CN218647887U - 一种真空吸附的加热退火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种真空吸附的加热退火装置，包括：加热平台，具有沿周向布置的密封圈，密封圈凸出加热平台的表面并用于支撑基板，基板在加热平台上的竖直投影能够完全遮挡密封圈；真空吸附组件，设置在加热平台上，密封圈饶设在真空吸附组件外侧，真空吸附组件吸附基板时密封圈受压与加热平台平齐。通过真空吸附基板，以使基板靠近加热平台，使基板挤压密封圈，密封圈受压变形，直至基板与加热平台紧密接触，由于密封圈的密封作用，可使加热平台与基板之间密封连接，避免了密封不严，真空吸盘组件吸附时吸附效果不稳定的问题，从而形成良好的热传导，并且受热均匀，避免因接触不良导致受热不均从而产生的翘曲应变和裂片的问题。

Description

一种真空吸附的加热退火装置

技术领域

本实用新型涉及退火工艺技术领域，特别涉及一种真空吸附的加热退火装置。

背景技术

太阳能薄膜电池：太阳能薄膜电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电器件。

在太阳能薄膜电池生产中需要使用大面积的玻璃基板，而大面积的玻璃基板在加工过程中，为了保证其质量，进一步保证发电设备的使用寿命，需要对大面积的玻璃基板及其上的膜层进行退火工艺，以提高膜层结晶质量。具体的，大面积的玻璃基板加热退火工艺应用广泛，例如：在钙钛矿领域中，在玻璃基板上涂布大面积钙钛矿薄膜，然后对其进行100～150℃退火，完成薄膜结晶；在光刻领域，在玻璃基板上涂布光刻胶后，需要对其进行热退火，蒸发多余的溶剂，等等。

目前，现有的退火工艺通常采用加热板对大面积的玻璃基板进行加热，以完成退火。

具体的，将大面积的玻璃基板通过真空吸附的方式吸附在加热板上，具体的，在加热板上设置多个抽气孔，基板放置在加热板上，通过抽真空的方式将基板吸附在台面上，加热板与基板接触以热传导的方式进行传热，完成加热过程。

但是，采用上述加热方式会存在以下问题：

一、局部温差：由于基板和加热板属于硬接触，两者之间局部会有缝隙，无法完全密封，导致基板无法完全贴合台面，使得局部无法以热传导方式传热，导致局部温度较低产生温差，继而导致高裂片率；

二、结晶质量差：温度对钙钛矿结晶过程非常重要，局部温度不均匀会导致结晶质量不一致；尤其是大量分布在加热板表面的抽气孔，孔位置和其它区域会产生较大温差，导致膜层结晶质量较差，无法精细控制成膜。

三、初始温差大：刚放到加热台上时，因尚未开启吸附，基板和台面之间贴附不良，有部分区域接触，而另一些区域未接触，会在极短时间内产生很大的温差，导致裂片。

因此，如何缓解温差，以保证基板加热退火效果，是本技术领域人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种真空吸附的加热退火装置，保证基板受热均匀，以保证基板的退火效果。同时在真空吸附前密封圈对基板起到支撑作用，避免吸附前基板和加热平台接触而产生温差。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种真空吸附的加热退火装置，用于对基板加热退火，包括：

加热平台，所述加热平台上具有沿周向布置的密封圈，所述密封圈凸出所述加热平台的表面并用于支撑所述基板，且所述基板在所述加热平台上的竖直投影能够完全遮挡所述密封圈；

真空吸附组件，所述真空吸附组件设置在所述加热平台上，并且所述密封圈饶设在所述真空吸附组件外侧，且所述真空吸附组件吸附所述基板时所述密封圈受压与所述加热平台平齐。

优选的，上述的真空吸附的加热退火装置中，所述密封圈的形状与所述基板的边缘轮廓相同。

优选的，上述的真空吸附的加热退火装置中，所述加热平台上具有密封槽，所述密封圈限位卡设或粘接在所述密封槽内；

且所述密封圈安装在所述密封槽内突出所述加热平台的高度h和所述密封圈的直径D的关系为：

10％D≤h≤50％D。

优选的，上述的真空吸附的加热退火装置中，所述真空吸附组件包括：

用于吸附所述基板的吸附通道，所述吸附通道贯穿所述加热平台；

真空泵，所述真空泵与所述吸附通道连通。

优选的，上述的真空吸附的加热退火装置中，所述吸附通道包括：

刻蚀在所述加热平台上的排气槽；

与所述排气槽连通的抽气孔，所述抽气孔开设在所述加热平台上，并能够与所述真空泵密封连通，所述抽气孔的直径小于所述排气槽的直径。

优选的，上述的真空吸附的加热退火装置中，所述真空吸附组件还包括：

控制所述吸附通道的通断的电磁阀；

控制组件，所述控制组件与所述电磁阀信号连接。

优选的，上述的真空吸附的加热退火装置中，所述吸附通道为多个，并沿所述密封圈的周向均匀布置，且所有的所述吸附通道均与所述真空泵连通。

优选的，上述的真空吸附的加热退火装置中，还包括用于获取所述加热平台温度的温度检测装置，并且所述温度检测装置与所述控制组件信号连接，当所述温度检测装置检测到温度高于预设温度时，所述控制组件控制所述电磁阀导通，所述控制组件控制所述加热平台的加热温度。

优选的，上述的真空吸附的加热退火装置中，所述加热平台为铝合金板或不锈钢板。

本实用新型提供了一种真空吸附的加热退火装置，通过真空吸附基板，以使基板靠近加热平台，使基板挤压密封圈，密封圈受压变形，直至基板与加热平台紧密接触，并且由于密封圈的密封作用，可使加热平台与基板之间密封连接，避免了密封不严，真空吸附组件吸附时吸附效果不稳定的问题，从而形成良好的热传导，并且受热均匀，避免了因受热不均而产生的翘曲应变和接触不良的问题。

同时在真空吸附前密封圈对基板起到支撑作用，隔开基板和加热平台，避免吸附前基板和加热平台接触而产生温差。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例中公开的真空吸附的加热退火装置的主视图；

图2为本实用新型实施例中公开的真空吸附的加热退火装置未抽真空前的侧视图；

图3为本实用新型实施例中公开的均真空吸附的加热退火装置未抽真空后的侧视图；

图4为实用新型实施例中公开的均匀的加热退火装置的加热平台与第一密封圈的主视剖视图；

其中，

1为加热平台、11为密封圈；

2为连通通道、21为排气槽、22为抽气孔；

3为基板。

具体实施方式

本实用新型公开了一种真空吸附的加热退火装置，保证基板受热均匀，以保证基板的退火效果。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

如图1和图2所示，本实用新型公开了一种真空吸附的加热退火装置，用于对基板3进行加热退火，其具体包括：加热平台1和真空吸附组件。其中，加热平台1具有沿周向布置的密封圈11，密封圈11凸出加热平台1的表面并用于支撑基板3，且基板3在加热平台1上的竖直投影能够完全遮挡密封圈11。具体的，上述的密封圈11为闭合的环状件，并且密封圈11在受压时能够发生形变，安装时，将密封圈11固定在加热平台上。而上述的真空吸附组件设置在加热平台1上，并且密封圈11饶设在真空吸附组件外侧，且真空吸附组件吸附基板3时密封圈11受压与加热平台1平齐。

需要限定的是，基板3在加热平台1上的竖直投影能够完全遮挡密封圈11，如此，可保证密封圈11完全与基板3贴合，保证了基板3、加热平台1和密封圈11之间形成的加热空间为密封空间。

使用时，将待处理的基板3放置在密封圈11上，并保证密封圈11完全与基板3贴合，使得基板3、加热平台1和密封圈11之间形成的密封的加热空间；然后，通过真空吸附组件吸附基板3，使基板3不断向加热平台1靠近，在此过程中密封圈11受压变形，直至密封圈11支撑的基板3完全与加热平台1贴合，启动加热平台1进行加热。

本申请中通过真空吸附基板3，以使基板3靠近加热平台1，使基板3挤压密封圈11，密封圈11受压变形，直至基板3与加热平台1紧密接触，并且由于密封圈11的密封作用，可使加热平台1与基板3之间密封连接，避免了密封不严，真空吸附组件吸附时吸附效果不稳定的问题，从而形成良好的热传导，并且受热均匀，避免了因受热不均而产生的翘曲应变和接触不良的问题。

在具体实施例中，上述的密封圈11的形状和基板3的边缘轮廓相同，如图1所示，可将密封圈11设置为矩形环，相应的，基板3为矩形板。通过上述设置，可便于基板3与密封圈11的接触并保证基板3周向受力，防止基板3在受压时发生倾斜。在实际中，当基板3为圆盘时，也可将密封圈11设置为圆环。本领域技术人员可以理解的是，对于密封圈11的形状和基板3的边缘轮廓形状可根据不同的需要设置，且均在保护范围内。

如图2-图4所示，上述的加热平台1上设置有密封槽，装配时，上述的密封圈11限位卡接或粘接在密封槽内。本领域技术人员可以理解的是，对于密封圈11的装配方式可根据不同的需要设置，只需要保证在受基板3挤压时，密封圈11能够发生挤压变形即可。

在实际中，由于密封圈11装配在密封槽内，因此，可通过限定密封槽的形状来限定密封圈11的形状，即可将密封槽设置为矩形环形槽，则通过密封槽的限位作用，可使柔性的密封圈11卡入密封槽内，并同时限定了密封圈11的形状。

参见图2-图4内容，上述的密封槽为弧形槽，并且密封圈11的横截面为圆形，具体的，密封圈11通过密封槽的槽口限位卡接在密封槽内。此处公开了一种密封槽与密封圈11装配的方式，在实际中，为了对密封圈11的形变提供余量，可将密封槽的弧形槽设置为椭圆弧槽，并且椭圆弧的长径略大于密封圈11的直径。对于密封槽的具体尺寸和形状可根据密封圈11的形变和位于密封圈11内部的大小设置。

使用过程中，加压时，若密封圈11凸出加热平台1的高度太大，则无法完全形变，导致基板3和加热平台1之间无法良好接触；若密封圈11凸出加热平台1的高度太小，则无法形成良好的密封效果。故特定对密封圈11的尺寸进行限定，要求凸出加热平台1的高度h和密封圈11直径D之间的关系：10％D≤h≤50％D，结合图4内容。

结合上述内容，本申请中公开的加热平台1可为铝合金板、不锈钢板或微晶玻璃加热板，采用微晶玻璃加热板，可保证表面的温度均匀，且加热效率高。

对于加热平台的加热方式可根据不同的需要设置。

进一步的实施例中，上述的真空吸附组件包括吸附通道2和真空泵(图中未示出)。其中，吸附通道2贯穿加热平台1，真空泵通过吸附通道2实现对加热空间进行抽真空和释压。在实际中，也可通过设置吸盘结构，即通过对吸盘结构进行抽真空和释压而实现对基板3的吸附。

工作时，可通过启动真空泵抽取加热空间处的空气，使得加热空间处于真空状态，并通过吸附通道2吸附住基板3。对于加热空间内的压力情况可根据不同的需要设置，当密封圈11所需的挤压力大时，则需要加热空间处为真空状态；而当密封圈11所需的挤压力不大时，则可根据情况减小加热空间处的压力即可。

在上述技术方案的基础上，本申请中的真空吸附组件还包括电磁阀和控制组件。其中，电磁阀用于控制吸附通道2的通断，而上述的控制组件与电磁阀信号连接，用于控制电磁阀的通断。本申请中通过设置电磁阀和控制组件，可实现对吸附通道2抽真空情况进行实时控制。采用电磁阀和控制组件可保证响应速度，并提高控制的准确性。

本申请中公开的吸附通道2为多个，并且这些吸附通道2沿密封圈11的周向均匀布置。当密封圈11为正方形圈时，吸附通道2为四个，并且位于正方形圈的四个侧边的中心位置。如此可保证吸附通道2对基板3的稳定吸附。对于吸附通道2的数量和分布情况可根据不同的需要设置，在实际中，也可在加热平台1上且位于密封圈11内侧部分分布多个吸附通道2。

为了防止这些吸附通道2对基板3吸附时，基板3发生倾斜，将所有的吸附通道2均与一个真空泵连通。即通过一个真空泵同时对多个吸附通道2进行抽真空，可保证这些吸附通道2的吸附作用同步启停。需要保证的是，真空泵到每个吸附通道2的距离均相同，以保证真空泵启动时，所有的吸附通道2处的压降同步且同值下降。

需要说明的是，在实际中，也可使真空泵与吸附通道2一一对应，即每个真空泵控制一个吸附通道2。在控制时，需要所有的真空泵同步启停。

如图2和图3所示，上述涉及到的吸附通道2的具体结构包括：排气槽21和抽气孔22，其中，排气槽21位于加热平台1靠近基板3的一面，而抽气孔22位于加热平台1远离基板3的一面。排气槽21的底部与抽气孔22连通，并且两者的轴线重合，该排气槽21的直径小于抽气孔22的直径。上述方式使吸附通道2形成贯穿加热平台1的台阶通道。

更进一步的实施例中，该真空吸附的加热退火装置还包括用于获取加热平台温度的温度检测装置(图中未示出)，并且温度检测装置与控制组件信号连接，当温度检测装置检测到温度高于预设温度时，控制组件控制电磁阀导通。

工作时，当温度检测装置检测到加热平台1的温度高于预设温度时，在实际中，可将此温度设置为对基板3预热的温度，例如45℃，如此，当温度检测装置检测到加热平台1处于预热工作状态，此时，控制组件则控制电磁阀导通，使真空泵对吸附通道2抽真空，完成吸盘对基板的固定。然后，控制组件控制加热平台1升高温度，直至所需的加热温度。

采用上述方式，可避免对基板3加热过程中的无效工作。

此外，本申请还公开了一种均匀的加热退火方法，主要应用上述实施例中公开的加热退火装置，具体包括以下步骤：

步骤S1：加热；

启动加热平台，使得达到预设温度。对于加热平台的加热温度可根据不同的需要设置，且均在保护范围内。

在实际中，加热平台的加热过程可分为预热和正常加热，以防止加热空间内温度突变而影响密封效果。

需要说明的是，对于加热过程的温度变化率可根据不同的需要设置，且均在保护范围内。

步骤S2：装配基板；

将待处理的基板放置到加热到预设温度的加热平台的密封圈上，通过密封圈与基板的底面贴合，实现将基板抬离加热平台，在此过程中，密封圈为完整的闭环结构，并能够完全与基板的底面贴合，使得密封圈以内、基板和加热平台之间形成一个密封腔室，即为加热空间。

步骤S3：真空吸附；

通过真空吸盘组件抽取基板、加热平台以及密封圈三者围成的加热空间内的空气，直至基板挤压密封圈使基板与加热平台密封贴合。在此过程中，可根据不同的情况调节真空泵的工作时间，以满足不同真空度的要求。需要保证的是，真空泵抽真空的过程中，密封圈最终与加热平台平齐，上述的基板与加热平台贴合。

步骤S4：退火。

对经过加热后的基板进行预设时间的退火处理，直至完成退火工艺。需要说明的是，对于退火工艺的退火时间需要结合基板的加热温度等进行设置，具体的可参照现有工艺，此处的核心在于，通过密封圈将基板贴合在加热平台上。

步骤S5：整理，取件。

通过真空吸附组件恢复加热空间内的压力，释放基板，取下基板；关闭加热平台的加热功能。

本申请中通过增大基板两侧之间的压差，使基板挤压密封圈，密封圈受压变形，直至基板与加热平台紧密接触，并且由于密封圈的密封作用，可使加热平台与基板之间密封连接，避免了密封不严，真空吸附组件吸附时吸附结果不稳定的问题，从而形成良好的热传导，并且受热均匀，避免了因受热不均而产生的翘曲应变和接触不良的问题。

如本实用新型和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种真空吸附的加热退火装置，其特征在于，用于对基板加热退火，包括：

加热平台，所述加热平台上具有沿周向布置的密封圈，所述密封圈凸出所述加热平台的表面并用于支撑所述基板，且所述基板在所述加热平台上的竖直投影能够完全遮挡所述密封圈；

真空吸附组件，所述真空吸附组件设置在所述加热平台上，并且所述密封圈饶设在所述真空吸附组件外侧，且所述真空吸附组件吸附所述基板时所述密封圈受压与所述加热平台平齐。

2.根据权利要求1所述的真空吸附的加热退火装置，其特征在于，所述密封圈的形状与所述基板的边缘轮廓相同。

3.根据权利要求1所述的真空吸附的加热退火装置，其特征在于，所述加热平台上具有密封槽，所述密封圈限位卡设或粘接在所述密封槽内；

且所述密封圈安装在所述密封槽内突出所述加热平台的高度h和所述密封圈的直径D的关系为：

10％D≤h≤50％D。

4.根据权利要求1所述的真空吸附的加热退火装置，其特征在于，所述真空吸附组件包括：

用于吸附所述基板的吸附通道，所述吸附通道贯穿所述加热平台；

真空泵，所述真空泵与所述吸附通道连通。

5.根据权利要求4所述的真空吸附的加热退火装置，其特征在于，所述吸附通道包括：

刻蚀在所述加热平台上的排气槽；

与所述排气槽连通的抽气孔，所述抽气孔开设在所述加热平台上，并能够与所述真空泵密封连通，所述抽气孔的直径小于所述排气槽的直径。

6.根据权利要求4所述的真空吸附的加热退火装置，其特征在于，所述真空吸附组件还包括：

控制所述吸附通道的通断的电磁阀；

控制组件，所述控制组件与所述电磁阀信号连接。

7.根据权利要求6所述的真空吸附的加热退火装置，其特征在于，所述吸附通道为多个，并沿所述密封圈的周向均匀布置，且所有的所述吸附通道均与所述真空泵连通。

8.根据权利要求7所述的真空吸附的加热退火装置，其特征在于，还包括用于获取所述加热平台温度的温度检测装置，并且所述温度检测装置与所述控制组件信号连接，当所述温度检测装置检测到温度高于预设温度时，所述控制组件控制所述电磁阀导通，所述控制组件控制所述加热平台的加热温度。

9.根据权利要求1-8任一项所述的真空吸附的加热退火装置，其特征在于，所述加热平台为铝合金板或不锈钢板。

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