TWI813845B - 升降式氣氛燒結裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係有關一種升降式氣氛燒結裝置，主要包括有一密閉式爐體，該爐體內部設有氣密腔，該氣密腔內設有上輸送道及下輸送道，該上輸送道與該下輸送道間設有升降裝置，該升降裝置包括有動力源，該動力源連結有傳動裝置，該傳動裝置連結升降平台，前述氣密腔為氣密式，並導入保護氣體，該上輸送道依製程區分有升溫區及高溫熱壓區，該下輸送道依製程區分有冷卻區，前述冷卻區具有冷卻裝置，前述高溫熱壓區設有加壓裝置，待熱壓燒結物置於模具中，該模具則置於載板上，該載板推入前述上輸送道經升溫區之預熱，及高溫熱壓區之高溫加壓使待熱壓燒結物燒結結合，藉該升降裝置由該上輸送道降至該下輸送道，再經冷卻區之冷卻後送出爐體外部，具有連續、高效率、高品質及快速冷卻之功效。
Description
本發明屬氣氛燒結技術領域，特別係指一種升降式氣氛熱壓燒結裝置嶄新設計，除具有連續、高效率及高品質熱壓燒結產品功效外，更具有急速冷卻之功效。
按，昔者對二金屬之燒結結合(例如：擴散焊接)，以下將以均溫板為例。習用電子元件的散熱大都採用金屬散熱片，或結合熱導管、致冷晶片、散熱風扇等方式為之，普遍具有散熱效果不佳、散熱速度不夠迅速、散熱模組結構複雜、成本高等缺失。而熱管這項技術早在1963年就在位於美國的LosAlamos國家實驗室中誕生了。其發明人是G.M.Grover。熱管屬於一種傳熱元件，它充分利用了熱傳導原理與致冷介質的快速熱傳遞性質，透過熱管將發熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導熱能力已遠遠超過任何已知金屬的導熱能力。以前熱管技術一直被廣泛應用在航太、軍工等行業，被引入散熱器製造業還是近幾年的事情。熱管技術為什麽會有如此的高性能呢？這個問題我們要從熱力學的角度看。物體的吸熱、放熱是相對的，凡是有溫度差存在的時候，就必然出現熱從高溫處向低溫處傳遞的現象。熱傳遞有3種方式：輻射、對流、傳導，其中熱傳導最快。熱管就是利用蒸發製冷，使得熱管兩端溫度差很小，使熱量快速傳導。常見的熱管均是由管殼、吸液芯和端蓋組成。製作方法是將熱管內部抽成負壓狀態，
然後充入適當的液體，這種液體沸點很低，容易揮發。管壁有吸液芯，由毛細多孔材料構成。熱管一端為蒸發端，另外一端為冷凝端。當熱管一段受熱時，毛細管中的液體迅速蒸發，蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端，並且釋放出熱量，重新凝結成液體。液體再沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸發段，如此迴圈不止。熱量由熱管一端傳至另外一端，這種迴圈是快速進行的，熱量可以被源源不斷地傳導開來。然而，現行鰭片式散熱器在熱量傳導上之效率不彰，無法瞬間吸收大量熱量為其缺失，如何結合熱管與鰭片式散熱器來提升散熱效率，乃有均溫板之發明。如我國專利M255446號平板型擴熱板(2005年01月11日專利公告資料參照)，其主要包括有一對導熱良好的殼體，該對殼體一側具有開口，內具有適當數量的支柱，並形成有氣流通道，該殼體內緣燒結有一層多孔性導熱良好的粉末層，並藉封蓋密封，使殼體內部形成複數個交錯的管狀通道，且經注入工作流體並抽真空，使該金屬粉末層吸附有工作流體，而構成平板型擴熱板。惟，習用均溫板係在二殼體內或燒結有導熱性良好的粉末、或設置導熱性良好的金屬網所構成，雖然均具有擴熱均溫的效能，但在現今使用於4G機房的電子元件，其可能在瞬間因為大流量產生瞬間高熱，習用均溫板的結構，其熱擴散均溫的速度不夠快速，將會導致電子元件過熱當機或損壞的缺失。申請人先前申請一種均溫元件(公告號M494289)，其主要包括有一對導熱佳金屬構成之殼體，該對殼體內部並具有一工作空間，工作空間內具有適當數量的導熱柱連結該對殼體，藉密封該對殼體，使殼體內部形成複數個交錯的通道，再經抽真空並注入適量工作流體，而構成均溫板，其特徵在於：該導熱柱為導熱佳之粉末構成多孔洞結構，藉該多孔洞結構之導熱柱吸附工
作流體，在工作時具有更佳的毛細現象，確能加速溫度之擴散，具有更高效率的均溫效果。
前所述均溫板(均溫板為熱壓燒結物之舉例，本發明熱壓燒結物包括但不限定為均溫板)之二金屬殼體以擴散焊接方式封閉為較佳之封閉方式。所謂擴散焊接(Diffusion Bonding Technology)是一種固態接合技術，在真空(氣氛)環境下利用高溫及壓力使兩件工件的接觸面之間的距離達到原子間距，令原子間相互嵌入擴散結合，從而接合金屬及或陶瓷部件。相對傳統的焊接技術，擴散焊接能令接合面更堅固及減少變形情況。惟，由於習用的熱壓燒結裝置或不能連續、高效率及高品質熱壓燒結產品，更因爐內氣密腔之熱壓區與冷卻區係在同一平面上，其在冷卻製程時易受到高溫熱壓製程的輻射熱影響，不能急速的冷卻熱壓燒結產品，使待燒結(擴散焊接)金屬物之晶相過大，造成其結合密度不足，嚴重影響產品品質為其缺失，前述缺失乃成業界亟待克服之難題。
本發明研發人鑒於前述習用技術之缺失，積其多年實際從事精密陶瓷科技工業產品之設計製造專業知識，經不斷研究、改良後，終有本發明之研發成功，公諸於世。
緣是，本發明之主要目的在提供一種升降式氣氛燒結裝置，主要包括有一密閉式爐體，該爐體內部設有氣密腔，該氣密腔內設有上輸送道及下輸送道，該上輸送道與該下輸送道間設有升降裝置，該升降裝置包括有動力源，該動力源連結有傳動裝置，該傳動裝置連結升降平台，前述氣密腔為氣密式，並導入保護氣體，該上輸送道依製程區分有升溫區及
高溫熱壓區，該下輸送道依製程區分有冷卻區，前述升溫區及高溫熱壓區內設有至少一層斷熱層，且該斷熱層中央形成熱場，該熱場內設有視製程程序所需溫度之加熱元件，前述冷卻區設有冷卻裝置，前述高溫熱壓區設有加壓裝置，待熱壓燒結物置於模具中，該模具則置於載板上，該載板推入前述上輸送道經升溫區之預熱，及高溫熱壓區之高溫加壓使待熱壓燒結物燒結結合，藉該升降裝置將該模具由該上輸送道降至該下輸送道，再經冷卻區之冷卻後送出爐體外部，具有連續、高效率、高品質及快速冷卻之功效。
本發明前述加壓裝置主要係由壓缸、加壓軸與加壓柱構成，該加壓柱為石墨或石墨複合材料構成，以耐高溫。
本發明前述爐體外部二端設有交換系統，前述上輸送道連結入口端交換系統，前述下輸送道連結出口端交換系統。
本發明前述氣密腔內設有之上輸送道及下輸送道內並設有滑軌，以作為前述載板移動之軌道。
本發明前述下輸送道依製程區分另設有急速冷卻區，前述急速冷卻區具有急速冷卻裝置。
本發明前述載板為石墨或石墨複合材料構成，以耐高溫。
本發明前述模具為石墨或石墨複合材料構成，以耐高溫。
本發明前述升降裝置與該下輸送道間設有氣密門，以防止前述上輸送道輻射熱進入該下輸送道。
(1)‧‧‧爐體
(2)‧‧‧氣密腔
(200)‧‧‧滑軌
(20)‧‧‧氣密腔體
(21)‧‧‧上輸送道
(22)‧‧‧下輸送道
(23)‧‧‧升溫區
(24)‧‧‧高溫熱壓區
(25)‧‧‧冷卻區
(26)‧‧‧斷熱層
(27)‧‧‧熱場
(270)‧‧‧加熱元件
(28)‧‧‧冷卻裝置
(29)‧‧‧急速冷卻區
(290)‧‧‧急速冷卻裝置
(3)‧‧‧升降裝置
(30)‧‧‧動力源
(31)‧‧‧傳動裝置
(32)‧‧‧升降平台
(33)‧‧‧位移推進裝置
(34)‧‧‧氣密門
(4)‧‧‧加壓裝置
(40)‧‧‧壓缸
(41)‧‧‧加壓軸
(42)‧‧‧加壓柱
(5)‧‧‧載板
(6)‧‧‧模具
(7)‧‧‧交換系統
(70)‧‧‧入口端交換系統
(71)‧‧‧出口端交換系統
(72)‧‧‧氣密門
(73)‧‧‧推進裝置
(74)‧‧‧氣密門
(75)‧‧‧出口承接裝置
第1圖係本發明實施例正面剖示圖(升降平台上端定位)；
第2圖係本發明實施例正面剖示圖(升降平台下端定位)；
第3圖係本發明實施例高溫熱壓區剖示圖。
為達成本發明前述目的之技術手段，茲列舉一實施例，並配合圖式說明如後，貴審查委員可由之對本發明之結構、特徵及所達成之功效，獲致更佳之瞭解。
本發明升降式氣氛燒結裝置係針對熱壓燒結(如擴散焊接)產品所設計，本發明熱壓燒結物，包括但不限定為均溫板之熱壓燒結。請參閱第1、2、3圖所示，其主要包括有：
爐體(1)，為密閉式，爐體(1)內部設有氣密腔(2)；
氣密腔(2)，設於爐體(1)內部，包括有氣密腔體(20)，氣密腔體(20)內具有上輸送道(21)及下輸送道(22)，上輸送道(21)與下輸送道(22)間設有升降裝置(3)，該氣密腔(2)為氣密式，並導入保護氣體【一般為惰性氣體，如氮氣；提供保護氣體之裝置為習用技術，不多贅言】，上輸送道(21)依製程區分有升溫區(23)及高溫熱壓區(24)，下輸送道(22)依製程區分有冷卻區(25)，升溫區(23)及高溫熱壓區(24)內設有至少一層斷熱層(25)，且斷熱層(25)中央形成熱場(26)，熱場(26)內設有視製程程序所需溫度之加熱元件(27)【溫度控制等裝置為習用技術，不多贅言】，冷卻區(25)具有冷卻裝置(28)【冷卻裝置(28)為習用技術，不多贅言】，高溫熱壓區(24)設有加壓裝置(4)；
升降裝置(3)，包括有動力源(30)，該動力源(30)連結有傳動裝置(31)，該傳動裝置(31)連結升降平台(32)，以將移入升降平台(32)之載板
(5)連同其上之模具(6)下降至下方之下輸送道(22)高度位置，並具有一位移推進裝置(33)，將載板(5)連同其上之模具(6)推入下輸送道(22)內；
加壓裝置(4)，主要係由壓缸(40)、加壓軸(41)與加壓柱(42)構成；
如此構成之本發明，待熱壓燒結物置於模具(6)中，模具(6)則置於載板(5)上，載板(5)移入氣密腔(2)上輸送道(21)，經升溫區(23)之預熱【避免溫度變化太快損壞】，及高溫熱壓區(24)之高溫加壓，使待熱壓燒結物燒結結合，藉升降裝置(3)將該模具(6)由該上輸送道(21)降至該下輸送道(22)高度位置，再藉位移推進裝置(33)將載板(5)連同其上之模具(6)推入下輸送道(22)內，再經冷卻區(25)之冷卻後，送出爐體(1)外部。本發明除具有連續、高效率及高品質熱壓燒結產品功效外，由於高溫燒結與低溫冷卻製程係分別設於不同高度的上輸送道(21)及下輸送道(22)，上輸送道(21)的輻射熱不會影響到下輸送道(22)，故具有更高更快速的冷卻效果。
本發明前述爐體(1)二側設有交換系統(7)，上輸送道(21)連結入口端交換系統(70)，下輸送道(22)連結出口端交換系統(71)，入口端交換系統(70)包括有作為密閉爐體(1)之氣密門(72)及作為將載板(5)推入爐體(1)內之入口推進裝置(73)，出口端交換系統(71)包括有作為密閉爐體(1)之氣密門(74)及作為將載板(5)移出爐體(1)外之出口承接裝置(75)。
本發明前述下輸送道(22)依製程區分另設有急速冷卻區(29)，前述急速冷卻區(29)具有急速冷卻裝置(290)【急速冷卻裝置(290)為習用技術，不多贅言】，以行急速冷卻製程。
本發明前述加壓裝置(4)之加壓柱(42)為石墨或石墨複合材
料構成，以耐高溫。
本發明前述氣密腔(2)內設有之上輸送道(21)及下輸送道(22)內並設有滑軌(200)，以作為載板(5)移動之軌道。
本發明前述載板(5)為石墨或石墨複合材料構成，以耐高溫。
本發明前述模具(6)為石墨或石墨複合材料構成，以耐高溫。
本發明前述升降裝置(3)與下輸送道(22)間設有氣密門(34)，以防止上輸送道(21)輻射熱進入下輸送道(22)。
綜上所述，本發明所揭露之一種「升降式氣氛燒結裝置」為昔所無，亦未曾見於國內外公開之刊物上，理已具新穎性之專利要件，又本發明確可摒除習用技術缺失，並達成設計目的，亦已充份符合專利要件，爰依法提出申請，謹請貴審查委員惠予審查，並賜予本案專利，實感德便。
惟以上所述者，僅為本發明之一較佳可行實施例而已，並非用以拘限本發明之範圍，舉凡熟悉此項技藝人士，運用本發明說明書及申請專利範圍所作之等效結構變化，理應包括於本發明之專利範圍內。
(1)‧‧‧爐體
(2)‧‧‧氣密腔
(20)‧‧‧氣密腔體
(21)‧‧‧上輸送道
(22)‧‧‧下輸送道
(23)‧‧‧升溫區
(24)‧‧‧高溫熱壓區
(25)‧‧‧冷卻區
(270)‧‧‧加熱元件
(28)‧‧‧冷卻裝置
(29)‧‧‧急速冷卻區
(290)‧‧‧急速冷卻裝置
(3)‧‧‧升降裝置
(30)‧‧‧動力源
(31)‧‧‧傳動裝置
(32)‧‧‧升降平台
(33)‧‧‧位移推進裝置
(34)‧‧‧氣密門
(4)‧‧‧加壓裝置
(40)‧‧‧壓缸
(41)‧‧‧加壓軸
(42)‧‧‧加壓柱
(5)‧‧‧載板
(6)‧‧‧模具
(7)‧‧‧交換系統
(70)‧‧‧入口端交換系統
(71)‧‧‧出口端交換系統
(72)‧‧‧氣密門
(73)‧‧‧推進裝置
(74)‧‧‧氣密門
(75)‧‧‧出口承接裝置
Claims (8)
- 一種升降式氣氛燒結裝置，主要包括有：爐體，為密閉式，該爐體內部設有氣密腔；氣密腔，設於該爐體內部，包括有氣密腔體，該氣密腔體內具有上輸送道及下輸送道，該上輸送道與該下輸送道間設有升降裝置，該氣密腔為氣密式，並導入保護氣體，該上輸送道依製程區分有升溫區及高溫熱壓區，該下輸送道依製程區分有冷卻區，使具高溫度之該上輸送道與具低溫度之該下輸送道位於不同側且不同高度平面上，該升溫區及該高溫熱壓區內設有至少一層斷熱層，且該斷熱層中央形成熱場，該熱場內設有視製程程序所需溫度之加熱元件，該冷卻區具有冷卻裝置，該高溫熱壓區設有加壓裝置；升降裝置，包括有動力源，該動力源連結有傳動裝置，該傳動裝置連結升降平台，以將移入該升降平台之載板連同其上之模具下降至下方之該下輸送道高度位置，並具有一位移推進裝置，將該載板連同其上之該模具推入該下輸送道內；加壓裝置，主要係由壓缸、加壓軸與加壓柱構成；如此構成之本發明，待熱壓燒結物置於該模具中，該模具則置於該載板上，該載板移入該氣密腔，經該升溫區之預熱，及該高溫熱壓區之高溫加壓，使待熱壓燒結物燒結結合，藉該升降裝置將該模具由該上輸送道降至該下輸送道高度位置，再藉該位移推進裝置將該載板連同其上之該模具推入該下輸送道內，再經該冷卻區之冷卻後，送出該爐體外部者。
- 如申請專利範圍第1項所述之升降式氣氛燒結裝置，其中，前述爐體二 側設有交換系統，前述上輸送道連結入口端交換系統，前述下輸送道連結出口端交換系統，該入口端交換系統包括有作為密閉前述爐體之氣密門及作為將前述載板推入前述爐體內之入口推進裝置，該出口端交換系統包括有作為密閉前述爐體之氣密門及作為將前述載板移出前述爐體外之出口承接裝置。
- 如申請專利範圍第1項所述之升降式氣氛燒結裝置，其中，前述下輸送道依製程區分另設有急速冷卻區，前述急速冷卻區具有急速冷卻裝置，以行急速冷卻製程。
- 如申請專利範圍第1項所述之升降式氣氛燒結裝置，其中，前述加壓裝置之該加壓柱為石墨或石墨複合材料構成，以耐高溫。
- 如申請專利範圍第1項所述之升降式氣氛燒結裝置，其中，前述氣密腔內設有之該上輸送道及該下輸送道內並設有滑軌，以作為前述載板移動之軌道。
- 如申請專利範圍第1項所述之升降式氣氛燒結裝置，其中，前述載板為石墨或石墨複合材料構成，以耐高溫。
- 如申請專利範圍第1項所述之升降式氣氛燒結裝置，其中，前述模具為石墨或石墨複合材料構成，以耐高溫。
- 如申請專利範圍第1項所述之升降式氣氛燒結裝置，其中，前述升降裝置與該下輸送道間設有氣密門，以防止該上輸送道輻射熱進入該下輸送道。
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| CN1517658A (zh) * | 2003-01-15 | 2004-08-04 | 长沙隆泰科技有限公司 | 一种固体材料烧结炉 |
| TW201831412A (zh) * | 2017-02-17 | 2018-09-01 | 秦文隆 | 氣密式連續熱壓成型裝置之氣密腔 |
| CN107906948B (zh) * | 2017-10-25 | 2019-04-30 | 北京北方华创真空技术有限公司 | 一种卧式高温氢气电阻炉 |
-
2020
- 2020-01-13 TW TW109101087A patent/TWI813845B/zh active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1517658A (zh) * | 2003-01-15 | 2004-08-04 | 长沙隆泰科技有限公司 | 一种固体材料烧结炉 |
| TW201831412A (zh) * | 2017-02-17 | 2018-09-01 | 秦文隆 | 氣密式連續熱壓成型裝置之氣密腔 |
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| Publication number | Publication date |
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