加工を用いることで、許容値の範囲が±５℃以内である目標の操作温度を提供するヒーターが容易に実現できること、また、より厳しい設計許容値を用いることにより、許容値の範囲が±１℃以内である目標の操作温度が提供されることを発見した。
【００４４】
各ヒーターは、電気抵抗物質が加熱されると、消費電流を予測可能な温度に“自己制御”するまで内部抵抗が増加し、それ以上は加熱されないという点で自己制御式となる。したがって外部の温度コントローラは必要でない。流体流要素および／または、流体処理および／または分配システムの個々の部分が別々に加熱されるようにする、設計におけるこ
のような柔軟性は、流体スティックの全ての流体流要素に通常共通する従来のカートリッジタイプヒーターでは不可能である。従来のカートリッジタイプヒーターについては、通常、様々な標準的カートリッジタイプヒーターから選別する必要があり、したがって、特定の目標の操作温度を実現する能力はかなり限定されるものである。さらに、本発明によるヒーターは、従来のカートリッジタイプヒーターよりも広い表面積に熱を分配することができ、意図された目標の加熱ゾーンの真ん中に配置されることができるので、カートリッジヒーターで可能であるよりも大幅に低い表面温度で操作することができる。とりわけ、ヒーターが流体要素と流体基板の間に配置されている場合、ヒーターが達成すべく設計される温度は目標操作温度と同じであってよい。電力利用もまた、カートリッジヒーターの場合よりも一層効率的であり、システム全体の電力消費はより低い。ヒーターが従来のＣシールまたはその他のタイプのシール固定具に取って代わる場合、またはシールがヒーターに一体化される場合、これらはカートリッジヒーターのコストのみならず、別々のシール固定具および／またはシールのコストをも削減する。
【００４５】
その他の有利な点として、基板はヒーターを受けるために独自に作成される必要はなく、本発明によるヒーターは、その中に形成されるところのカートリッジタイプヒーターを受ける穴のない、既存の流体処理および／または分配システムに後から取り付けることができる。さらに、本発明のヒーターは上から取り付けることができ、したがって、従来のカートリッジタイプヒーターほどに大きな作業場所を必要としない。従来のカートリッジタイプヒーターにおいては、カートリッジヒーターが受け入れられる穴に挿入され、および／または除去されるように、かなり大きな場所が備えられる必要があることが理解されるべきである。
【００４６】
ここに説明されるそれぞれのヒーターはほぼ平坦な構成であるが、本発明はそれに限定されるものではないことが理解されるべきである。この点において、本発明のヒーターは比較的柔らかいため、多様な形状に適合することができる。さらに、加硫加工の間、ヒーターは、ほとんどあらゆる任意の所望の形状を想定して成形されうるので、円筒状の構成、円錐台状の構成などに成形されうることが理解されるべきである。
【００４７】
実施例データ
本発明の一実施形態によるヒーターは、Ｃｅｌｅｒｉｔｙ  Ｇｒｏｕｐ，  Ｉｎｃから入手可能な、手動両方向バルブ、レギュレーター、変換器、フィルター、２つの空気式バルブ、およびＭＦＣ（マスフロコントローラ）を含むＫ１Ｓ流体スティック上でテストされた。この流体スティックは、１６スティック構成からなり、６つの流体要素およびＭＦＣのそれぞれにヒーターを含むものであった。ヒーターは、流体スティックを４０℃±５℃に保つよう自己制御するよう設計された。ヒーターは、２００℃定格（テフロン（登録商標）絶縁）の１８ＡＷＧのワイヤーハーネスに接続された。ヒーターは第１の３つの流体要素が直列で、第２の３つが直列であり、このそれぞれ３つの２つのグループはＭＦＣと並列であるように構成された。ヒーターは２４ＶＤＣ電源を電源とした。
【００４８】
スティックはプラスティックのボックスに配置され、１６スティックボックス排気構成をシミュレートした。空気がボックスの上蓋を通って引き込まれ、スティックを下り、パレットの下の４インチ排気穴を通って出た。空気はボックスに、１２０立方フィート／分のペースで引き込まれた。ボックスの吸気口は、ボックス内の０．４２インチ水柱の差圧を実現するよう調整された。
【００４９】
Ｋタイプのサーモカップルが流体要素のそれぞれと、２４ボルトのＤＣ電源で励起されるシステムとに組み合うよう配置された。温度はメモリ付きのフルーク  ７０手持ち温度計で量られ、外部温度コントローラは用いられなかった。
【００５０】
結果
開始時の周囲空気温度：２６．８℃
作業電圧：２４ＶＤＣ
ヒーター抵抗総計：２１オーム
排気流量：１２０立方フィート／分
差圧：０．４インチ水柱
目標温度：４０℃＋／−５℃
説明のための実施例の計測温度が、下に示される。
【００５１】
【表１】
2007511052.tif 000003
【００５２】
上記の試験結果は、ヒーターが、システムを目標範囲に至らせ、保持することができたことを示す。流体スティック全体における温度安定性は３℃以内であり、臨界マスフロコントローラ温度は目標温度の４℃以内であった。この性能は、標準的カートリッジヒーターで観測される最高の性能を遥かにしのぐものである。とりわけ、標準的カートリッジヒーターにおける同じ試験設定は、マスフロコントローラ温度を２９℃より上げることができず、スティックを形成する流体要素間で、もっと高い温度差（約８℃）があり、ただ１つの要素（フィルター）の計測値のみが４０℃±５℃の許容値範囲に安定していた。本発明によるヒーターはまた、標準的なカートリッジタイプヒーターを用いるより速く、流体要素を所望の目標温度にもたらすことができ、消費電力は標準的なカートリッジタイプヒーターの約半分で、外部温度制御または規制を必要としなかった。予測されるより長い寿命、より安全な設計、より優れた温度均一性、シール固定具の除去、より優れた電力利用、およびより低い所有総費用と組み合わされたこのより優れた初期性能は、このようなヒーターソリューションを、製造業者、ＯＥＭ機器供給者、およびエンドユーザにとって優れたものとする。
【００５３】
本発明は主に、半導体産業において用いられる流体処理および／または分配システムに関して説明されたが、本発明はそれに限定されるものではないことが理解されるべきである。例えば、本発明の実施形態は、例えば薬剤用途、生物薬剤用途、処理薬品や石油化学薬品用途など、加熱の必要もしくは要望がある任意の用途で用いられてよい。さらに流体は、液体またはガス、または液体とガスの混合、またはスラリーでもよい。また、本発明はフェイスシールと用いられる必要はなく、従来のＶＣＲ（登録商標）タイプ継手またはねじ式結合タイプシールに適用されることができる。
【００５４】
本発明の少なくとも一実施形態のいくつかの態様がこのように説明されたが、多様な変更、修正、および改良が、当業者にとって容易に行われることが理解されるべきである。
これらの変更、修正、および改良は、この開示の一部分をなすものであり、本発明の範囲に含まれるものである。したがって、上述の説明および図面は、ほんの一例である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
添付の図面は、縮尺通りに描かれるよう意図されたものではない。図面において、各図面に示される同一またはほぼ同一の構成要素は、同様の参照番号で示されている。明瞭さを期すために、全ての図面において全ての構成要素が表示されているわけではない。図面において、
【図１】本発明の一実施形態にしたがって、流体要素と流体基板の間に表面実装されてよいヒーターを示し、
【図２】図１のヒーターの断面図を示し、
【図３】本発明の他の実施形態にしたがって、流体要素と流体基板の間に表面実装されてよいヒーターを示し、
【図４】本発明の一実施形態にしたがって、流体スティックの個々の要素を加熱するのに用いられてよい加熱システムを示し、
【図５】本発明の他の実施形態にしたがって、ヒーターを、マスフロコントローラなどの流体要素のベースに実装するのに用いられてよい実装構造を示し、
【図６】従来のカートリッジタイプヒーターを挿入することができるくぼみを含むモジュール基板ガスパネルを示す。
【図１】
2007511052.tif 000004
【図２】
2007511052.tif 000005
【図３】
2007511052.tif 000006
【図４】
2007511052.tif 000007
【図５】
2007511052.tif 000008
【図６】
2007511052.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月17日(2005.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体基板に実装された流体要素を含む流体分配システムにおいて用いるヒーターで、
第１の端と第２の端を有する電気抵抗物質のほぼ平坦な層と、
電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第１の端に電気的に接続された第１の導電体と、
電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第２の端に電気的に接続された第２の導電体と、
電気抵抗物質のほぼ平坦な層を取り囲み、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第１の端を電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第２の端から電気的に絶縁する、電気絶縁物質と、を含み、
ヒーターは流体要素とそれが実装される流体基板との間に挟まれるように構成されて配置され、流体要素と流体基板の両方を加熱することを特徴とする、ヒーター。
【請求項２】
第１および第２の導電体はそれぞれ第１の端および第２の端と長さを有し、
第１の導電体の第１の端は、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第１の端に電気的に接続され、
第２の導電体の第１の端は、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第２の端に電気的に接続されることを特徴とし、
電気絶縁物質はさらに、第１および第２の導電体の第１の端および長さを取り囲み、第１の導電体の第１の端および長さを第２の導電体の第１の端および長さから電気的に絶縁することを特徴とする、請求項１に記載のヒーター。
【請求項３】
電気絶縁物質はさらに、第１の導電体の第２の端を第２の導電体の第２の端から絶縁することを特徴とする、請求項２に記載のヒーター。
【請求項４】
第１および第２の導電体は電気抵抗物質のほぼ平坦な層と同じ物質から形成されることを特徴とし、第１および第２の導電体の幅および厚さのうち少なくとも１つが、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の幅および厚さのうち少なくとも１つよりも大きいことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のヒーター。
【請求項５】
電気絶縁物質のほぼ平坦な層が蛇行形状に配置されていることを特徴とする、請求項１
から４のいずれかに記載のヒーター。
【請求項６】
ヒーターは、電気絶縁物質を通じて延在し流体要素および流体基板の少なくともどちらかの表面に形成された端子と結合するようになされた開口を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のヒーター。
【請求項７】
シールを開口内に保持する手段をさらに含む、請求項６に記載のヒーター。
【請求項８】
シールを保持する手段内に固定されるシールをさらに含む、請求項７に記載のヒーター。
【請求項９】
ヒーターは、ヒーターと一体に形成され開口の周囲に沿って延在するシールをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載のヒーター。
【請求項１０】
開口が第１の開口であることを特徴とし、ヒーターが、電気絶縁物質を通じて延在し、ヒーターの周囲に沿って配置され、流体要素および流体基板の少なくともどちらかの表面にヒーターを固定する、対応する複数の締め具を受けるようになされた、複数の第２の開口をさらに含むことを特徴とする、請求項６から９のいずれかに記載のヒーター。
【請求項１１】
ヒーターは、電気抵抗物質を通じて延在し、流体要素および流体基板の少なくともどちらかの表面に形成された対応する複数の端子に結合するようになされた、複数の開口を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のヒーター。
【請求項１２】
複数の開口のそれぞれの中にシールを保持する手段からさらに構成される、請求項１１に記載のヒーター。
【請求項１３】
複数の開口のそれぞれの中に固定された複数のシールからさらに構成される、請求項１２に記載のヒーター。
【請求項１４】
ヒーターは、ヒーターと一体に形成され複数の開口のそれぞれの周囲に沿って延在する複数のシールをさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載のヒーター。
【請求項１５】
複数の開口が第１の複数の開口であることを特徴とし、ヒーターは、電気絶縁物質を通じて延在し、ヒーターの周囲に沿って配置され、流体要素および流体基板の少なくともどちらかの表面にヒーターを固定する、対応する複数の締め具を受けるようになされた、第２の複数の開口をさらに含むことを特徴とする、請求項１１から１４のいずれかに記載のヒーター。
【請求項１６】
第１および第２の導電体に電気的に接続し、ヒーターを電源に着脱自由に接続するコネクタ、をさらに含む、請求項１から１５のいずれかに記載のヒーター。
【請求項１７】
電気抵抗物質のほぼ平坦な層は第１のゾーンおよび第２のゾーンを含むことを特徴とし、第１および第２の導電体が同一の電源に接続される時、第１のゾーンは単位面積当たりにして第２のゾーンと異なる量の熱量を提供することを特徴とする、請求項１から１６のいずれかに記載のヒーター。
【請求項１８】
電気抵抗物質のほぼ平坦な層は幅、厚さ、密度を有することを特徴とし、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の幅、厚さ、密度のうち少なくともどれか１つは第１のゾーンと第２のゾーンで異なることを特徴とする、請求項１７に記載のヒーター。
【請求項１９】
電気抵抗物質が電気フォイル抵抗物質であることを特徴とする、請求項１から１８のいずれかに記載のヒーター。
【請求項２０】
電気絶縁物質は電気絶縁ポリマー物質であることを特徴とする、請求項１から１９のいずれかに記載のヒーター。
【請求項２１】
電気絶縁ポリマー物質は、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第１の側に形成された電気絶縁ポリマー物質の第１の層と、電気抵抗物質のほぼ平坦な層の第２の側に形成された電気絶縁ポリマー物質の第２の層とを含み、第２の側は第１の側に対向することを特徴とする、請求項２０に記載のヒーター。
【請求項２２】
ヒーターは、絶縁ポリマー物質の第１の層を絶縁ポリマー物質の第２の層に接着する接着剤をさらに含むことを特徴とする、請求項２１に記載のヒーター。
【請求項２３】
絶縁ポリマー物質の第１および第２の層は、電気絶縁物質のほぼ平坦な層を間に挟んで圧力下で加熱され、一体組み立て品を形成することを特徴とする、請求項２１または２２のいずれかに記載のヒーター。
【請求項２４】
電気抵抗物質のほぼ平坦な層は、所定の電圧を有する電源に接続された時、所定の温度から±５℃にヒーターを自己制御するような寸法にされることを特徴とする、請求項１から１６のいずれかに記載のヒーター。
【請求項２５】
ほぼ平坦なヒーターを流体要素の底面と流体基板の上面の間に配置し、
流体要素を、ほぼ平坦なヒーターを間に挟んで、流動基板に固定し、
流体要素の底面と流体基板の上面の両方に熱を直接供給する、行為を含む方法。
【請求項２６】
ほぼ平坦なヒーターは一対の導電体を含むことを特徴とする、請求項２５に記載の方法で、方法は、
一対の導電体を電源に接続する行為をさらに含む。
【請求項２７】
接続する行為が、一対の導電体を着脱可能に電源に接続する行為を含むことを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
ほぼ平坦なヒーターの温度を所定の温度から±５℃以内に制限する行為をさらに含む、請求項２６または２７に記載の方法。
【請求項２９】
流体要素の底面および流体基板の上面はそれぞれ、その中を流体が流れることができる少なくとも１つの端子を含むことを特徴とし、ほぼ平坦なヒーターは少なくとも１つの開口を含むことを特徴とする、請求項２５から２８のいずれかに記載の方法で、方法は、
シールをほぼ平坦なヒーターの少なくとも１つの開口内に保持する行為を含む。
【請求項３０】
流体要素の底面および流体基板の上面はそれぞれ、その中を流体が流れることのできる少なくとも１つの端子を含むことを特徴とし、ほぼ平坦なヒーターは少なくとも１つの開口を含むことを特徴とし、流体要素を流体基板に固定する行為は、
流体要素の底面の少なくとも１つの端子と流体基板の上面の少なくとも１つの端子との間に、少なくとも１つの開口を取り囲むほぼ平坦なヒーターの部分を用いることにより、流体密封シールを形成する行為を含むことを特徴とする、請求項２５から２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
ヒーターを流体要素の底面に保持する行為をさらに含む、請求項２５から３０にいずれ
かに記載の方法。
【請求項３２】
ほぼ平坦なヒーターは第１のほぼ平坦なヒーターで、流体要素は第１の流体要素で、流体基板は第１の流体基板で、一対の導電体は第１の一対の導電体であることを特徴とする、請求項２５から３１のいずれかに記載の方法で、方法は、
第２のほぼ平坦なヒーターを第２の流体要素の底面と第２の流体基板の上面との間に配置し、第２のほぼ平坦なヒーターは第２の一対の導電体を含み、
第２の流体要素を、第２のほぼ平坦なヒーターを間に挟んで、第２の流体基板に固定し、
第２の一対の導電体を第１の一対の導電体と同じ電源に接続し、
第１のほぼ平坦なヒーターの第１の温度を保持し、
第１の温度と異なる、第２のほぼ平坦なヒーターの第２の温度を保持する、
行為をさらに含む。
【請求項３３】
ほぼ平坦なヒーターは第１のほぼ平坦なヒーターで、流体要素は第１の流体要素で、流体基板は第１の流体基板で、一対の導電体は第１の一対の導電体であることを特徴とする、請求項２５から３１のいずれかに記載の方法で、方法は、
第２の流体要素と第２の流体基板のうちのいずれかと熱的接触するように第２のほぼ平坦なヒーターを配置し、第２のほぼ平坦なヒーターは第２の一対の導電体を含み、
第２の一対の導電体を第１の一対の導電体と同じ電源に接続し、
第１のほぼ平坦なヒーターの第１の温度を保持し、
第１の温度と異なる、第２のほぼ平坦なヒーターの第２の温度を保持する、
行為をさらに含む。
【国際調査報告】
2007511052.tif 000010
2007511052.tif 000011
2007511052.tif 000012