CN108870975A - 均匀加热的扩散炉炉体 - Google Patents

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姜新诚
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    • F27B17/0016—Chamber type furnaces
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Abstract

本发明公开了一种均匀加热的扩散炉炉体，涉及芯片加工领域，现有12寸扩散炉炉体内各处温度均匀性较低的问题，其技术方案要点是包括炉体外壁、保温层、设置在保温层上的电阻带以及设置在保温层上的若干固定板；在保温层上靠近炉体前端三分之一的部分，相邻两圈电阻带之间的距离为3～25毫米，炉体中间三分之一端的相邻两圈电阻带之间的距离为4～30毫米，炉体后端三分之一的部分，相邻两圈电阻带之间的距离为3～25毫米；炉体外壁与保温层之间留有空腔，炉体外壁上固定连接有进气管，保温层内壁上开设有进气孔，通过对炉体内各处电阻带的距离进行控制，并且利用空气将靠近保温层内壁的高温传递到炉体中间位置，提高了炉体内各处温度的均匀性。

Description

均匀加热的扩散炉炉体
技术领域
本发明涉及芯片加工领域，更具体的说，它涉及一种均匀加热的扩散炉炉体。
背景技术
扩散炉芯片生产必不可少的生产设备，随着现在芯片行业的发展，大尺寸扩散炉是必须的产品，现在国内的扩散炉大多为4寸和6寸，12寸的扩散炉相对于6寸扩散炉来说炉体内的空间增大，炉体内温度的控制更加困难，使炉体内各处温度均匀性较低，而一旦炉体内各处温度均匀性较低，容易出现生产处的芯片电阻率不一致的问题。现在亟需一种炉体内各处温度均匀性较高的8寸扩散炉。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种均匀加热的扩散炉炉体，其通过对炉体内各处电阻带的距离进行控制以及通过风对热量的传递，提高了炉体内各处温度的均匀性提高。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种均匀加热的扩散炉炉体，包括呈圆筒状设置的炉体外壁、设置在炉体外壁内侧的呈圆筒状设置的保温层、设置在保温层上的螺旋设置的电阻带以及设置在保温层上用于将电阻带固定在保温层上的若干固定板；
在保温层上靠近炉体前端三分之一的部分，相邻两圈电阻带之间的距离为3～25毫米，炉体中间三分之一端的相邻两圈电阻带之间的距离为4～30毫米，炉体后端三分之一的部分，相邻两圈电阻带之间的距离为3～25毫米；
炉体外壁顶端和底端都固定连接有外径与炉体外壁外径相等并且内径与保温层内径相等的连接环，炉体外壁内侧与保温层外侧之间留有空腔，炉体外壁顶部围绕炉体外壁的外周均匀的设置有四根固定连接在炉体外壁上并且与空腔相连通的进气管，保温层内壁上开设有若干与空腔相互连通的进气孔。
通过采用上述技术方案，通过对炉体内三段中相邻两圈的电阻带的距离进行控制,并且通过空气将靠近保温层内壁位置的高温传递到炉体的中间位置，使得扩散炉炉体进行加热时，各处的温度均匀性较高。
本发明进一步设置为：所述进气孔位于一圈电阻带波浪状波峰的底部以及波谷的顶部，开设在同一圈电阻带波峰底部和波谷顶部的进气孔处于同一水平面内。
通过采用上述技术方案，通过对进气孔的合理排布，使得空气能够更好的将温度在炉体内进行传递，更好的提高加热时炉体内各处温度的均匀性。
本发明进一步设置为：所述电阻带的材料为HRE材质。
通过采用上述技术方案，电阻带采用HRE材质，能够使得电阻带的产热更加均匀，提高电阻带产热的稳定性，更好的提高加热时炉体内各处温度的均匀性。
本发明进一步设置为：所述保温层由陶瓷纤维材料制成。
通过采用上述技术方案，陶瓷纤维材料制成的保温层既不会在高温下产生融化，并且自身对于热的传导性也比较低，从而减少扩散炉炉体内各处温度从保温层上的传递，从而更好的提高加热时炉体内各处温度的均匀性。
本发明进一步设置为：所述电阻带上方和下方都设置有呈圆环状设置的固定板，固定板靠近外周的部分嵌入到保温层当中并且与保温层固定连接在一起。
通过采用上述技术方案，位于电阻带上方和下方的固定板将电阻带卡住并且固定在保温层上，呈圆环状的固定板使得相邻两圈电阻带不会发生接触，从而更好的保证提高电阻带的加热效果。
本发明进一步设置为：所述固定板内周靠近电阻带的一侧固定连接有呈圆环状设置的卡块。
通过采用上述技术方案，卡块的设置能够防止电阻带从靠近固定板内周的位置从固定板上掉落，从而更好的将电阻带固定在保温层上。
本发明进一步设置为：所述固定板由陶瓷材料制成。
通过采用上述技术方案，陶瓷材料不会导电，并且陶瓷材料自身的导热性能也比较差，使得电阻带产生的热量不会通过陶瓷材料进行传递，从而防止因为固定板的导热而影响加热时炉体内各处温度的均匀性。
综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
1、本发明通过设置空腔、进气管和进气孔，并且在保温层上靠近炉体前端三分之一的部分，相邻两圈电阻带之间的距离为3～25毫米，炉体中间三分之一端的相邻两圈电阻带之间的距离为4～30毫米，炉体后端三分之一的部分，相邻两圈电阻带之间的距离为3～25毫米，通过对炉体内三段中相邻两圈的电阻带的距离进行控制,并且通过空气将靠近保温层内壁位置的高温传递到炉体的中间位置，使得扩散炉炉体进行加热时，各处的温度均匀性较高；
2、本发明通过设置若干由陶瓷纤维材料制成的固定板，使得电阻带产生的热量不会通过陶瓷材料进行传递，从而防止因为固定板的导热而影响加热时炉体内各处温度的均匀性。
附图说明
图1为实施例的完整结构的轴测图；
图2为图1的A部放大示意图；
图3为实施例体现固定板具体结构的剖视图；
图4为图3的B部放大示意图；
图5为测温架的完整结构的轴测图。
图中：1、炉体外壁；11、连接环；12、进气管；2、保温层；21、进气孔；3、电阻带；4、固定板；41、卡块；5、空腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例一：一种扩散炉炉体，参见附图1和附图2，包括呈圆筒状设置的炉体外壁1、设置在炉体外壁1内侧的由陶瓷纤维材料制成的呈圆筒状设置的保温层2、设置在保温层2上的若干电阻带3以及设置在保温层2上用于将电阻带3固定在保温层2上的若干固定板4；每一根电阻带3都围绕保温层2的内壁首尾相连呈一圈设置，并且每一圈电阻带3都呈波浪状设置。相邻两圈电阻带3之间都设置有固定板4，靠近保温层2顶部的一圈电阻带3的顶部也设置有固定板4，靠近保温层2底部的一圈电阻带3的底部也设置有固定板4；炉体外壁1的顶部和底部都固定连接有连接环11，连接环11的外径与炉体外壁1的外径相等，连接环11的内径与保温层2的内径相等；通过设置两连接环11能够将保温层2更加牢固的固定在炉体外壁1上；在保温层2上靠近炉体前端三分之一的部分，相邻两圈电阻带3之间的距离为3毫米，炉体中间三分之一端的相邻两圈电阻带3之间的距离为4毫米，炉体后端三分之一的部分，相邻两圈电阻带3之间的距离为3毫米；电阻带3的材料为HRE材质。
参见附图3和附图4，炉体外壁1的内侧与保温层2的外侧之间留有空腔5，炉体外壁1的顶部侧边固定连接有四根与空腔5相互连通的进气管12(见附图1)，进气管12围绕炉体外壁1的外周均匀设置并且进气管12相对于炉体的另一端连接有向进气管12内吹风的风机(图中未示出)。保温层2的内壁上开设有若干与空腔5相互连通的进气孔21，进气孔21位于一圈电阻带3波浪状波峰的底部以及波谷的顶部，开设在同一圈电阻带3波峰底部和波谷顶部的进气孔21处于同一水平面内；扩散炉炉体的尺寸为12寸，保温层2的内壁到炉体的中间位置距离较远，使得靠近保温层2内壁处的温度较高，风机将风通过进气管12、空腔5和进气孔21吹入到扩散炉炉体中，并且将靠近保温层2内壁处的温度传递到炉体的中间位置，从而使得加热时炉体内各处的温度更加均匀。
参见附图3和附图4，固定板4由陶瓷纤维材料制成，每一圈电阻带3的顶部和底部都设置有一圈呈圆环状设置的电阻带3，电阻带3靠近外周的部分嵌入到保温层2当中并且与保温层2固定连接在一起。电阻带3内周靠近电阻带3的一侧固定连接有卡块41，卡块41呈圆环状设置；通过卡块41与固定板4的配合将电阻带3固定在保温层2上。
实施例二：本实施例与实施例一的不同之处在于：在保温层2上靠近炉体前端三分之一的部分，相邻两圈电阻带3之间的距离为14毫米，炉体中间三分之一端的相邻两圈电阻带3之间的距离为17毫米，炉体后端三分之一的部分，相邻两圈电阻带3之间的距离为14毫米。
实施例三：本实施例与实施例一的不同之处在于：在保温层2上靠近炉体前端三分之一的部分，相邻两圈电阻带3之间的距离为25毫米，炉体中间三分之一端的相邻两圈电阻带3之间的距离为30毫米，炉体后端三分之一的部分，相邻两圈电阻带3之间的距离为25毫米。
对比例一：本对比例与实施例一的不同之处在于没有设置进气管12、空腔5和进气孔21，并且在保温层2上靠近炉体前端三分之一的部分，相邻两圈电阻带3之间的距离为2毫米，炉体中间三分之一端的相邻两圈电阻带3之间的距离为3毫米，炉体后端三分之一的部分，相邻两圈电阻带3之间的距离为2毫米。
对比例一：本对比例与实施例一的不同之处在于没有设置进气管12、空腔5和进气孔21，并且在保温层2上靠近炉体前端三分之一的部分，相邻两圈电阻带3之间的距离为26毫米，炉体中间三分之一端的相邻两圈电阻带3之间的距离为31毫米，炉体后端三分之一的部分，相邻两圈电阻带3之间的距离为26毫米。
实验检测温度的均匀性：
采用如图5所示由陶瓷纤维材料制成的测温架对炉体进行测温，测温架包括与炉体轴线相互重合的中轴杆，中轴杆的顶端位于靠近炉体顶端三分之一段的中间位置，中轴杆的底端位于靠近炉体底端的三分之一段的中间位置；中轴杆的顶端设置有直径等于保温层2内径三分之一的顶部内环以及直径等于保温层2内径三分之二的顶部外环，顶部内环与顶部外环的轴线与中轴杆的轴线相互重合，顶部内环和顶部外环与中轴杆的顶端位于同一水平面内。中轴杆的顶部固定连接有三根围绕中轴杆的外周均匀分布的顶部横杆；中轴杆的中间位置在顶部内环、顶部外环以及三根顶部横杆向下投影的位置对应的设置有中部内环、中部外环以及三根中部横杆，中轴杆的中间位置在顶部内环、顶部外环以及三根顶部横杆向下投影的位置对应的设置有底部内环、底部外环以及三根底部横杆。
在中轴杆的顶端设置有A1测温点，三根顶部横杆与顶部内环相交的三个点分别设置有A2、A3以及A4三个测温点，三根顶部横杆与顶部外环相交的三个点分别设置有A5、A6以及A7三个测温点，A2和A5位于同一顶部横杆上，A3和A6位于同一顶部横杆上，A4和A7位于同一顶部横杆上。在中轴杆的中间位置设置有B1测温点，在中轴杆的底端设置有C1测温点；测温点A2、A3、A4、A5、A6、A7竖直投影到中部内环以及中部外环的位置分别设置有B2、B3、B4、B5、B6、B7测温点。测温点A2、A3、A4、A5、A6、A7竖直投影到底部内环以及底部外环的位置分别设置有C2、C3、C4、C5、C6、C7测温点。将测温架分别放置到实施例一、实施例二、实施例三、对比例一以及对比例二的扩散炉炉体中，利用各测温点进行炉体内各处温度的测试，测试结果如下列表格所示：
实施例一各测温点温度表
实施例二各测温点温度表
测温点 温度(℃)
A1 1050
A2 1050.2
A3 1050.3
A4 1050.4
A5 1050.4
A6 1050.5
A7 1050.3
B1 1050.2
B2 1050.3
B3 1050.4
B4 1050.2
B5 1050.4
B6 1050.3
B7 1050.3
C1 1050.2
C2 1050.5
C3 1050.4
C4 1050.2
C5 1050.3
C6 1050.5
C7 1050.4
实施例三各测温点温度表
对比例一各测温点温度表
对比例二各测温点温度表
将每一个表试验得到各个测温点与加热温度之间的差值进行平均，最终得到炉体加热温差的平均值。实施例一炉体加热温差的平均值为0.625℃，实施例二炉体加热温差的平均值为0.558℃，实施例三的炉体加热温差的平均值为0.667℃，对比例一的炉体加热温差的平均值为4.583℃，对比例二的炉体加热温差的平均值为4.425℃。进行对比之后能够发现，实施例一、实施例二以及实施例三的温度均匀性明显优于对比例一和对比例二的温度均匀性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种均匀加热的扩散炉炉体，其特征在于：包括呈圆筒状设置的炉体外壁(1)、设置在炉体外壁(1)内侧的呈圆筒状设置的保温层(2)、设置在保温层(2)上的螺旋设置的电阻带(3)以及设置在保温层(2)上用于将电阻带(3)固定在保温层(2)上的若干固定板(4)；
在保温层(2)上靠近炉体前端三分之一的部分，相邻两圈电阻带(3)之间的距离为3～25毫米，炉体中间三分之一端的相邻两圈电阻带(3)之间的距离为4～30毫米，炉体后端三分之一的部分，相邻两圈电阻带(3)之间的距离为3～25毫米；
炉体外壁(1)顶端和底端都固定连接有外径与炉体外壁(1)外径相等并且内径与保温层(2)内径相等的连接环(11)，炉体外壁(1)内侧与保温层(2)外侧之间留有空腔(5)，炉体外壁(1)顶部围绕炉体外壁(1)的外周均匀的设置有四根固定连接在炉体外壁(1)上并且与空腔(5)相连通的进气管(12)，保温层(2)内壁上开设有若干与空腔(5)相互连通的进气孔(21)。
2.根据权利要求1所述的均匀加热的扩散炉炉体，其特征在于：所述进气孔(21)位于一圈电阻带(3)波浪状波峰的底部以及波谷的顶部，开设在同一圈电阻带(3)波峰底部和波谷顶部的进气孔(21)处于同一水平面内。
3.根据权利要求1所述的均匀加热的扩散炉炉体，其特征在于：所述电阻带(3)的材料为HRE材质。
4.根据权利要求1所述的均匀加热的扩散炉炉体，其特征在于：所述保温层(2)由陶瓷纤维材料制成。
5.根据权利要求1所述的均匀加热的扩散炉炉体，其特征在于：所述电阻带(3)上方和下方都设置有呈圆环状设置的固定板(4)，固定板(4)靠近外周的部分嵌入到保温层(2)当中并且与保温层(2)固定连接在一起。
6.根据权利要求5所述的均匀加热的扩散炉炉体，其特征在于：所述固定板(4)内周靠近电阻带(3)的一侧固定连接有呈圆环状设置的卡块(41)。
7.根据权利要求6所述的均匀加热的扩散炉炉体，其特征在于：所述固定板(4)由陶瓷材料制成。
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