CN208240629U - 一种连续式快速降温退火炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及本实用新型所述一种连续式快速降温退火炉，包括设在机架上的炉管，该炉管左右两端分别设有进口活动门和出口活动门，其特征是：所述炉管其左边段中的外部环设有加热装置，该段炉管内腔相应为恒温区；炉管右边段中的外部环设有冷却装置，该段炉管内腔相应为冷却区，并且恒温区与冷却区之间的炉管内腔相应为缓冷区，该缓冷区中设有隔热活动门；所述炉管进口至恒温区左端之间的炉管内腔相应为预热区，冷却区右端至炉管出口之间的炉管内腔相应为出口区；所述预热区、缓冷区和出口区的炉管上分别设有进气管；所述炉管左右两端部上分别设有排气管及排气阀，所述炉管的恒温区和冷却区中分别设有温度传感器。它具有快速降温，生产效率高等优点。

Description

一种连续式快速降温退火炉

技术领域

本实用新型涉及一种合金退火炉设备，特别是一种连续式快速降温退火炉，主要用于压接式电力半导体芯片生产中的阴极电极的合金退火，也可用于钼片的镀镍合金退火等。

背景技术

电力半导体器件大多是硅基，以半导体硅作为基本材料，通过扩散、氧化、光刻等工艺在特定区域掺杂，形成一定功率的电力半导体器件，由于硅本身不具备可焊性，器件的电极引出是关键工艺。压接式电力半导体芯片的生产过程中，阴极电极的引出是通过在硅片上蒸发一层铝金属，再通过高温在硅铝界面形成硅铝合金，从而达到良好的欧姆接触顺利通过较大电流的目的。由于合金过程中，芯片需要在形成硅铝合金的高温中保持一定的时间，随后降温冷却。但是如果在冷却温度从700度到200度间保持过长时间会影响部分特殊的电力半导体器件的电参数性能，使之性能劣化，严重的致使器件失效，为将这种不良影响降低到最低限度，需要通过技术手段实现快速降温，迅速度过某个高温的降温区段，缩短芯片在某段温度的时间。

传统的合金退火工艺为了避免芯片硅铝合金过程产生不良的氧化反应，一般情况下采用高真空状态退火，原生产过程的退火炉均采用机械真空泵加扩散泵来保持工作腔的高真空状态。采用真空高温退火，每次都要按以下步骤逐步进行：先放气-取件-装件—抽真空—加温—降温，如此循环，且降温时间长，不能连续工作，生产效率低。上述退火炉采用在真空状态中退火，给合金快速降温带来十分不利的影响，真空状态很难达到快速降温的效果，基本是无法在700-200度区间实现每分钟下降二十度的技术要求。因此，使用传统结构的合金退火炉生产，还存在着难以快速降温和生产效率低等问题。

发明内容

本实用新型主要为了解决上述传统结构退火炉存在不能够对芯片硅铝合金快速降温和生产效率低的技术问题，提供一种连续式快速降温退火炉，使生产时对芯片硅铝合金能够快速降温，并且生产效率高。

本实用新型所述一种连续式快速降温退火炉，包括设在机架上的炉管，该炉管左右两端分别设有进口活动门和出口活动门，其特征是：所述炉管其左边段中的外部环设有加热装置，该段炉管内腔相应为恒温区；炉管右边段中的外部环设有冷却装置，该段炉管内腔相应为冷却区，并且恒温区与冷却区之间的炉管内腔相应为缓冷区，该缓冷区中设有隔热活动门；所述炉管进口至恒温区左端之间的炉管内腔相应为预热区，冷却区右端至炉管出口之间的炉管内腔相应为出口区；所述预热区、缓冷区和出口区的炉管上分别设有进气管；所述炉管左右两端部上分别设有排气管及排气阀，所述炉管的恒温区和冷却区中分别设有温度传感器。

进一步，所述冷却装置由环设于炉管外部的冷却水箱，以及进水口、出水口和水阀门组成。

进一步，所述加热装置由环设于炉管外部的保温壳体、电热管和两电极端子组成。

进一步，所述预热区、缓冷区和出口区炉管上的各进气管均设有进气阀门和进气流量计。

本实用新型的工作原理是：在加热开机前，先通过进气管向炉腔内通入设定流量的保护气体氢气，并将炉腔内原有含氧的空气排出，然后在排气管端口点燃流出的氢气，再开加热装置使炉管的恒温区升温到预定温度。随后，将待退火的合金芯片放入承载舟通过炉管预热区预热，然后将承载舟推入恒温区，待恒温区温度回升到预定合金温度，并且保持预定时间，随后推动承载舟通过隔热活动门及缓冷区，再进入冷却区进行快速降温，最后从出口区中推出。这样，下一批合金芯片就可以接着进行工作。不像传统退火炉那样每次退火都要先放气-取件-装件—抽真空—加温—降温，不能连续工作，生产效率低。

本实用新型的有益技术效果是：由于本实用新型可以连续不断地进行工作，并且采用水冷却快速降温，使得生产时要退火的芯片硅铝合金能够快速降温，并且生产效率高。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

附图标注说明：机架1、炉管2、出口活动门21、排气阀22、排气管23、隔热活动门24、进口活动门25、进气管3、进气阀门31、进气流量计32、冷却水箱4、进水口44、出水口42和水阀门（41、43）、保温壳体5、电热管51、电极端子52、温度传感器（6、61）。

一种连续式快速降温退火炉，包括设在机架1上的炉管2，该炉管2左右两端分别设有进口活动门25和出口活动门21，其特征是：所述炉管2其左边段中的外部环设有加热装置，该段炉管内腔成相应为恒温区；炉管2右边段中的外部环设有冷却装置，该段炉管内腔外部环设有冷却区，并且恒温区与冷却区之间的该段炉管内腔外部环设有缓冷区，该缓冷区中设有隔热活动门24；所述炉管2进口至恒温区左端之间的该段炉管内腔外部环设有预热区，冷却区右端至炉管2出口之间的该段炉管内腔外部环设有出口区；所述预热区、缓冷区和出口区的炉管上分别设有进气管3；所述炉管2左右两端部上分别设有排气管23及排气阀22，所述炉管2的恒温区和冷却区中分别设有温度传感器6。

在本实用新型中，所述预热区、缓冷区和出口区炉管上的各进气管均可以设有进气阀门31和进气流量计32。所述冷却装置由环绕炉管2外的冷却水箱4，以及进水口44、出水口42和水阀门（41、43）组成；所述加热装置由环绕炉管2外的保温壳体5、电热管51和两电极端子52组成。所述预热区、缓冷区和出口区炉管上的各进气管均设有进气阀门31和进气流量计32。

本实用新型在开机加热前，先通过四支进气管3向炉管内腔通入设定流量的保护气体氢气，并将炉腔内原有含氧等有害气体排出，再开通加热装置使炉管的恒温区升温到预定温度。随后，将待退火的合金芯片放入承载舟通过炉管预热区预热，再将承载舟推入恒温区，待恒温区温度回升到预定合金温度，并且保持预定时间，随后推动承载舟通过隔热活动门及缓冷区，再进入冷却区进行水冷快速降温，最后从出口区中取出。同时在开机期间，所述炉管两头设有的两排气管23端口点燃火燃烧。这样，下一批合金芯片就还可以马上接着进行工作，不像传统退火炉那样每次退火都要先放气-取件-装件—抽真空—加温—降温，不能连续工作而导致生产效率低。

本实用新型通过用氢气氛围退火替代传统退火炉真空状态退火，并且通过炉管2左右两端部上设有的排气管23点燃排气，使得炉管2内腔中的氢气不断流出带去大量热能。而且在炉管内腔右段设置缓冷区和一个水冷冷却区，冷却效果能达到每分钟下降20℃。达到了快速冷却的目的。

本实用新型炉管内腔整个为开放式左右贯通，合金退火可以在炉管内腔中移动连续工作，生产效率高。而在工作腔中通入氢气可以防止芯片氧化，使器件在氢原子保护的氛围下进行高温合金退火。在恒温区和冷却区之间设置的隔热活动门，可减少恒温区的热量散发，以保持恒温区温度的稳定性，和节约能源消耗。推动承载舟向右移动时，隔热活动门可以被掀动向右打开，承载舟经过后隔热活动门靠自重可回到悬挂隔离状态关闭。

本实用新型中的炉管和冷却水管均可由耐高温不锈钢材料做成。冷却用水可使用经过软化的清水，机架可以由碳钢制成。冷却水管上还可以加设断水报警装置。

本实用新型可以连续不断地进行工作，并且采用水冷却快速降温，使得生产时要退火的芯片硅铝合金能够快速降温，并且生产效率大大提高。在炉管2的恒温区和冷却中分别设有的温度传感器6可由传统热电偶和温度表组成，热电偶插在恒温区和冷却区中，并相应连接于炉管外的温度计，对恒温区和冷却区进行实时监测。

应该理解到的是：上述实施例只是对本实用新型的说明，任何不超出本实用新型实质精神范围内的发明创造，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种连续式快速降温退火炉，包括设在机架上的炉管，该炉管左右两端分别设有进口活动门和出口活动门，其特征是：所述炉管其左边段中的外部环设有加热装置，该段炉管内腔相应为恒温区；炉管右边段中的外部环设有冷却装置，该段炉管内腔相应为冷却区，并且恒温区与冷却区之间的炉管内腔相应为缓冷区，该缓冷区中设有隔热活动门；所述炉管进口至恒温区左端之间的炉管内腔相应为预热区，冷却区右端至炉管出口之间的炉管内腔相应为出口区；所述预热区、缓冷区和出口区的炉管上分别设有进气管；所述炉管左右两端部上分别设有排气管及排气阀，所述炉管的恒温区和冷却区中分别设有温度传感器。

2.根据权利要求1所述一种连续式快速降温退火炉，其特征是：所述冷却装置由环设于炉管外部的冷却水箱，以及进水口、出水口和水阀门组成。

3.根据权利要求1或2所述一种连续式快速降温退火炉，其特征是：所述加热装置由环设于炉管外部的保温壳体、电热管和两电极端子组成。

4.根据权利要求1或2所述一种连续式快速降温退火炉，其特征是：所述预热区、缓冷区和出口区炉管上的各进气管均设有进气阀门和进气流量计。

5.根据权利要求3所述一种连续式快速降温退火炉，其特征是：所述预热区、缓冷区和出口区炉管上的各进气管均设有进气阀门和进气流量计。