CN210718597U - 真空无氧固化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种真空无氧固化炉，包括有炉体、炉门、炉膛、控制器、真空系统、风冷降温系统、温度控制系统、过风通道、多个进风口、出风口、托板、测温元件、加热器、触摸屏、蜂鸣器和指示灯；真空系统包括有真空泵、充气泵、真空度检测元件、氧含量分析仪和电磁阀；风冷降温系统包括有空气放大器；温度控制系统包括有温控仪。本实用新型结构简单，成本低，实现了固化炉的自动化控制，避免了出现超温、炉膛变形、加热不均、气氛不足等问题，保证了固化炉的正常工作和工作效率。

Description

真空无氧固化炉

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体是一种真空无氧固化炉。

背景技术

在电子半导体产品生产领域，固化炉是常见的生产加工设备之一。现有用于半导体圆片PR胶、排胶固化的固化炉，存在以下比较突出的问题：

1、固化炉的工作温度需要保持在400℃-450℃，使用过程中一旦出现超温的现象，一方面会损坏其内的工件，从而影响到产品质量，产生次品，甚至是废品；另一方面会损坏炉膛，导致炉膛发生变形，从而引发安全隐患，影响到固化炉的正常工作。

2、现有的固化炉一般在其内部炉膛外壁的四周采用多点布置的方式来安装加热管，使得炉膛内部能够均匀受热，以达到均匀加热的目的；但是这种多点布置加热管的方式使得炉膛内部温升较慢，从而影响到固化炉的工作效率。

3、固化炉在正常运行时首先需要对其内部炉膛进行抽真空处理，使得炉膛内部成为“真空”，以营造无氧的气氛；然而，这里“真空”并不是绝对真空，需要保证炉膛的内部压力维持在一个合理的范围内，因此，需要在抽真空后需要回填非氧气的气体，一般为氮气，这就需要设计合理的真空系统。

4、固化炉在结束工作后，需要进行降温，而现有的固化炉要么没有配备有效的降温措施，要么采用水冷降温方式，但结构相对复杂，成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种真空无氧固化炉，结构简单，成本低，来实现固化炉的自动化控制，以避免出现超温、炉膛变形、加热不均、气氛不足等问题，以保证固化炉的正常工作和工作效率。

本实用新型的技术方案如下：

一种真空无氧固化炉，包括有炉体、炉门、炉膛、控制器、真空系统、风冷降温系统和温度控制系统，其特征在于：所述的炉膛设置于所述炉体内，且炉膛的上、下侧和后侧与所述炉体的内壁之间均具有间隙并形成过风通道，所述炉体的上、下侧均设有与所述过风通道相通的多个进风口，炉体的后侧设有出风口；

所述炉膛的内部分别安装有托板和测温元件，炉膛的外部安装有环绕在其四周的加热器，炉膛的一侧分别设有抽真空接口、充气接口、真空度检测接口和氧含量检测接口；

所述的真空系统包括有真空泵、充气泵、真空度检测元件和氧含量分析仪，所述的真空泵和充气泵通过管路分别对应与所述抽真空接口和充气接口相连接，所述充气泵与所述充气接口相连接的管路上安装有电磁阀，所述的真空度检测元件与所述真空度检测接口相连接，其探头延伸到所述炉膛的内部，所述氧含量分析仪的探头与所述氧含量检测接口相连接；所述的控制器一方面分别与所述真空度检测元件和氧含量分析仪相连接，另一方面与所述电磁阀相连接，并分别通过第一、二固态继电器对应与所述真空泵和充气泵相连接；

所述的风冷降温系统包括有与所述出风口相连接的空气放大器，所述的控制器通过第三固态继电器与所述空气放大器相连接；

所述的温度控制系统包括有与所述控制器相连接的温控仪，所述的温控仪一方面与所述测温元件相连接，另一方面通过第四固态继电器与所述加热器相连接；

所述炉体的一侧安装有操作面板，所述的操作面板上分别安装有触摸屏、蜂鸣器和指示灯，所述的触摸屏与所述控制器相连接，所述温控仪的报警信号输出端分别与所述的蜂鸣器和指示灯相连接。

所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述的炉体由材质均为SUS310S不锈钢的主体框架和挂板采用镜面焊接方式组装焊接而成。

所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述炉体的前侧设有开口，所述的炉门通过铰链与所述开口的一侧边沿相连，所述开口的另一侧边沿安装有用于锁紧所述炉门的门锁，所述炉门内侧的四周安装有硅橡胶密封圈。

所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述的炉膛和加热器均为前侧敞口、后侧封闭的筒形结构，所述炉膛的材质为SUS316S不锈钢。

所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述炉门的内侧和所述炉膛外部的四周均安装有用于保温隔热的陶瓷纤维板。

所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述的控制器采用PLC。

所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述的测温元件采用镍铬-镍硅热电偶，所述的真空度检测元件采用电阻真空计。

所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述的充气泵与所述充气接口之间的连接管路上分别安装有调速阀和压力表。

所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述的操作面板上分别安装有“电源”按钮、“急停”按钮和“消音”按钮，所述的“消音”按钮连接在所述温控仪的报警信号输出端与所述蜂鸣器之间。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型所采用的温度控制系统，其控温精度可达±1℃，一旦出现超温的现象，自动切断加热器的供电回路，并发出声光报警信号，一方面不会损坏其内的工件，从而保证了产品质量；另一方面不会损坏炉膛，杜绝了炉膛发生变形，避免了安全隐患，从而保证了固化炉的正常工作。

2、本实用新型所采用的加热器呈环形围绕在炉膛外部四周的筒形结构，在能够对炉膛进行均匀加热的前提下，有效提高了炉膛内部的温升效率，最大温升速率≤8℃/min，且使得炉膛内部的温度均匀度≤2％MFS，从而保证了固化炉的工作效率。

3、本实用新型所采用的真空系统，首先对炉膛进行抽真空处理，在炉膛内部真空度达标后，向炉膛内充入氮气(20L/min)进行回填、置换，在炉膛内部氧含量达标后，调节氮气的充入量，进行小流量氮气(4L/min)的维持，在保证炉膛的内部压力维持在一个合理范围内的前提下，能够营造出可靠的无氧环境。

4、本实用新型所采用的风冷降温系统，降温速率400℃-80℃，≤2.5h，能够快速高效的对固化炉的内部进行降温，降温效果明显，且结构简单，成本低。

附图说明

图1为本实用新型结构主视图。

图2为本实用新型结构侧视图。

图3为本实用新型外部立体结构示意图。

图4为本实用新型中炉膛的结构示意图。

图5为本实用新型中加热器的立体结构示意图。

图6为本实用新型中风冷降温系统的结构示意图。

图7为本实用新型电气控制原理图。

具体实施方式

参见附图，一种真空无氧固化炉，包括有炉体1、炉门2、炉膛3、PLC4、真空系统、风冷降温系统和温度控制系统，炉膛3设置于炉体1内，且炉膛3的上、下侧和后侧与炉体1的内壁之间均具有间隙并形成过风通道5，炉体1的上、下侧均设有与过风通道5相通的多个进风口6，炉体1的后侧设有出风口7；

炉膛3的内部分别安装有托板8和镍铬-镍硅热电偶9，炉膛3的外部安装有环绕在其四周的加热器10，炉膛3的一侧分别设有抽真空接口29、充气接口30、真空度检测接口31和氧含量检测接口32；

真空系统包括有真空泵11、充气泵12、电阻真空计13和氧含量分析仪14，真空泵11和充气泵12通过管路分别对应与抽真空接口29和充气接口30相连接，充气泵12与充气接口30相连接的管路上安装有电磁阀34，电阻真空计13与真空度检测接口31相连接，其探头延伸到炉膛3的内部，氧含量分析仪14的探头与氧含量检测接口32相连接；PLC4一方面分别与电阻真空计13和氧含量分析仪14相连接，另一方面与电磁阀34相连接，并分别通过第一、二固态继电器15、16对应与真空泵11和充气泵12相连接；

风冷降温系统包括有与出风口7相连接的空气放大器17，PLC4通过第三固态继电器33与空气放大器17相连接；

温度控制系统包括有与PLC4相连接的温控仪18，温控仪18一方面与镍铬-镍硅热电偶9相连接，另一方面通过第四固态继电器19与加热器10相连接；

炉体1的一侧安装有操作面板20，操作面板20上分别安装有触摸屏21、蜂鸣器22和指示灯23，触摸屏21与PLC4相连接，温控仪18的报警信号输出端分别与蜂鸣器22和指示灯23相连接。

本实用新型中，炉体1由材质均为SUS310S不锈钢的主体框架和挂板采用镜面焊接方式组装焊接而成，具有结构牢固、不易变形、重量较轻等特点。

炉体1的前侧设有开口，炉门2通过铰链24与开口的一侧边沿相连，开口的另一侧边沿安装有用于锁紧炉门2的门锁25，炉门2内侧的四周安装有硅橡胶密封圈，能够起到很好的密封作用。

炉膛3和加热器10均为前侧敞口、后侧封闭的筒形结构，炉膛的材质为SUS316S不锈钢。

炉门2的内侧和炉膛3外部的四周均安装有用于保温隔热的陶瓷纤维板，具有很好的保温隔热作用。

充气泵11与充气接口之间的连接管路上分别安装有调速阀和压力表，通过调节调速阀可调节当前通入炉膛3内的气体流量。

操作面板20上分别安装有“电源”按钮26、“急停”按钮27和“消音”按钮28，“消音”按钮28连接在温控仪18的报警信号输出端与蜂鸣器22之间。

以下结合附图对本实用新型作进一步的说明：

开启炉门2，将工件放置到炉膛3内的托板8上，可按照实际使用需要，在托板8上划分多个用于放置工件的区域，也可在托板8上设置用于放置工件的支架，然后关上炉门2并通过门锁25锁紧。

PLC4输出电平信号至第一固态继电器15，使得第一固态继电器15闭合，此时真空泵11得电开始工作，对炉膛3进行抽真空处理，电阻真空计13实时检测炉膛3内的真空度数值，并将其反馈至PLC4；当炉膛3内真空度达标后，PLC4分别向第一固态继电器15和第二固态继电器16分别输出二个不同的电平信号，使得第一固态继电器15断开，第二固态继电器16闭合，真空泵11断电停止工作，充气泵12得电开始工作，向炉膛3内充入氮气(20L/min)，进行回填、置换；在上述过程中，氧含量分析仪14实时检测炉膛3内的氧含量数值，并将其反馈至PLC4；在炉膛3内氧含量达标后，PLC4调节电磁阀34的开度大小，进而调节氮气的充入量，进行小流量氮气(4L/min)的维持，在保证炉膛3的内部压力维持在一个合理范围内的前提下，营造出可靠的无氧环境。

温控仪18输出电平信号至第四固态继电器19，使得第四固态继电器19闭合，此时加热器10得电开始工作，由于加热器10呈环形围绕在炉膛3外部四周的筒形结构，在能够对炉膛3进行均匀加热的前提下，有效提高了炉膛3内部的温升效率，最大温升速率≤8℃/min，且使得炉膛3内部的温度均匀度≤2％MFS；镍铬-镍硅热电偶9实时检测炉膛3内的温度数值，并将其反馈至PLC4；当炉膛3内的温度超过设定的温度值上限，即出现超温的现象时，PLC4向第四固态继电器19输出电平信号，使得第四固态继电器19断开，加热器10断电停止工作，即自动切断加热器的供电回路，同时输出电平信号至蜂鸣器22和指示灯23，发出声光报警信号，提示操作人员进行干预或维护。

整个固化炉在结束工作后，PLC4输出电平信号至第三固态继电器33，使得第三固态继电器33闭合，此时空气放大器17得电开始工作，对炉膛3进行风冷降温处理，具体过程为：在空气放大器17的强制抽排作用下，外部空气不断的经炉体1上、下侧多个进风口6进入过风通道5，不断的对炉膛3的外壁进行吹扫、降温，降温速率400℃-80℃，≤2.5h。

炉膛3通过安装在其外部四周的陶瓷纤维板进行保温隔热，外部引出线全部采用窑炉和真空设备专用的密封材料密封。

真空系统的所有管道的连接方式均采用的是真空设备专用的快卸式接头，方便拆卸，密封性能好。

温度控制系统采用DCS集散控制系统，上位为触摸屏21，下位为PLC4。两种控制相互独立但相互间可通信，增加了设备运行的可操作性。温控仪18具有自整定功能、偏差报警、P.I.D.参数设置和锁定、高温上限报警等多项报警保护等功能。温控仪18将实测的温度和设定温度进行比较、处理，输出电平信号至第四固态继电器19，控制第四固态继电器19的通断，从而控制加热器10的通电和断电，以达到控温的目的，实现了平衡加热，并减少了对电网和周边设备的干扰，延长了控制器件的寿命。温控仪18同时通过PLC4将实测的温度输送至触摸屏21进行显示，实现温度的跟踪、监控。

触摸屏21实现了数据采集、记录、状态分析、参数调节和曲线记忆等功能，并可实现温度控制等的统一管理。

操作人员可根据设计要求，通过触摸屏21合理的设置固化炉的工作温度(包括上限值)、真空度达标值、氧含量达标值、工作周期(工作时间)以及风冷降温处理的时间等。

触摸屏21可主要实现如下功能：

(1)、温度采集与记录：便于质量管理和固化状况追踪；

(2)、曲线存储与自动调出：客户可针对不同产品，设定多种使用曲线，并可随时调出使用；

(3)、参数调整：包括温度、控制参数等下位机(PLC)可调参数，均可在上位机(触摸屏)实现控制。

本实用新型的温度控制系统还具有如下特点：

(1)、功能齐全：本实用新型对工作过程中的超温等故障均发出报警信号，并自动完成保护动作。操作人员可以通过声音报警和信号灯指示工作状态二种形式来确定报警的内容。

(2)、操作简单：直接在触摸屏操作界面完成设定功能后，以后的工作自动完成。

(3)、全触摸屏操作监视，工作状态一目了然。

本实用新型采用声光联合报警方式，当温度超过设定值时，指示灯23点亮，同时蜂鸣器22发出警报声，维护人员可按下“消音”按钮28来暂时消除报警声，只有完全排除故障后，蜂鸣器22才会自动关闭。

各按钮的具体说明如下：

“电源”按钮26：设备上电或断电。

“急停”按钮27：断开设备上所有电器。

“消音”按钮28：关闭设备蜂鸣器的声音。

以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方案进行描述，并非对本实用新型的保护范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种真空无氧固化炉，包括有炉体、炉门、炉膛、控制器、真空系统、风冷降温系统和温度控制系统，其特征在于：所述的炉膛设置于所述炉体内，且炉膛的上、下侧和后侧与所述炉体的内壁之间均具有间隙并形成过风通道，所述炉体的上、下侧均设有与所述过风通道相通的多个进风口，炉体的后侧设有出风口；

所述炉膛的内部分别安装有托板和测温元件，炉膛的外部安装有环绕在其四周的加热器，炉膛的一侧分别设有抽真空接口、充气接口、真空度检测接口和氧含量检测接口；

所述的真空系统包括有真空泵、充气泵、真空度检测元件和氧含量分析仪，所述的真空泵和充气泵通过管路分别对应与所述抽真空接口和充气接口相连接，所述充气泵与所述充气接口相连接的管路上安装有电磁阀，所述的真空度检测元件与所述真空度检测接口相连接，其探头延伸到所述炉膛的内部，所述氧含量分析仪的探头与所述氧含量检测接口相连接；所述的控制器一方面分别与所述真空度检测元件和氧含量分析仪相连接，另一方面与所述电磁阀相连接，并分别通过第一、二固态继电器对应与所述真空泵和充气泵相连接；

所述的风冷降温系统包括有与所述出风口相连接的空气放大器，所述的控制器通过第三固态继电器与所述空气放大器相连接；

所述的温度控制系统包括有与所述控制器相连接的温控仪，所述的温控仪一方面与所述测温元件相连接，另一方面通过第四固态继电器与所述加热器相连接；

所述炉体的一侧安装有操作面板，所述的操作面板上分别安装有触摸屏、蜂鸣器和指示灯，所述的触摸屏与所述控制器相连接，所述温控仪的报警信号输出端分别与所述的蜂鸣器和指示灯相连接。

2.根据权利要求1所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述的炉体由材质均为SUS310S不锈钢的主体框架和挂板采用镜面焊接方式组装焊接而成。

3.根据权利要求1所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述炉体的前侧设有开口，所述的炉门通过铰链与所述开口的一侧边沿相连，所述开口的另一侧边沿安装有用于锁紧所述炉门的门锁，所述炉门内侧的四周安装有硅橡胶密封圈。

4.根据权利要求1所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述的炉膛和加热器均为前侧敞口、后侧封闭的筒形结构，所述炉膛的材质为SUS316S不锈钢。

5.根据权利要求1所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述炉门的内侧和所述炉膛外部的四周均安装有用于保温隔热的陶瓷纤维板。

6.根据权利要求1所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述的控制器采用PLC。

7.根据权利要求1所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述的测温元件采用镍铬-镍硅热电偶，所述的真空度检测元件采用电阻真空计。

8.根据权利要求1所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述的充气泵与所述充气接口之间的连接管路上分别安装有调速阀和压力表。

9.根据权利要求1所述的真空无氧固化炉，其特征在于：所述的操作面板上分别安装有“电源”按钮、“急停”按钮和“消音”按钮，所述的“消音”按钮连接在所述温控仪的报警信号输出端与所述蜂鸣器之间。

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