CN219425639U - 一种半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，包括压力炉和加热电极,所述加热电极穿过压力炉装配，所述加热电极包括大径连接段和小径连接段，所述压力炉开设有与大径连接段和小径连接段匹配的连接孔，所述大径连接段的轴向台阶面与连接孔装配处设置有绝缘垫圈，所述绝缘垫两侧还设置有密封圈，所述加热电极与连接孔之间套接有密封陶瓷套，所述密封陶瓷套分为多个密封陶瓷套段，各所述密封陶瓷套段之间均设置有密封圈。本申请的半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，通过在加热电极与连接孔之间套接密封陶瓷套和密封圈，保证设备加工所需的真空度和压力值，从而提高复合材料加工质量。

Description

一种半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备

技术领域

本实用新型涉及工件浸渗技术领域，具体涉及一种半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备。

背景技术

气体加压熔渗工艺是把待浸渗工件材料放置于一个密闭容器中抽真空，然后将金属基材料加热熔化得到熔融浸渍液，在真空环境下将待浸渗工件材料浸入熔融浸渍液中，再通过增压系统施加一定气体压力，通过压差法使熔融浸渍液迅速地浸入工件材料的缝隙中，冷却后制备得到高性能复合材料。该工艺是高压电机、电力发电机、干式变压器、电力电容器、电缆等电器和电工材料增加绝缘强度的必要措施；是耐火砖、电碳、石墨制品、金属铸件、木材的组织细化、改善热特性、电特性的重要手段。

在现有的气体压力熔渗设备中，通常在密封容器中采用加热电极对金属基材料加热，以获得熔融浸渍液。但加热电极需要从密封容器外部穿入其内部，若加热电极与密封容器的连接部位密封性差，无法使设备达到工艺所需要的真空度或者压力值，就无法制备合格的高性能复合材料。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，通过合理的密封结构，保证设备加工所需的真空度和压力值，从而提高复合材料加工质量。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：

一种半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，包括压力炉和加热电极,所述加热电极穿过压力炉装配，所述加热电极包括大径连接段和小径连接段，所述压力炉开设有与大径连接段和小径连接段匹配的连接孔，所述大径连接段的轴向台阶面与连接孔装配处设置有绝缘垫圈，所述绝缘垫两侧还设置有密封圈，所述加热电极与连接孔之间套接有密封陶瓷套，所述密封陶瓷套分为多个密封陶瓷套段，各所述密封陶瓷套段之间均设置有密封圈。

进一步，所述压力炉具有高压气路接口和真空气路接口，所述压力炉内部设置有保温隔热桶，所述保温隔热桶内部下端设置有熔料坩埚，所述保温隔热桶内部上端设置有待融渗坩埚，还包括升降装置，所述升降装置与熔料坩埚连接，用于控制熔料坩埚与待熔渗坩埚接近或分离。

进一步，所述升降装置包括升降机，所述升降机的输出端连接有活塞杆，所述活塞杆穿过压力炉和保温隔热桶与熔料坩埚连接，所述活塞杆设置在活塞杆套中，还包括密封座，所述活塞杆套穿过密封座后与压力炉连接，所述密封座与活塞杆套以及压力炉之间设置有密封圈。

进一步，所述加热电极通过压紧螺母与压力炉固定，所述压紧螺母与压力炉之间设置有绝缘隔板。

进一步，所述保温隔热桶包括保温隔热桶主体和保温盖，所述压力炉包括压力炉主体和压力炉盖。

进一步，还包括两个热电偶，两个所述热电偶设置在保温隔热桶内部不同位置。

进一步，所述加热电极为水冷电极，所述水冷电极内部设置有水冷管路。

进一步，所述加热电极具有等静压石墨制成的上部加热体和下部加热体，所述上部加热体设置在保温隔热桶上部，所述下部加热体设置在保温隔热桶下部。

进一步，所述高压气路接口通过高压气路管道与惰性气瓶连接，所述高压气路管道上设置有气瓶压力表和电磁阀门。

进一步，所述真空气路接口通过真空气路管道依次连接罗茨泵和旋片泵，所述真空气路管道上设置有气动阀门。

本实用新型至少具备以下有益效果：

本实用新型的半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，通过在加热电极与连接孔之间套接密封陶瓷套，且将密封陶瓷套分为多个密封陶瓷套段，各所述密封陶瓷套段之间设置有密封圈，实现了加热电极与压力炉之间的密封连接，有效保证压力炉内的真空度或压力值，提高工件材料的加工质量。密封陶瓷套和密封圈还能在压力炉与加热电极之间起到绝缘作用，避免压力炉带电产生安全隐患。所述加热电极包括大径连接段和小径连接段，大径连接段与连接孔之间起到限位作用，能够避免加热电极在高压作用下松脱导致漏气，同时在其接触面上设置的绝缘垫圈和密封圈也可以进一步提高密封效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型实施例公开的装置加热电极位置的整体截面剖视图；

图2是本实用新型实施例公开的装置气路接口位置的整体截面剖视图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是图1中B处的放大图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。显然,所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1-图4所示，实施例公开了一种半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，包括压力炉1和加热电极8，所述加热电极8穿过压力炉1底部装配，所述加热电极包括大径连接段801和小径连接段802，所述压力炉1底部开设有与大径连接段和小径连接段匹配的连接孔，所述大径连接段801的轴向台阶面与连接孔装配处设置有绝缘垫圈7，所述绝缘垫两侧还设置有密封圈10，所述加热电极8与连接孔之间套接有密封陶瓷套9，所述密封陶瓷套9分为多个密封陶瓷套段901，各所述密封陶瓷套段901之间均设置有密封圈10。通过多段设置的密封陶瓷套段以及各密封陶瓷套段之间的密封圈，可以有效提高压力炉与加热电极之间的密封性，防止因真空度或压力值不达标，而导致加工工件材料性能不合格的问题。当压力炉中压力增大时，会产生将加热电极向外推的压力，此时大径连接段与连接孔之间起到限位作用，能够避免加热电极在高压作用下松脱导致漏气，同时在其接触面上设置的绝缘垫圈和密封圈也可以进一步提高密封效果。

所述压力炉包括压力炉主体101和压力炉盖102，在压力炉盖上安装有真空计和压力表，用于测量压力炉内的真空度和压力值。所述压力炉具有高压气路接口103和真空气路接口104，所述高压气路接口通过高压气路管道与惰性气瓶连接，所述高压气路管道上设置有气瓶压力表和电磁阀门，所述真空气路接口通过真空气路管道依次连接罗茨泵和旋片泵，所述真空气路管道上设置有气动阀门。通过打开电磁阀门以及罗茨泵和旋片泵，可以将压力炉内抽真空；通过打开电磁阀门连通压力炉与惰性气瓶，可以将压力炉中气压提高。

所述压力炉内部设置有保温隔热桶2，所述保温隔热桶包括保温隔热桶主体201和保温盖202，所述保温隔热桶内部下端设置有熔料坩埚3，所述保温隔热桶内部上端设置有待融渗坩埚4。其中熔料坩埚用于盛装需熔化的金属基体材料，待熔渗坩埚用于盛装待浸渗工件材料。所述熔料坩埚由外层的保护坩埚套接内层坩埚组成，外层的保护坩埚用于保护内层坩埚，防止内层坩埚破损或其中的材料溢出，避免压力炉内污染。

本实施例中还包括升降装置5，所述升降装置包括升降机，所述升降机的输出端通过联轴器连接有活塞杆501，所述活塞杆穿过压力炉1和保温隔热桶2与熔料坩埚连接，所述活塞杆设置在活塞杆套502中，还包括密封座6，所述活塞杆套502穿过密封座6后与压力炉1连接，所述密封座与活塞杆套以及压力炉之间设置有密封圈10。所述升降装置的活塞杆与熔料坩埚连接，用于控制熔料坩埚与待熔渗坩埚接近或分离。初始状态下，熔料坩埚与待融渗坩埚处于分离状态，熔料坩埚中的金属基材料加热熔化后，则通过升降装置带动熔料坩埚提升，使待熔渗坩埚中的待浸渗工件材料浸渍在熔料坩埚的熔融浸渍液中。

优选的，所述加热电极通过压紧螺母11与压力炉固定，所述压紧螺母与压力炉之间设置有绝缘隔板12。具体的，所述加热电极为水冷电极，所述水冷电极内部设置有水冷管路805。在压力炉与加热电极连接部位的内侧和外侧均通过绝缘隔板和压紧螺母紧固，进一步防止加热电极松脱，绝缘隔板可以起到绝缘作用，防止压力炉带电，影响操作安全。

优选的，所述水冷电极具有等静压石墨制成的上部加热体803和下部加热体804，所述上部加热体设置在保温隔热桶2上部，所述下部加热体设置在保温隔热桶下部，还包括两个热电偶，两个所述热电偶设置在保温隔热桶内的上部和下部，对应上部加热体和下部加热体的安装部位，对保温隔热桶内的上部和下部进行温度检测。

本实施例中的半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备具体操作过程如下：

步骤1、打开压力炉盖，取出保温隔热桶，取出待熔渗坩埚，启动升降机将熔料坩埚提升，在熔料坩埚中放入预处理好的金属基体材料，在待熔渗坩埚中放入增强体材料。

步骤2、启动升降机将熔料坩埚下降回底部位置，再将待熔渗坩埚放回初始位置，关闭压力炉盖。

步骤3、打开气动阀门，依次启动旋片泵和罗茨泵，对压力炉进行抽真空操作，直到压力炉中的压强降低至工艺要求值。

步骤4、根据具体的工艺参数，导通加热电极，通过上部加热体和下部加热体对熔渗坩埚进行加热，使熔料坩埚中的金属基体材料熔化。

步骤5、关闭真空气动阀门以及旋片泵和罗茨泵，启动升降机将熔料坩埚提升，使待熔渗坩埚完全浸渍与熔料坩埚中。

步骤6、打开电磁阀门，将惰性气瓶中的高纯惰性气体打入压力炉中，直到压力炉中的压力达到工艺要求值，保压一段时间，使金属基材料熔液充分扩散至增强体材料的空隙内。

步骤7、关闭加热电极电路，启动升降机将熔料坩埚下降回底部位置，浸渍有金属基材料熔液的增强体材料在高压环境下冷却后，得到高性能复合材料。

综上所述，本实施例的半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，通过在加热电极与连接孔之间套接密封陶瓷套和密封圈，保证设备加工所需的真空度和压力值，从而提高复合材料加工质量。大径连接段与连接孔之间起到限位作用，能够避免加热电极在高压作用下松脱导致漏气，同时在其接触面上设置的绝缘垫圈和密封圈也可以进一步提高密封效果。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，包括压力炉(1)和加热电极(8),所述加热电极穿过压力炉(1)装配，其特征在于：所述加热电极(8)包括大径连接段(801)和小径连接段(802)，所述压力炉(1)开设有与大径连接段和小径连接段匹配的连接孔，所述大径连接段(801)的轴向台阶面与连接孔装配处设置有绝缘垫圈(7)，所述绝缘垫两侧还设置有密封圈(10)，所述加热电极(8)与连接孔之间套接有密封陶瓷套(9)，所述密封陶瓷套分为多个密封陶瓷套段(901)，各所述密封陶瓷套段(901)之间均设置有密封圈(10)。

2.根据权利要求1所述的半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，其特征在于：所述压力炉(1)具有高压气路接口(103)和真空气路接口(104)，所述压力炉(1)内部设置有保温隔热桶(2)，所述保温隔热桶(2)内部下端设置有熔料坩埚(3)，所述保温隔热桶内部上端设置有待融渗坩埚(4)，还包括升降装置(5)，所述升降装置与熔料坩埚(3)连接，用于控制熔料坩埚(3)与待熔渗坩埚(4)接近或分离。

3.根据权利要求2所述的半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，其特征在于：所述升降装置(5)包括升降机，所述升降机的输出端连接有活塞杆(501)，所述活塞杆穿过压力炉(1)和保温隔热桶(2)与熔料坩埚(3)连接，所述活塞杆设置在活塞杆套(502)中，还包括密封座(6)，所述活塞杆套(502)穿过密封座(6)后与压力炉(1)连接，所述密封座与活塞杆套以及压力炉之间设置有密封圈(10)。

4.根据权利要求3所述的半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，其特征在于：所述加热电极(8)通过压紧螺母(11)与压力炉(1)固定，所述压紧螺母与压力炉之间设置有绝缘隔板(12)。

5.根据权利要求4所述的半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，其特征在于：所述保温隔热桶包括保温隔热桶主体(201)和保温盖(202)，所述压力炉包括压力炉主体(101)和压力炉盖(102)。

6.根据权利要求5所述的半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，其特征在于：还包括两个热电偶，两个所述热电偶设置在保温隔热桶(2)内部不同位置。

7.根据权利要求6所述的半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，其特征在于：所述加热电极(8)为水冷电极，所述水冷电极内部设置有水冷管路(805)。

8.根据权利要求7所述的半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，其特征在于：所述加热电极(8)具有等静压石墨制成的上部加热体(803)和下部加热体(804)，所述上部加热体设置在保温隔热桶上部，所述下部加热体设置在保温隔热桶下部。

9.根据权利要求2-8任意一项所述的半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，其特征在于：所述高压气路接口(103)通过高压气路管道与惰性气瓶连接，所述高压气路管道上设置有气瓶压力表和电磁阀门。

10.根据权利要求2-8任意一项所述的半导体高功率器件电子封装材料气体压力熔渗设备，其特征在于：所述真空气路接口(104)通过真空气路管道依次连接罗茨泵和旋片泵，所述真空气路管道上设置有气动阀门。