CN113564718A - 一种用于半导体设备的水冷电极 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于半导体设备的水冷电极，包括铜电极、连接电极、绝缘筒和水冷套，所述铜电极的一端与所述连接电极的一端相连，所述绝缘筒套设于所述连接电极上；所述水冷套套设于绝缘筒的外部，所述水冷套的内部设置有水冷腔，所述水冷套上设有与所述水冷腔连通的进水孔和出水孔。本发明具有结构简单紧凑、工作安全可靠、成本低、拆装维护方便、节能降耗等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及半导体加工设备技术领域，具体涉及一种用于半导体设备的水冷电极。
背景技术
第三代半导体SiC氧化/退火设备，炉体加热设计最高温度需达到2100℃，加热器采用非金属石墨设计，具有低电压大电流特点，其加热电极需要考虑并解决以下几个问题：1、高温过渡问题：需从2100℃过渡到室温；2、密封问题：保证高温下的真空密封；3、电极发热问题：加热时大电流产生的电阻发热；4、安全问题：杜绝内部漏水，防止爆炸；绝缘要求，防止短路；5、空间问题：半导体立式炉设备要求设计空间紧凑，不宜过于笨重，应便于维修。
普通高温设备的水冷电极无法满足以上全部要求，或仅满足部分要求。目前所使用的超高温电极，变压器依次通过电缆和铜电极与加热器相连，由于铜电极与电缆与加热器之间距离较近，需要耐受高温，故铜电极采用水冷方式，电缆也采用水冷电缆，上述铜电极与电缆均采用水冷方式，从而其整体结构复杂且占用体积大，不易于在立式炉体上的拆装维护；而且上述水冷需要外部的水源，如果出现异常而导致水源断流，电缆极易因高温而熔化而引发安全问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、工作安全可靠的用于半导体设备的水冷电极。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种用于半导体设备的水冷电极，包括铜电极、连接电极、绝缘筒和水冷套，所述铜电极的一端与所述连接电极的一端相连，所述绝缘筒套设于所述连接电极上，所述水冷套套设于绝缘筒的外部，所述水冷套的内部设置有水冷腔，所述水冷套上设有与所述水冷腔连通的进水孔和出水孔。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述连接电极为钼电极。
所述铜电极上设有沉孔，所述沉孔内设有螺栓或螺钉，所述连接电极的一端设有螺纹孔，所述螺栓或螺钉穿过所述沉孔与所述螺纹孔螺纹连接。
所述沉孔上设置有密封法兰。
所述水冷套的一端设有连接法兰，所述铜电极的一端设有止挡部，所述止挡部上套设有固定板，所述固定板上设有连接孔，所述连接孔内设有连接件，所述连接件穿过所述连接孔与所述连接法兰紧固相连。
所述固定板与铜电极的止挡部之间设置有绝缘环。
所述绝缘筒的外部套设有绝缘垫板，且所述绝缘垫板位于所述铜电极与连接法兰之间。
所述绝缘垫板的外部套设有密封圈，且所述密封圈位于所述铜电极与连接法兰之间。
所述绝缘垫板为陶瓷垫板。
所述铜电极的两侧设置有用于连接电缆的线孔。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的用于半导体设备的水冷电极，通过连接电极连接铜电极与加热器，即连接电极形成电极过渡区，使得后续的电缆远离加热器，避免加热器的温度对电缆的影响；在此基础上，在连接电极的外部设有水冷套，通过水冷套内的冷却水对连接电极进行冷却，保证连接电极的工作温度，保证其工作可靠性。
本发明的水冷电极整体结构简单紧凑，拆装维护高效；采用钼电极作为过渡区段，即使在水冷套突发断水故障时也能正常工作，提高工作的安全性，另外无需额外接应急水路，极大减少外围配置，节省成本和占地面积；由于不需要采用水冷电缆，则可以提高电缆的电压等级，电流相应减少，从而减少散热和设备功耗，设备运行成本降低，从而实现节能降耗(原来的水冷电缆中间通水很粗，电压小，电流大)；另外水冷电极的结构采用铜电极、钼电极和水冷套的模块化设计，可拓展性强，可应用于其它同类超高温加热设备。
附图说明
图1为本发明在实施例的立体结构图。
图2为本发明在实施例的剖视结构图。
图3为本发明在实施例的爆炸结构图(未包括水冷套)。
图4为本发明的水冷套在实施例的立体结构图。
图例说明：1、铜电极；11、沉孔；12、螺栓；13、密封法兰；14、止挡部；15、固定板；16、连接件；17、绝缘环；18、线孔；2、连接电极；21、绝缘垫板；22、密封圈；3、绝缘筒；4、水冷套；41、水冷腔；42、进水孔；43、出水孔；44、连接法兰。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本实施例的用于半导体设备的水冷电极，主要用于半导体SiC氧化/退火炉等高温设备中，具体结构包括铜电极1、连接电极2、绝缘筒3和水冷套4，铜电极1的一端与连接电极2的一端相连，铜电极1的另一端则通过电缆与变压器相连，连接电极2的另一端则连接加热器，即通过铜电极1与连接电极2实现变压器与加热器之间的电连接；绝缘筒3套设于连接电极2上；水冷套4套设于绝缘筒3的外部，水冷套4的内部设置有水冷腔41，水冷套4上设有与水冷腔41连通的进水孔42和出水孔43；通过进水孔42往水冷腔41内注入冷却水，冷却水在水冷腔41内吸收连接电极2的热量，再经出水孔43流出进行冷却，最终实现对连接电极2的冷却，保证连接电极2工作可靠性。
本发明的用于半导体设备的水冷电极，通过连接电极2连接铜电极1与加热器，即连接电极2形成电极过渡区，使得后续的电缆远离加热器，避免加热器的温度对电缆的影响；在此基础上，在连接电极2的外部设有水冷套4，通过水冷套4内的冷却水对连接电极2进行冷却，保证连接电极2的工作温度，保证其工作可靠性。
在一具体实施例中，连接电极2为钼电极。其中钼电极的电阻率比石墨的电阻率更低，其本身的电阻较低，本身发热量较低，从而进一步降低其工作温度。其中水冷套4采用不锈钢水冷套，密封安全可靠。当然，上述连接电极2与水冷套4的材质可根据实际情况进行选择。其中钼电极穿插在绝缘筒3内，且钼电极的外壁与绝缘筒3的内壁相贴合，其中钼电极与绝缘筒3之间可以通过侧壁的锁紧螺钉进行锁紧。其中绝缘筒3与水冷套4之间同样相互贴合，从而保证后续的有效冷却。
在一具体实施例中，铜电极1上设有沉孔11，沉孔11内设有螺栓12或螺钉，连接电极2的一端设有螺纹孔，螺栓12或螺钉穿过沉孔11与螺纹孔螺纹连接。铜电极1与钼电极之间连接简单可靠。另外在沉孔11上设置有密封法兰13，保证沉孔11内的密封性。
在一具体实施例中，水冷套4的一端设有连接法兰44，铜电极1的一端设有止挡部14，止挡部14上套设有环状的固定板15，固定板15上设有连接孔，连接孔内设有连接件16(如螺栓12)，螺栓12穿过连接孔后与连接法兰44紧固相连，从而实现铜电极1与水冷套4之间的连接；水冷套4另一端则与炉体顶盖电极座相连。另外在固定板15与铜电极1的止挡部14之间设置有绝缘环17，保证铜电极1与外部固定板15之间的绝缘。
在一具体实施例中，绝缘筒3的外部套设有绝缘垫板21(如陶瓷垫板)，且陶瓷垫板位于铜电极1与连接法兰44之间。其中陶瓷垫板可保证铜电极1与水冷套4之间的绝缘。另外在陶瓷垫板的外部套设有密封圈22，且密封圈22位于铜电极1与连接电极2之间，密封圈22能够保证水冷套4与绝缘筒3之间的密封性。
在一具体实施例中，铜电极1的两侧设置有线孔18，用于连接电缆。其中电缆远离加热器，则可以采用普通高温电缆，而无需水冷电缆，在降低成本的同时，也能够保证整体结构的紧凑性。
本发明的水冷电极整体结构简单紧凑，拆装维护高效；采用钼电极作为过渡区段，即使在水冷套4突发断水故障时也能正常工作，提高工作的安全性，另外无需额外接应急水路，极大减少外围配置，节省成本和占地面积；由于不需要采用水冷电缆，则可以提高电缆的电压等级，电流相应减少，从而减少散热和设备功耗，设备运行成本降低，从而实现节能降耗(原来的水冷电缆中间通水很粗，电压小，电流大)；另外水冷电极的结构采用铜电极1、钼电极和水冷套4的模块化设计，可拓展性强，可应用于其它同类超高温加热设备。
以上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，应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于半导体设备的水冷电极，其特征在于，包括铜电极(1)、连接电极(2)、绝缘筒(3)和水冷套(4)，所述铜电极(1)的一端与所述连接电极(2)的一端相连，所述绝缘筒(3)套设于所述连接电极(2)上，所述水冷套(4)套设于绝缘筒(3)的外部，所述水冷套(4)的内部设置有水冷腔(41)，所述水冷套(4)上设有与所述水冷腔(41)连通的进水孔(42)和出水孔(43)。
2.根据权利要求1所述的用于半导体设备的水冷电极，其特征在于，所述连接电极(2)为钼电极。
3.根据权利要求1或2所述的用于半导体设备的水冷电极，其特征在于，所述铜电极(1)上设有沉孔(11)，所述沉孔(11)内设有螺栓(12)或螺钉，所述连接电极(2)的一端设有螺纹孔，所述螺栓(12)或螺钉穿过所述沉孔(11)与所述螺纹孔螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的用于半导体设备的水冷电极，其特征在于，所述沉孔(11)上设置有密封法兰(13)。
5.根据权利要求1或2所述的用于半导体设备的水冷电极，其特征在于，所述水冷套(4)的一端设有连接法兰(44)，所述铜电极(1)的一端设有止挡部(14)，所述止挡部(14)上套设有固定板(15)，所述固定板(15)上设有连接孔，所述连接孔内设有连接件(16)，所述连接件(16)穿过所述连接孔与所述连接法兰(44)紧固相连。
6.根据权利要求5所述的用于半导体设备的水冷电极，其特征在于，所述固定板(15)与铜电极(1)的止挡部(14)之间设置有绝缘环(17)。
7.根据权利要求5所述的用于半导体设备的水冷电极，其特征在于，所述绝缘筒(3)的外部套设有绝缘垫板(21)，且所述绝缘垫板(21)位于所述铜电极(1)与连接法兰(44)之间。
8.根据权利要求7所述的用于半导体设备的水冷电极，其特征在于，所述绝缘垫板(21)的外部套设有密封圈(22)，且所述密封圈(22)位于所述铜电极(1)与连接法兰(44)之间。
9.根据权利要求7所述的用于半导体设备的水冷电极，其特征在于，所述绝缘垫板(21)为陶瓷垫板。
10.根据权利要求1或2所述的用于半导体设备的水冷电极，其特征在于，所述铜电极(1)的两侧设置有用于连接电缆的线孔(18)。
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