一种兼具便捷拆装和分段式温控的工艺炉

    技术2025-02-09  66


    本发明涉及泛半导体工艺制造设备,尤其涉及一种兼具便捷拆装和分段式温控的工艺炉。


    背景技术:

    1、在泛半导体工艺制造工序中,会使用大管径炉管设备。炉管体积的大小对应着不同产业需求,炉体的加热则需要匹配相应的功率,设备涉及到温度、流量、压力、功率等多个方面的控制,由于工艺过程中需要快速升温,需要配置大功率加热器件,将满载硅基的载片机构从常温快速加热到工艺温度(350~1150℃之间),因此,设备的主要功率部件是以炉体为主的反应室部分。

    2、存在的技术问题:实际工厂生产过程中,工艺炉设备通常采用电阻丝加热,加热升温的原理是通过用热传感器将探测到的温度通过电子调节器做标准转换对应控制炉体的输入大电流,从而使电阻丝发热,实现电能到热能的转换,最终使炉管内达到高温。为了适应不同的加热需求,炉体通常需要配备变压器,功率越大,所需变压器容量就越大,传统工艺炉为了确保炉内温度均匀,通常内设有多个温区,每个温区所需电阻丝长度实际是由变压器决定,温区数量且与变压器主副边一一匹配,导致工厂需要耗费大量空间存放变压器,工频变压器体积比较笨拙,反应速度慢,升温时间长,因此传统的工艺炉设备需要经过专业设计和制造工艺,结构复杂,造价高,尤其是内部的加热装置,且在工艺炉设备成型后,加热区间不可轻易改动,一旦管体内某个处电热体出现问题,将导致整个工艺炉不能正常工作,维修困难,影响生产效率。

    3、经济问题和安全生产问题对工艺炉性能提出了新的要求,寻求安全生产与经济效益之间的最佳平衡,目前市面上存在两种相似方案;

    4、专利申请号cn202220663023.0涉及一种可拆卸的涡流加热装置,包括安装平台,安装平台上方安装有支撑板,支撑板包括左板和右板,左板和右板上均设有通孔和轴承,右板右侧安装有电机,电机输出端连接有转轴杆,转轴杆贯穿右板轴承设置,支撑板之间设有转筒,转筒左侧活动连接有端盖,右侧活动连接有转轴杆,端盖左侧连接有连接杆,连接杆左侧贯穿左板轴承设置,转筒正后方活动安装有加热装置。加热装置活动安装可在未加热时,将加热装置远离滚筒,扭动连接杆和端盖对滚轮内部进行加料和出料、清洗,方便实用,电机转轴杆带动连接杆、滚筒转动,使得转筒加热更加充分,解决了现有的加热装置不便于进料和出料、加热不均、清洗不方便的情况。

    5、cn201610253668.6开了一种新型电磁涡流加热装置,包括至少一个复合筒体加热层(1)、至少一个复合管加热层(2)和至少一个电磁线圈层(3),其中,所述电磁线圈层(3)设置在相邻两个复合筒体加热层(1)与复合管加热层(2)之间;所述复合筒体加热层(1)的侧壁由内至外依次包括第一防锈内层(101)和第一电磁涡流热产生层(102),所述第一防锈内层(101)的内壁还形成用于装载被加热液体的腔体(6);所述复合管加热层(2)由内至外也依次包括第二防锈内层(201)和第二电磁涡流热产生层(202),所述第二防锈内层(201)的内壁还形成载流管道(5)。该实用新型有效提高电磁感应利用率,克服复合管和复合筒体的易腐蚀或电磁感应效率低的问题。

    6、其中一种可拆卸的涡流加热装置的缺点:该装置不适用于大型工艺生产,加热装置虽能灵活拆卸,但是需要构建起平台结构,加热装置需要依靠平台结构才能对罐体进行加热,这使得加热对象大大受限,没办法用于广泛推广,并且该装置只有一个加热装置,对于小型炉体可以作到受热均匀,但是对于罐体较长的容器,则没办法作到均匀加热,该装置线圈裸漏在空气外面,没有保护装置,若操作不当很容易引发安全问题。

    7、一种新型电磁涡流加热装置的缺点:该装置主要针对液体的加热,由于该装置采用多层线圈将罐体缠绕,虽做到了复合加热,但却只用一个温控装置来控制输出功率,没办法保证罐体受热均匀性,该发明装置适用于中小型罐体,不适用于大型生产设备,不仅造价高昂,且不易维修,一旦出现问题,需将整个炉体全部拆解,制造和维修成本都很大,该装置内层结构采用防锈层,没办法对半导体以及固体类材料加热。

    8、因此,传统工艺炉为了确保炉内温度均匀,通常内设有多个温区,每个温区所需电阻丝长度实际是由变压器决定,温区数量且与变压器主副边一一匹配,导致工厂需要耗费大量空间存放变压器,工频变压器体积比较笨拙,反应速度慢,升温时间长,因此传统的工艺炉设备需要经过专业设计和制造工艺,结构复杂,造价高,尤其是内部的加热装置,且在工艺炉设备成型后,加热区间不可轻易改动,一旦管体内某个处电热体出现问题,将导致整个工艺炉不能正常工作,维修困难,影响生产效率。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供一种兼具便捷拆装和分段式温控的工艺炉,解决常规工艺炉的结构复杂且造价高,其内的加热装置的加热区间不可轻易改动的问题。

    2、为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:

    3、本发明提供了一种兼具便捷拆装和分段式温控的工艺炉,包括工艺炉腔体、设置在所述工艺炉腔体外部的多个加热装置;

    4、所述加热装置包括外防护层、内防护层、设置在所述外防护层与所述内防护层之间的线圈层和磁屏蔽层。

    5、进一步的,在所述工艺炉腔体外部均匀间隔地设置有多个所述加热装置;

    6、所述加热装置为磁感应加热装置;所述加热装置嵌套在所述工艺炉腔体的外表面上,并通过独立电源控制加热。

    7、再进一步的,所述线圈层的线圈通过独立电源进行调节功率。

    8、再进一步的,所述工艺炉腔体为圆筒结构或方形筒结构,所述加热装置为与所述工艺炉腔体外形适配的圆环结构或方形结构。

    9、再进一步的,在所述工艺炉腔体的内壁设置有隔热层。

    10、再进一步的,所述隔热层为气凝胶绝热毡。

    11、再进一步的,所述外防护层和所述内防护层为耐热材料。

    12、再进一步的,所述外防护层与所述内防护层均为耐高温尼龙塑料。

    13、再进一步的,所述线圈层为绕设在所述内防护层外部的超高温电磁漆包线,所述磁屏蔽层设置在所述线圈层与所述外防护层之间。

    14、与现有技术相比,本发明的有益技术效果:

    15、本发明中通过把工艺炉腔体和加热装置分离开来,将加热装置嵌套在炉体外部利用电磁感应技术对工艺炉腔体进行加热,这种加热方式,加热效果快,能耗小,摆脱了传统电阻丝加热的依赖性,加热装置嵌套在工艺炉腔体外部,即使其中某个加热装置出现故障,也可随时进行更换,不影响生产效率,提升了工艺炉的可靠性,通过工艺炉腔体和加热装置分离开的结构特征,大大减轻了工艺炉结构设计的复杂性,节约了生产成本,由于采是电磁加热,气体电离以后会在磁场的作用下产生一个搅拌均匀的流场,保证了镀膜工艺厚度的一致性,提升了产品的良品率。



    技术特征:

    1.一种兼具便捷拆装和分段式温控的工艺炉,其特征在于:包括工艺炉腔体(2)、设置在所述工艺炉腔体(2)外部的多个加热装置(1);

    2.根据权利要求1所述的兼具便捷拆装和分段式温控的工艺炉,其特征在于:在所述工艺炉腔体(2)外部均匀间隔地设置有多个所述加热装置(1);

    3.根据权利要求2所述的兼具便捷拆装和分段式温控的工艺炉,其特征在于:所述线圈层(103)的线圈通过独立电源进行调节功率。

    4.根据权利要求1所述的兼具便捷拆装和分段式温控的工艺炉,其特征在于:所述工艺炉腔体(2)为圆筒结构或方形筒结构,所述加热装置(1)为与所述工艺炉腔体(2)外形适配的圆环结构或方形结构。

    5.根据权利要求4所述的兼具便捷拆装和分段式温控的工艺炉,其特征在于:在所述工艺炉腔体(2)的内壁设置有隔热层。

    6.根据权利要求5所述的兼具便捷拆装和分段式温控的工艺炉,其特征在于:所述隔热层为气凝胶绝热毡。

    7.根据权利要求4所述的兼具便捷拆装和分段式温控的工艺炉,其特征在于:所述外防护层(101)和所述内防护层(104)为耐热材料。

    8.根据权利要求7所述的兼具便捷拆装和分段式温控的工艺炉,其特征在于:所述外防护层(101)与所述内防护层(104)均为耐高温尼龙塑料。

    9.根据权利要求8所述的兼具便捷拆装和分段式温控的工艺炉,其特征在于:所述线圈层(103)为绕设在所述内防护层(104)外部的超高温电磁漆包线,所述磁屏蔽层(102)设置在所述线圈层(103)与所述外防护层(101)之间。


    技术总结
    本发明公开了一种兼具便捷拆装和分段式温控的工艺炉,通过把工艺炉腔体和加热装置分离开来,将加热装置嵌套在炉体外部利用电磁感应技术对工艺炉腔体进行加热,这种加热方式,加热效果快,能耗小,摆脱了传统电阻丝加热的依赖性,加热装置嵌套在工艺炉腔体外部,即使其中某个加热装置出现故障,也可随时进行更换,不影响生产效率,提升了工艺炉的可靠性,通过工艺炉腔体和加热装置分离开的结构特征,大大减轻了工艺炉结构设计的复杂性,节约了生产成本,由于采是电磁加热,气体电离以后会在磁场的作用下产生一个搅拌均匀的流场,保证了镀膜工艺厚度的一致性,提升了产品的良品率。

    技术研发人员:赵振兴,黄心沿,郝文凯,龚志鹏,彭子舜,桂海容
    受保护的技术使用者:湖南工程学院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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