CN117080132A - 具有真空功能的在线式热压设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及热压烧结设备技术领域，提供一种具有真空功能的在线式热压设备。该烧结炉系统包括：上料装置，用于将工件从入口处输送上料；预烘工位，用于对工件进行预烘；热压烧结工位，用于对工件进行热压烧结，冷却工位，用于对工件进行冷却；冷却工位和热压烧结工位均包括：真空腔室，真空腔室设有真空抽口和/或进气管路，分别用于对真空腔室进行抽真空和输入还原性气体和/或惰性气体，密封环境内也可以添加还原性介质，防止介质外溢，保证芯片在烧结过程产生的氧化物有效还原；下料装置，用于将工件从出口处输送下料；各个工位作业不冲突，可同时多个工件进行不同工位工序的加工处理，缩短了产品生产周期，提高加工效率。

Description

具有真空功能的在线式热压设备
技术领域
本发明涉及热压烧结设备技术领域，尤其涉及一种具有真空功能的在线式热压设备。
背景技术
现有压力烧结设备大多是开放式或半开放式的结构，多采用人工进行上下料，工件的加热、热压烧结及后续的冷却等工艺流程在同一个腔室内完成，热压烧结时的压力无法监测。
现有技术中的压力烧结炉的存在以下缺点：
（1）炉腔体不是完全封闭的结构，没有防氧化和还原清洗功能，工件烧结时易氧化或掺杂其他杂质，烧结后元器件表面有氧化层，对后期工序的生产有影响，存在隐性质量问题，炉腔内部介质易泄露。
（2）效率低下，需要人工取放治具（含工件），加热、热压烧结及后续的冷却等都在一个腔室完成，工件加工周期太长。
（3）热压烧结的压力无法检测。
发明内容
本发明提供一种具有真空功能的在线式热压设备，旨在解决上述描述的现有技术中的压力烧结炉存在的至少一个技术问题。
本发明提供一种具有真空功能的在线式热压设备，包括：
上料装置，用于将工件从入口处输送上料；
预烘工位，所述预烘工位设于所述上料装置的出口处，用于对工件进行预烘；
热压烧结工位，所述热压烧结工位设于所述预烘工位的出口处，用于对工件进行热压烧结；
冷却工位，所述冷却工位设于所述热压烧结工位的出口处，用于对工件进行冷却；
下料装置，所述下料装置设于所述冷却工位的出口处，用于将工件从出口处输送下料；其中，
所述热压烧结工位包括：
第一真空腔室，所述第一真空腔室设有第一真空抽口和/或第一进气管路，所述第一真空抽口用于对所述第一真空腔室进行抽真空，所述第一进气管路用于向所述第一真空腔室内输入还原性气体和/或惰性气体；
所述冷却工位包括：
第二真空腔室，所述第二真空腔室设有第二真空抽口和/或第二进气管路，所述第二真空抽口用于对所述第二真空腔室进行抽真空，所述第二进气管路用于向所述第二真空腔室内输入还原性气体和/或惰性气体。
根据本发明提供的一种具有真空功能的在线式热压设备，所述热压烧结工位还包括：
压力装置；
压接装置，所述压接装置设置在所述第一真空腔室内，且设置在所述压力装置的中间板上；压接装置含有至少一个热压头；
覆膜装置，所述覆膜装置设置在所述第一真空腔室内，且设置在所述压力装置的中间板上；其中，所述覆膜装置包括：
放卷端和收卷端，薄膜由放卷端引出后，经过所述压接装置的下表面，再进入收卷端。
根据本发明提供的一种具有真空功能的在线式热压设备，所述第一真空腔室包括：
侧板和顶板，所述侧板围设在所述顶板的边缘处，所述顶板与所述压力装置的中间板固定连接，侧板具有垂直方向压缩拉伸功能；
柔性密封圈，所述柔性密封圈设于所述侧板的底端；其中，
当压力装置的中间板向下移动到位后，所述侧板通过所述柔性密封圈与所述压力装置的底板密封连接，以使所述顶板、所述侧板和所述底板形成所述第一真空腔室；
所述压力装置的中间板能够继续向下移动，所述侧板垂直方向压缩，所述压接装置与所述底板上工件接触并加压。
根据本发明提供的一种具有真空功能的在线式热压设备，所述热压烧结工位还包括：压力传感器，所述压力传感器设于所述压力装置上，用于监测所述压力装置的输出压力。
根据本发明提供的一种具有真空功能的在线式热压设备，还包括：
第一搬运机构，所述第一搬运机构靠近所述上料装置和所述预烘工位设置，用于将位于所述上料装置的出口处的工件搬运至所述预烘工位的入口处；
第二搬运机构，所述第二搬运机构靠近所述冷却工位和所述下料装置设置，用于将位于所述冷却工位的出口处的工件搬运至所述下料装置的入口处。
根据本发明提供的一种具有真空功能的在线式热压设备，所述第一搬运机构包括：
第一轨道，所述第一轨道靠近所述上料装置和所述预烘工位设置，且沿所述工件的流转方向设置；
第一移动部，所述第一移动部沿所述第一轨道可移动设置；
第一升降部，所述第一升降部的一端设于所述第一移动部上；
第一旋转部，所述第一旋转部的一端设于所述第一升降部的另一端；
第一搬运杆，所述第一搬运杆设于所述第一旋转部的另一端，用于工件搬运。
根据本发明提供的一种具有真空功能的在线式热压设备，所述第二搬运机构包括：
第二轨道，所述第二轨道靠近所述冷却工位和所述下料装置设置，且沿所述工件的流转方向设置；
第二移动部，所述第二移动部沿所述第二轨道可移动设置；
第二升降部，所述第二升降部的一端设于所述第二移动部上；
第二旋转部，所述第二旋转部的一端设于所述第二升降部的另一端；
第二搬运杆，所述第二搬运杆设于所述第二旋转部的另一端，用于工件搬运。
根据本发明提供的一种具有真空功能的在线式热压设备，所述上料装置包括：
第一驱动电机；
第一滚轮，所述第一驱动电机与所述第一滚轮驱动连接；
第一输送带，所述第一输送带张紧设置在所述第一滚轮上；
第一挡停板，所述第一挡停板设置在所述第一输送带的靠近所述预烘工位的一端。
根据本发明提供的一种具有真空功能的在线式热压设备，所述下料装置包括：
第二驱动电机；
第二滚轮，所述第二驱动电机与所述第二滚轮驱动连接；
第二输送带，所述第二输送带张紧设置在所述第二滚轮上；
第二挡停板，所述第二挡停板设置在所述第二输送带的远离所述冷却工位的一端。
根据本发明提供的一种具有真空功能的在线式热压设备，所述预烘工位包括：
第一腔室，所述第一腔室设有第一进气口；
加热载台，所述加热载台设置于所述第一腔室内；
所述冷却工位包括：
水冷平台，所述水冷平台设置于所述第二真空腔室内。
本发明提供的一种具有真空功能的在线式热压设备，在热压烧结工位和冷却工位分别设置真空腔室，通过在真空腔室设置真空抽口和/或进气管路，可以对真空腔室进行抽真空或置换空气添加其他气氛，密封环境内也可以添加还原性介质，防止介质外溢，保证芯片在烧结过程产生的氧化物有效还原；在冷却过程中，先抽真空，注入还原性气氛从而还原氧化物，之后再进行冷却；并且，本系统是一种在线式热压烧结设备，通过上料装置和下料装置实现自动上下料，且具备治具回流功能，预烘、热压和冷却分工位进行，各个工位作业不冲突，可同时多个工件进行不同工位工序的加工处理，大大缩短了产品生产周期，提高加工效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的具有真空功能的在线式热压设备的结构示意图；
图2是本发明提供的热压烧结工位的；
图3是本发明提供的压接装置、覆膜装置和第一真空腔室的局部结构示意图。
附图标记：
1：上料装置；2：预烘工位；3：热压烧结工位；31：压力装置；32：覆膜装置；33：压接装置；34：第一真空腔室；341：侧板；342：顶板；343：底板；35：加热载体；36：柔性密封圈；4：冷却工位；5：下料装置；6：第一搬运机构；61：第一轨道；62：第一搬运杆；7：第二搬运机构；71：第二轨道；72：第二搬运杆。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图3描述本发明的一种具有真空功能的在线式热压设备。该具有真空功能的在线式热压设备包括：上料装置1、预烘工位2、热压烧结工位3、冷却工位4、下料装置5和搬运机构等。
其中，上料装置1用于将工件从系统入口处输送上料；预烘工位2设于上料装置1的出口处，用于对工件进行预烘；热压烧结工位3设于预烘工位2的出口处，用于对工件进行热压烧结；冷却工位4设于热压烧结工位3的出口处，用于对工件进行冷却；下料装置5设于冷却工位4的出口处，用于将工件从出口处输送下料。
在该具有真空功能的在线式热压设备中，上料装置1、预烘工位2、热压烧结工位3、冷却工位4和下料装置5依次连接形成在线式烧结炉系统。其中，预烘工位2和冷却工位4根据实际加工条件可以设置一个也可以依次设置多个（本实施例中设置了两个预烘工位2和三个冷却工位4），工件沿上述装置和工位的连接顺序进行流转，并在各个工位上进行相应加工流程，并保证在每一个加工工位上均为真空、惰性气氛条件或还原性气氛条件。
进一步地，热压烧结工位3包括：第一真空腔室34，第一真空腔室34设有第一真空抽口和/或第一进气管路，第一真空抽口用于对第一真空腔室34进行抽真空，第一进气管路用于向第一真空腔室34内输入还原性气体和/或惰性气体。在本实施例中，通过利用第一真空抽口和/或第一进气管路对热压烧结工位3的加工条件进行限制，从而保证样品在真空条件、还原性气氛条件或惰性气氛条件下进行热压烧结。
冷却工位4包括：第二真空腔室，第二真空腔室设有第二真空抽口和/或第二进气管路，第二真空抽口用于对第二真空腔室进行抽真空，第二进气管路用于向第二真空腔室内输入还原性气体和/或惰性气体。第二真空腔室的结构与第一真空腔室34相似，不再赘述，在冷却过程中，需要先利用第二真空抽口将第二真空腔室抽真空，达到预定真空度后，然后利用第二进气管路注入还原性气氛，从而还原氧化物，用于热压产品表面清洗，再进行冷却。进一步地，本实施例中串联设置了多个冷却工位4，其中，可以根据实际条件在对应地冷却工位4设置第二真空抽口和/或第二进气管路，例如：在按照工件流转方向的第一个冷却工位上，设置第二真空抽口和第二进气管路，分别用于抽真空、充入还原性气氛和工艺气体；而后面两个冷却工位，可以仅设置第二真空抽口或者第二进气管路。
在预烘工位2、热压烧结工位3和冷却工位4中均设置了主腔室，第一真空腔室34由侧板341和顶板342围设而成，工位的进口和出口分别设置在相对的两个侧板341上，第一真空腔室34的底部敞口能够与主腔室的底板343进行密封连接，从而形成与外部环境隔绝的加工环境。
本发明提供的一种具有真空功能的在线式热压设备，在热压烧结工位3和冷却工位4分别设置真空腔室，通过在真空腔室设置真空抽口和/或进气管路，可以对真空腔室进行抽真空或置换空气添加其他气氛，密封环境内也可以添加还原性介质，防止介质外溢，保证芯片在烧结过程产生的氧化物有效还原；在冷却过程中，先抽真空，注入还原性气氛从而还原氧化物，之后再进行冷却；并且，本系统是一种在线式热压烧结设备，通过上料装置1和下料装置5实现自动上下料，且具备治具回流功能，预烘、热压和冷却分工位进行，各个工位作业不冲突，可同时多个工件进行不同工位工序的加工处理，大大缩短了产品生产周期，提高加工效率。
在本发明的其中一个实施例中，如图2和图3所示，热压烧结工位3还包括：压力装置31、压接装置33和覆膜装置32，其中，压力装置31采用三板四柱式液压机。压接装置33设置在第一真空腔室34内，且设置在压力装置31的中间板上；覆膜装置32设置在第一真空腔室34内，且设置在压力装置31的中间板上；其中，覆膜装置32包括：放卷端和收卷端，薄膜由放卷端引出后，经过压接装置33的下表面，再进入收卷端。在本实施例中，通过压力装置31驱动压接装置33和覆膜装置32下降，压接装置33与工件接触开始加压，压力达到设定值时，保持设定压力，保压达到预设时间后抬起，热压过程中可以添加工艺气体或还原性介质；薄膜从放卷端引出后，经过压接装置33的下表面，再进入收卷端，热压过的薄膜会被收卷端收起，薄膜的作用是保护热压时的芯片表面不被划伤。
在本发明的其中一个实施例中，第一真空腔室34包括：侧板341和顶板342、柔性密封圈36。其中，侧板341围设在顶板342的边缘处，顶板342与压力装置31的中间板固定连接，侧板具有垂直方向压缩拉伸功能，其可以采用伸缩板形式；柔性密封圈36，柔性密封圈36设于侧板341的底端。在本实施例中，第一真空腔室34由侧板341、顶板342、侧板341上的柔性密封圈36以及压力装置31的底板343围设形成，在底板343上设置加热载体35，以对工件进行烧结。具体来说，当压力装置31的中间板向下移动，并带动侧板341、顶板342和柔性密封圈36到位后，侧板341通过柔性密封圈36与压力装置31的底板343密封连接，以使顶板342、侧板341和底板343形成第一真空腔室34；压力装置31的中间板继续向下移动，侧板垂直方向压缩，压接装置33与底板343上工件接触并加压。当压力装置31的中间板向上升起时，侧板341与压力装置31的底板343分离，第一真空腔室34底部敞口打开，可以将工件放置到底板343上的加热载体35上；之后，压力装置31驱动器中间板下降，使得侧板341、顶板342与压力装置31的底板343通过柔性密封圈36形成密封空间，通过第一真空抽口抽真空到预设真空值，也可以通过第一进气管路向第一真空腔室34内通入还原性气体或惰性气体等，压力装置31的中间板再下压到一定高度，压接装置33与工件接触开始加压，压力达到设定值时，保持设定压力，保压达到预设时间后抬起，热压过程中可以添加工艺气体或还原性介质，压接完成后释放真空，随后压力装置31的中间板向上抬起。
在本发明的其中一个实施例中，热压烧结工位3还包括：压力传感器，压力传感器设于压力装置31上，用于监测压力装置31的输出压力。根据压力传感器监测到的压力数值，从而对压力装置31下压的压力进行精确调控。
在本发明的其中一个实施例中，该具有真空功能的在线式热压设备还包括：第一搬运机构6和第二搬运机构7。第一搬运机构6靠近上料装置1和预烘工位2设置，用于将位于上料装置1的出口处的工件搬运至预烘工位2的入口处；第二搬运机构7靠近冷却工位4和下料装置5设置，用于将位于冷却工位4的出口处的工件搬运至下料装置5的入口处。
进一步地，第一搬运机构6包括：第一轨道61、第一移动部、第一升降部、第一旋转部和第一搬运杆62。其中，第一轨道61靠近上料装置1和预烘工位2设置，且沿工件的流转方向设置，其具体沿上料装置、预热工位和热压烧结工位的加工顺序设置；第一移动部沿第一轨道61可移动设置；第一升降部的一端设于第一移动部上；第一旋转部的一端设于第一升降部的另一端；第一搬运杆62设于第一旋转部的另一端，用于工件搬运。具体来说，本实施例中的第一移动部、第一升降部、第一旋转部和第一搬运杆62构成了搬运机械手的结构，其中第一移动部作为机械手的水平移动单元沿第一轨道61移动，第一升降部作为机械手的竖直移动单元，第一旋转部作为机械手的旋转单元，能够驱动第一搬运杆62进行水平、高度和旋转调节，以将工件从上料装置1搬运至预烘工位2上。
同理地，第二搬运机构7包括：第二轨道71、第二移动部、第二升降部、第二旋转部和第二搬运杆72。其中，第二轨道71靠近冷却工位4和下料装置5设置，且沿工件的流转方向设置，其具体沿热压烧结工位、冷却工位和下料装置的加工顺序设置；第二移动部沿第二轨道71可移动设置；第二升降部的一端设于第二移动部上；第二旋转部的一端设于第二升降部的另一端；第二搬运杆72设于第二旋转部的另一端，用于工件搬运。具体来说，本实施例中的第二移动部、第二升降部、第二旋转部和第二搬运杆72构成了搬运机械手的结构，其中第二移动部作为机械手的水平移动单元沿第二轨道71移动，第二升降部作为机械手的竖直移动单元，第二旋转部作为机械手的旋转单元，能够驱动第二搬运杆72进行水平、高度和旋转调节，以将工件从冷却工位4搬运至下料装置5上。
在本发明的其中一个实施例中，上料装置1包括：第一驱动电机、第一滚轮、第一输送带和第一挡停板。第一驱动电机与第一滚轮驱动连接；第一输送带张紧设置在第一滚轮上；第一挡停板设置在第一输送带的靠近预烘工位2的一端。在本实施例中，通过第一驱动电机带动第一滚轮转动，从而带动第一输送带运动，从而输送工件，当工件输送至第一输送带的末端（也即上料装置1的出口处）时，可通过第一挡停板限制工件的移动。
在本发明的其中一个实施例中，下料装置5包括：第二驱动电机、第二滚轮、第二输送带和第二挡停板。第二驱动电机与第二滚轮驱动连接；第二输送带张紧设置在第二滚轮上；第二挡停板设置在第二输送带的远离冷却工位4的一端。在本实施例中，通过第二驱动电机带动第二滚轮转动，从而带动第二输送带运动，从而输送工件；当工件输送至第二输送带的末端（也即下料装置5的出口处）时，可通过第二挡停板限制工件的移动。
在本发明的其中一个实施例中，预烘工位2包括：第一腔室和加热载台。其中，第一腔室设有第一进气口；加热载台设置于第一腔室内。冷却工位4包括：水冷平台。其中，水冷平台设置于第二真空腔室内。在本实施例中，第一腔室可采用上述的第一真空腔室34的形式，并通过第一进气口向第一腔室添加工艺气体。具体来说，第一腔室和第二真空腔室属于长方体容器，容器的上下和前后四个面全部封闭，左右侧板上留有出、入口用来工件的进出；在加热载台和水冷平台上设有定位销轴，以保证放置工件或治具时可以精准定位。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种具有真空功能的在线式热压设备，其特征在于，包括：
上料装置，用于将工件从入口处输送上料；
预烘工位，所述预烘工位设于所述上料装置的出口处，用于对工件进行预烘；
热压烧结工位，所述热压烧结工位设于所述预烘工位的出口处，用于对工件进行热压烧结；
冷却工位，所述冷却工位设于所述热压烧结工位的出口处，用于对工件进行冷却；
下料装置，所述下料装置设于所述冷却工位的出口处，用于将工件从出口处输送下料；其中，
所述热压烧结工位包括：
第一真空腔室，所述第一真空腔室设有第一真空抽口和/或第一进气管路，所述第一真空抽口用于对所述第一真空腔室进行抽真空，所述第一进气管路用于向所述第一真空腔室内输入还原性气体和/或惰性气体；
所述冷却工位包括：
第二真空腔室，所述第二真空腔室设有第二真空抽口和/或第二进气管路，所述第二真空抽口用于对所述第二真空腔室进行抽真空，所述第二进气管路用于向所述第二真空腔室内输入还原性气体和/或惰性气体。
2.根据权利要求1所述的具有真空功能的在线式热压设备，其特征在于，所述热压烧结工位还包括：
压力装置；
压接装置，所述压接装置设置在所述第一真空腔室内，且设置在所述压力装置的中间板上；压接装置含有至少一个热压头；
覆膜装置，所述覆膜装置设置在所述第一真空腔室内，且设置在所述压力装置的中间板上；其中，所述覆膜装置包括：
放卷端和收卷端，薄膜由放卷端引出后，经过所述压接装置的下表面，再进入收卷端。
3.根据权利要求2所述的具有真空功能的在线式热压设备，其特征在于，所述第一真空腔室包括：
侧板和顶板，所述侧板围设在所述顶板的边缘处，所述顶板与所述压力装置的中间板固定连接；侧板具有垂直方向压缩拉伸功能;
柔性密封圈，所述柔性密封圈设于所述侧板的底端；其中，
当压力装置的中间板向下移动到位后，所述侧板通过所述柔性密封圈与所述压力装置的底板密封连接，以使所述顶板、所述侧板和所述底板形成所述第一真空腔室；
所述压力装置的中间板能够继续向下移动，所述侧板垂直方向压缩，所述压接装置与所述底板上工件接触并加压。
4.根据权利要求2或3所述的具有真空功能的在线式热压设备，其特征在于，所述热压烧结工位还包括：压力传感器，所述压力传感器设于所述压力装置上，用于监测所述压力装置的输出压力。
5.根据权利要求1所述的具有真空功能的在线式热压设备，其特征在于，还包括：
第一搬运机构，所述第一搬运机构靠近所述上料装置和所述预烘工位设置，用于将位于所述上料装置的出口处的工件搬运至所述预烘工位的入口处；
第二搬运机构，所述第二搬运机构靠近所述冷却工位和所述下料装置设置，用于将位于所述冷却工位的出口处的工件搬运至所述下料装置的入口处。
6.根据权利要求5所述的具有真空功能的在线式热压设备，其特征在于，所述第一搬运机构包括：
第一轨道，所述第一轨道靠近所述上料装置和所述预烘工位设置，且沿所述工件的流转方向设置；
第一移动部，所述第一移动部沿所述第一轨道可移动设置；
第一升降部，所述第一升降部的一端设于所述第一移动部上；
第一旋转部，所述第一旋转部的一端设于所述第一升降部的另一端；
第一搬运杆，所述第一搬运杆设于所述第一旋转部的另一端，用于工件搬运。
7.根据权利要求5所述的具有真空功能的在线式热压设备，其特征在于，所述第二搬运机构包括：
第二轨道，所述第二轨道靠近所述冷却工位和所述下料装置设置，且沿所述工件的流转方向设置；
第二移动部，所述第二移动部沿所述第二轨道可移动设置；
第二升降部，所述第二升降部的一端设于所述第二移动部上；
第二旋转部，所述第二旋转部的一端设于所述第二升降部的另一端；
第二搬运杆，所述第二搬运杆设于所述第二旋转部的另一端，用于工件搬运。
8.根据权利要求1所述的具有真空功能的在线式热压设备，其特征在于，所述上料装置包括：
第一驱动电机；
第一滚轮，所述第一驱动电机与所述第一滚轮驱动连接；
第一输送带，所述第一输送带张紧设置在所述第一滚轮上；
第一挡停板，所述第一挡停板设置在所述第一输送带的靠近所述预烘工位的一端。
9.根据权利要求1所述的具有真空功能的在线式热压设备，其特征在于，所述下料装置包括：
第二驱动电机；
第二滚轮，所述第二驱动电机与所述第二滚轮驱动连接；
第二输送带，所述第二输送带张紧设置在所述第二滚轮上；
第二挡停板，所述第二挡停板设置在所述第二输送带的远离所述冷却工位的一端。
10.根据权利要求1所述的具有真空功能的在线式热压设备，其特征在于，所述预烘工位包括：
第一腔室，所述第一腔室设有第一进气口；
加热载台，所述加热载台设置于所述第一腔室内；
所述冷却工位包括：
水冷平台，所述水冷平台设置于所述第二真空腔室内。
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