CN113606935A - 一种提高铜片氧化层均匀性的氧化炉 - Google Patents

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Abstract

本发明陶瓷覆铜板技术领域，公开了一种提高铜片氧化层均匀性的氧化炉，包括：炉体，包括分别设置在炉体两端的进料口和出料口，进料口和出料口处设置有密封气帘；传送带，用于输送铜片，由进料口到出料口贯穿炉体；多个热电偶，正对传送带安装在炉体内，且沿传送带输送方向依次排布；供氧管道；多个弥散气盒，沿传送带输送方向在炉体内排布，分别与供氧管道连通且在连通处设置有用于控制炉体内气体浓度、流速、流向的气阀；测温热电偶和测氧仪，设置在弥散气盒靠近传送带的一侧；保证了铜片氧化环境的稳定，使铜片表面氧化膜厚度均一。

Description

一种提高铜片氧化层均匀性的氧化炉
技术领域
本发明涉及陶瓷覆铜板技术领域，具体涉及一种提高铜片氧化层均匀性的氧化炉。
背景技术
陶瓷覆铜板是由铜片和陶瓷组成，在高温环境下将氧化后的铜片与陶瓷烧结在一起，再通过蚀刻工艺制备出线路。相较于PCB线路板，陶瓷覆铜板具有热导率高、绝缘耐压大、耐热等优点。所用铜片为高纯无氧铜，Cu含量超过99.99％，氧含量≤5ppm，杂质含量≤5ppm，电导率101％IACS，热导率约为40W/(m·K)，铜片厚度一般为0.3mm。因此，陶瓷覆铜板具有优异的导电性能和非常强的载流能力。
温度、时间及氧气浓度是决定铜片氧化层厚度的关键因素。现有生产技术多采用敞口式马弗氧化炉和插片式进样方法对纯铜片进行氧化。这些方法没有控制氧化炉体内空气流动，炉体内空气流向依靠温度梯度作用，自然流动。然而，传送带输送铜片进入氧化炉后，由于铜片、卡具、传送带均会吸收热量，温度变化导致的炉体内气体流向在不同批次生产中略有差异，继而导致铜片氧化层的厚度和均匀性存在一定差别。此外，马弗加热温区为三面加热，底部温度略有降低，导致插片式铜片底部氧化层厚度较低。因此，现有技术中陶瓷覆铜板的氧化层厚度不一，均匀性差，进而导致陶瓷覆铜板剥离强度低、气孔率高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种提高铜片氧化层均匀性的氧化炉。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种提高铜片氧化层均匀性的氧化炉，包括：
炉体，包括分别设置在炉体两端的进料口和出料口，进料口和出料口处设置有密封气帘；
传送带，用于输送铜片，由进料口到出料口贯穿炉体；
多个热电偶，正对传送带安装在炉体内，且沿传送带输送方向依次排布；
供氧管道；
多个弥散气盒，沿传送带输送方向在炉体内排布，分别与供氧管道连通且在连通处设置有用于控制炉体内气体浓度、流速、流向的气阀。
测温热电偶和测氧仪，设置在弥散气盒靠近传送带的一侧。
进一步地，各热电偶的上下各设置有一个所述的弥散气盒，使多个弥散气盒分别在传送带上方和下方沿传送带输送方向排布。
进一步地，包括设置在传送带出料端的冷却箱。
进一步地，包括设置在传送带进料端的排气管，所述排气管的管口对准炉体的进料口。
进一步地，沿进料口到出料口的方向，依次在炉体内设置多个温区且温度依次升高；通过测温热电偶和测氧仪分别测量各温区内的温度和氧气含量，并控制弥散气盒释放气体速度、热电偶的功率，使各温区具有均匀温度场。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
本发明使用传送带放置、传送铜片，避免了卡具送样带来的炉体内热量和气氛不稳定，保证了铜片氧化环境的稳定，便于自动化生产；采用上、下弥散气盒向炉体内输送一定浓度的空气，炉体两端进出口采用气帘气封，保证了炉体内气氛的稳定性；通过控制氧化炉体内气体流速与流向，并保证温区内具有均匀温度场，使铜片表面氧化膜厚度均一。
附图说明
图1为本发明整体的结构示意图；
图2为本发明测温热电偶和测氧仪的结构示意图；
图3为本发明弥散气盒的结构示意图；
图4为本发明氧化层厚度测量点的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
如图1到3所示，一种提高铜片氧化层均匀性的氧化炉，包括炉体、传送带16、热电偶17、供氧管道、弥散气盒12、测温热电偶23、测氧仪22、冷却箱14、排气管11。
炉体内部中空，两端分别设置进料口15和出料口13，传送带16承载铜片，从进料口15进入炉体内部，再从出料口13离开炉体，进入冷却箱14。进料口15和出料口13均设置了密封气帘，防止炉体内气体快速向外扩散，保证炉体内气氛的稳定性。
热电偶17具有多个，热电偶17的排布方向与传送带16的延伸方向相同，能够对炉体内的气体均匀加热，使炉体内具有更接近理想条件下的均匀温度场。
弥散气盒上设置有气孔；弥散气盒12具有多个，与热电偶17的排布形式相同，弥散气盒12同样沿传送带16的延伸方向进行排布，向炉体内均匀释放气体，每个弥散气盒12分别与供氧管道连通，在连通处由一个气阀24控制，气阀24能够控制弥散气盒12向炉体内释放气体的流速、流向；供氧管道与气源连通。
测温热电偶23、测氧仪22设置在各弥散气盒12旁，测温热电偶23用于测量其周围的温度，测氧仪22用于测量其周围的氧气含量；当弥撒气盒旁侧的温度偏离设定温度时，可以改变对应该区域热电偶17的功率或者弥散气盒12释放气体的速度；当氧气含量不足时，可以提高弥散气盒12释放气体的速度，同时略微提高热电偶17的功率，使温度保持在设定温度范围内。
将炉体内传送带16周围的空间，沿着传送带16的输送方向，划分为多个温区，温区的数量根据工艺需要进行设置。每个温区内有一套控制装置，一套控制装置包括至少一个测温热电偶23、至少一个测氧仪22、至少一个弥散气盒12以及至少一个热电偶17。如果温区较多，每个温区的尺寸很小，则该温区内的控制装置，可以只包含一个测温热电偶23、测氧仪22、弥散气盒12、热电偶17，因为此时的温区很小，温区内各点温度相差很小，测温热电偶23得到的单点测量值就可以代表整个温区温度，测氧仪22同理，单个弥散气盒12就可以实现温区内气体均匀性控制；当温区较少时，每个温区的尺寸较大，则各温区的控制装置应包含较多测温热电偶23、测氧仪22、弥散气盒12、热电偶17，分别对多点进行温度测量、氧气含量测量，通过算法得到整个温区的温度分布情况，并控制弥散气盒12和热电偶17，使温区内的温度、气体均匀分布，例如温区内某一局部温度过高，则可以通过降低附近热电偶功率、提高弥散气盒向该局部的送气速度等措施来降低该局部温度。
本发明的弥散气盒12、热电偶17、测温热电偶23、测氧仪22均沿输送带排布，当温度划分较多时，每个温区尺寸小，其内的弥散气盒12、热电偶17、测温热电偶23、测氧仪22自然就少；当温度划分较少时，每个温区尺寸大，其内的弥散气盒12、热电偶17、测温热电偶23、测氧仪22自然就多；能够快速适应不同的工艺。
本发明中的热电偶17上方和下方个设置有一个弥散气盒12，能够提高炉体内气体的均匀程度。
进料口温度较低，出料口温度较低，故炉体内的气体通过进料口15吹出，排气管11对准进料口15进行排气。
本发明在使用时的具体操作如下：
1.选取0.3mm厚度铜片进行氧化；
2.打开氧化炉电源及气源，设置5个温区，温度由进料口到出料口分别为：150℃、180℃、200℃、230℃、250℃，弥散气盒空气流速由进料口到出料口分别为：2L/min、2.5L/min、3L/min、4L/min、5L/min；
3.待炉体内各温区达到指定温度后，打开传送带开关，设置速度为100mm/min，运行30min，期间保持各温区具有均匀温度场；
4.将数个0.3mm厚铜片水平放置在传送带上，铜片间距大于1cm；
5.对氧化后铜片的厚度及其制备的陶瓷覆铜板产品进行性能检测，进而保证陶瓷覆铜板拥有优异的剥离强度及气孔率。
分别对本发明加工得到的铜片和插片式进样得到的铜片进行剥离强度测试、气孔率测试，并在图4中的A、B、C、D、E五点处进行氧化层厚度测量，得到以下结果。
Figure BDA0003189131550000041
由上表可以看出，本发明装置加工的铜片氧化层厚度均一，陶瓷覆铜板剥离强度有所提升，气孔率降至0.1％。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种提高铜片氧化层均匀性的氧化炉，其特征在于，包括：
炉体，包括分别设置在炉体两端的进料口和出料口，进料口和出料口处设置有密封气帘；
传送带，用于输送铜片，由进料口到出料口贯穿炉体；
多个热电偶，正对传送带安装在炉体内，且沿传送带输送方向依次排布；
供氧管道；
多个弥散气盒，沿传送带输送方向在炉体内排布，分别与供氧管道连通且在连通处设置有用于控制炉体内气体浓度、流速、流向的气阀；
多个测温热电偶和测氧仪，设置在弥散气盒靠近传送带的一侧。
2.根据权利要求1所述提高铜片氧化层均匀性的氧化炉，其特征在于：各热电偶的上、下各设置有一个所述的弥散气盒，使多个弥散气盒分别在传送带上方和下方沿传送带输送方向排布。
3.根据权利要求1所述提高铜片氧化层均匀性的氧化炉，其特征在于：包括设置在传送带出料端的冷却箱。
4.根据权利要求1所述提高铜片氧化层均匀性的氧化炉，其特征在于：包括设置在传送带进料端的排气管，所述排气管的管口对准炉体的进料口。
5.根据权利要求1所述提高铜片氧化层均匀性的氧化炉，其特征在于：沿进料口到出料口的方向，依次在炉体内设置多个温区且温度依次升高；通过测温热电偶和测氧仪分别测量各温区内的温度和氧气含量，并控制弥散气盒释放气体速度、热电偶的功率，使各温区具有均匀温度场。
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