CN116669237A - 一种用于光伏半导体的加热装置以及可温度补偿的扩散炉 - Google Patents
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Abstract
发明公开了一种用于光伏半导体的加热装置,包括由保温纤维制成的保温管、设置在保温管中的若干发热丝和用于检测温度的热电偶装置，发热丝由两端的密集缠绕部和中间的稀疏缠绕部组成，若干发热丝沿保温管的轴向摆放并绕保温管的内壁均匀分布；以及一种可温度补偿的扩散炉，包括固定外壳、安装在固定外壳内的加热装置和设置在固定外壳外的与加热装置电连接的接线柱，在固定外壳内首尾拼接安装有若干个如上所述的加热装置。本发明通过在加热装置上设置两端密集中间稀疏的变距发热丝，使得加热装置的保温管两端预留厚度的管体能够增加发热量，对扩散炉两端以及相邻加热装置之间的相对冷区温度进行补偿，达到使扩散炉的内部发热均匀的效果。
Description
技术领域
本发明涉及光伏半导体制造设备的技术领域，可应用在半导体及光伏扩散炉或各种加热装置以及扩散炉，具体是一种用于光伏半导体的加热装置以及可温度补偿的扩散炉。
背景技术
扩散炉用于大规模集成电路、分立器件、电力电子、光电器件和光导纤维等行业的扩散、氧化、退火、合金及烧结等工艺。扩散工艺的主要用途是在高温条件下对半导体晶圆进行掺杂，即将元素磷、硼扩散入硅片，从而改变和控制半导体内杂质的类型、浓度和分布，以便建立起不同的电特性区域。
现有的扩散炉由外壳包裹保温纤维和发热丝共同组成，由于其多个加热装置之间需要保证同心度，而且需要保证单个加热装置的支撑度，加热装置的两端无可避免要预留一定厚度保温纤维，在预留厚度的保温纤维中因为安装强度的需要无法安装发热丝，导致加热装置的两端是不加热的，会出现一定的温差，并且多个加热装置之间成了扩散炉内部的相对冷区，导致内部的发热区发热不均匀，会影响到半导体的生产质量。
发明内容
有鉴于此，本发明目的是为了提供一种用于光伏半导体的加热装置以及可温度补偿的扩散炉构。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于光伏半导体的加热装置,所述加热装置包括由保温纤维制成的保温管、设置在所述保温管中的若干发热丝和用于检测温度的热电偶装置，若干所述发热丝为变距发热丝，所述发热丝由两端的密集缠绕部和中间的稀疏缠绕部组成，若干所述发热丝沿保温管的轴向摆放并绕保温管的内壁均匀分布。
优选地，在所述保温管中成型有径向贯穿管壁的热电偶孔Ⅰ，所述热电偶孔Ⅰ中穿插有所述电热偶装置。
进一步地，所述热电偶孔在保温管内部的出口设置在所述发热丝之间。
优选地，所述保温管的两端管口处分别成型有可相匹配的凸部和凹部。
一种可温度补偿的扩散炉，所述扩散炉包括固定外壳、安装在所述固定外壳内的加热装置和设置在所述固定外壳外的与所述加热装置电连接的接线柱，在所述固定外壳内首尾拼接安装有若干个如上所述的加热装置。
优选地，在所述固定外壳的两端安装的所述加热装置尺寸小于在所述固定外壳中间部分的所述加热装置尺寸。
优选地，所述扩散炉还包括在所述固定外壳上用于与所述热电偶装置连接的热电偶孔Ⅱ。
一种变距发热丝的缠绕机，所述缠绕机包括机架、架设在所述机架上的电机、与所述电机连接的三爪卡盘、架设在所述机架上的同步器、设置在所述同步器上的与所述三爪卡盘同步转动的同步卡盘和用于控制所述电机转速的控制器装置；所述三爪卡盘与同步卡盘同轴对应；所述电机采用步进电机；还包括夹持在所述三爪卡盘与同步卡盘之间的缠绕芯棒和缠绕在所述缠绕芯棒上的发热丝，通过所述控制器装置控制电机的转速使所述发热丝成型有两端的密集缠绕部和中间的稀疏缠绕部。
一种变距发热丝的缠绕方法，使用上述的缠绕机，将所述缠绕芯棒夹持在所述三爪卡盘与同步卡盘之间固定，使用所述控制器装置控制所述电机转动速度，在缠绕所述发热丝的两端时，提升所述电机的转速，在缠绕所述发热丝的中部时，降低所述电机的转速，即可得到一种变距的所述发热丝。
本发明技术效果主要体现在以下方面：通过在加热装置上设置两端密集中间稀疏的变距发热丝，使得加热装置的保温管两端预留厚度的管体能够增加发热量，对扩散炉两端以及相邻加热装置之间的相对冷区温度进行补偿，达到使扩散炉的内部发热均匀的效果。
附图说明
图1为本发明加热装置截面示意图；
图2为本发明变距发热丝示意图；
图3为本发明扩散炉立体示意图；
图4为本发明扩散炉侧面示意图；
图5为本发明扩散炉截面示意图；
图6为本发明图5部分放大示意图；
图7为本发明扩散炉侧面截面示意图；
图8为本发明缠绕机示意图。
1-加热装置；11-保温管；111-凸部；112-凹部；12-发热丝；121-密集缠绕部；122-稀疏缠绕部；；2-扩散炉；21-固定外壳；22-接线柱；3-缠绕机；31-机架；32-三爪卡盘；33-同步器；34-同步卡盘；35-控制器装置。
实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
实施例
根据图1-2所示，一种用于光伏半导体的加热装置,所述加热装置1包括由保温纤维制成的保温管11、设置在所述保温管11中的若干发热丝12和用于检测温度的热电偶装置，由于多个所述加热装置1之间需要保证同心度，而且需要保证单个所述加热装置1的支撑度，所述加热装置1的保温管11两端无可避免要预留一定厚度的保温纤维，在预留厚度的保温管11管体中因为安装强度的需要无法安装所述发热丝12，导致所述加热装置1的两端是不加热的，会出现一定的温差，并且由多个所述加热装置1组成的扩散炉2的加热装置1之间形成相对冷区，导致内部的发热区发热不均匀，会影响到半导体的生产质量，因此需要在加热装置1的保温管11两端调整发热量进行补偿平衡。
上述的若干发热丝12为变距发热丝12，变距的意思为在一段所述发热丝12上具有不同螺距密度，具体地所述发热丝12由两端的密集缠绕部121和中间的稀疏缠绕部122组成，所述密集缠绕部121的长度需根据所述保温管11两端预留的厚度设置，使所述发热丝12的两端能够提供足以补偿所述保温管11两端预留的厚度处的发热量，所述稀疏缠绕部122的长度根据所述加热装置1所需发热量设置，若干所述发热丝12沿保温管11的轴向摆放并绕保温管11的内壁均匀分布。
在所述保温管11中成型有径向贯穿管壁的热电偶孔Ⅰ，所述热电偶孔Ⅰ中穿插有所述电热偶装置。所述热电偶孔在保温管11内部的出口设置占用一根或一根以上的所述发热丝12，或者也可以设置在所述发热丝12之间。前者对所述热电偶装置的温度影响相对较小，后者对所述加热装置1的温度影响较小。
为了便于多个所述加热装置1之间的拼接，所述保温管11的两端管口处分别成型有可相匹配的凸部111和凹部112，当多个所述加热装置1拼接在一起时，通过其所述保温管11之间的所述凸部111和凹部112首尾相接，相互拼合在一起，起到所述加热装置1之间定位以及连接牢固的作用。
如图3-7所示，一种可温度补偿的扩散炉，所述扩散炉2包括固定外壳21、安装在所述固定外壳21内的加热装置1和设置在所述固定外壳21外的与所述加热装置1电连接的接线柱22，所述固定外壳21一般是一体成型的，可由不锈钢材料制成，在所述固定外壳21内首尾拼接安装有若干个加热装置1，因为在所述加热装置1的两端以及相邻两个所述加热装置1之间的保温管11是具有厚度的且没有无法设置所述发热丝12，所以会形成相对冷区，相对冷区即在所述加热装置1的两端以及相邻两个所述加热装置1的温度相对于有设置所述发热丝12的区域温度降低，导致所述扩散炉2内的温度会出现局部不均匀的情况，将在所述加热装置1中所述发热丝12更换成如上述的具有变距的发热丝12，即使用如上所述的加热装置1，即可使得加热装置1的保温管11两端预留厚度的管体能够增加发热量，对扩散炉2两端以及相邻加热装置1之间的相对冷区温度进行补偿，达到使扩散炉2的内部发热均匀的效果。
一般的，在所述固定外壳21的两端安装的所述加热装置1尺寸小于在所述固定外壳21中间部分的所述加热装置1尺寸。
而且所述扩散炉2还包括在所述固定外壳21上用于与所述热电偶装置连接的热电偶孔Ⅱ。
如图8所示，一种变距发热丝的缠绕机，所述缠绕机3包括机架31、架设在所述机架31上的电机、与所述电机连接的三爪卡盘32、架设在所述机架31上的同步器33、设置在所述同步器33上的与所述三爪卡盘32同步转动的同步卡盘34和用于控制所述电机的控制器装置35，所述三爪卡盘32与同步卡盘34同轴对应；所述电机采用步进电机，用于更精准地控制每段螺距的圈数；还包括夹持在所述三爪卡盘32与同步卡盘34之间的缠绕芯棒和缠绕在所述缠绕芯棒上的发热丝12，通过所述控制器装置35控制电机的转速使所述发热丝12成型有两端的密集缠绕部121和中间的稀疏缠绕部122。
一种变距发热丝的缠绕方法，使用上述的一种变距发热丝12的缠绕机3，将缠绕芯棒夹持在所述三爪卡盘32与同步卡盘34之间固定，所述控制器装置35控制所述电机转动，通过所述电机的转速变化，可将缠绕在缠绕芯棒上的发热丝12之间的螺距产生变化，当降低所述电机转速时，所述发热丝12缠绕的螺距变大，当提升所述电机的转速时，所述发热丝12缠绕的螺距变小，在缠绕所述发热丝12的两端时提升电机的转动，在缠绕所述发热丝12的中部时相对慢的转速转动，即得到一种变距发热丝12。
Claims (9)
1.一种用于光伏半导体的加热装置,所述加热装置包括由保温纤维制成的保温管、设置在所述保温管中的若干发热丝和用于检测温度的热电偶装置，其特征在于：若干所述发热丝为变距发热丝，所述发热丝由两端的密集缠绕部和中间的稀疏缠绕部组成，若干所述发热丝沿保温管的轴向摆放并绕保温管的内壁均匀分布。
2.根据权利要求1所述的一种用于光伏半导体的加热装置，其特征在于：在所述保温管中成型有径向贯穿管壁的热电偶孔Ⅰ，所述热电偶孔Ⅰ中穿插有所述电热偶装置。
3.根据权利要求2所述的一种用于光伏半导体的加热装置，其特征在于：所述热电偶孔在保温管内部的出口设置在所述发热丝之间。
4.根据权利要求1所述的一种用于光伏半导体的加热装置，其特征在于：所述保温管的两端管口处分别成型有可相匹配的凸部和凹部。
5.一种可温度补偿的扩散炉，所述扩散炉包括固定外壳、安装在所述固定外壳内的加热装置和设置在所述固定外壳外的与所述加热装置电连接的接线柱，其特征在于：在所述固定外壳内首尾拼接安装有若干个如权利要求1-4任一项所述的加热装置。
6.根据权利要求5所述的一种可温度补偿的扩散炉，其特征在于：在所述固定外壳的两端安装的所述加热装置尺寸小于在所述固定外壳中间部分的所述加热装置尺寸。
7.根据权利要求5所述的一种可温度补偿的扩散炉，其特征在于：所述扩散炉还包括在所述固定外壳上用于与所述热电偶装置连接的热电偶孔Ⅱ。
8.一种变距发热丝的缠绕机，其特征在于：所述缠绕机包括机架、架设在所述机架上的电机、与所述电机连接的三爪卡盘、架设在所述机架上的同步器、设置在所述同步器上的与所述三爪卡盘同步转动的同步卡盘和用于控制所述电机转速的控制器装置；所述三爪卡盘与同步卡盘同轴对应；所述电机采用步进电机；还包括夹持在所述三爪卡盘与同步卡盘之间的缠绕芯棒和缠绕在所述缠绕芯棒上的发热丝，通过所述控制器装置控制电机的转速使所述发热丝成型有两端的密集缠绕部和中间的稀疏缠绕部。
9.一种变距发热丝的缠绕方法，其特征在于：使用权利要求8所述的缠绕机，将所述缠绕芯棒夹持在所述三爪卡盘与同步卡盘之间固定，使用所述控制器装置控制所述电机转动速度，在缠绕所述发热丝的两端时，提升所述电机的转速，在缠绕所述发热丝的中部时，降低所述电机的转速，即可得到一种变距的所述发热丝。
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