TWM465660U - 擴散爐結構 - Google Patents

Description

擴散爐結構

本創作有關於一種擴散爐結構，尤指一種具有加熱及冷卻模組的擴散爐結構。

一般生產銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽電池，首先會將一個鉬(moly)基底電接觸層沉積於一個基材上(例如：玻璃、不銹鋼或其他功能性基材材料)。而後，將一個相關厚度的CIGS層沉積於該鉬(moly)層上。於該技術中，首先會使用一種物理氣相沉積(PVD)製程(即揮發或濺鍍)、化學鍍浴、或電鍍製程，將該等金屬(Cu/In/Ga)沉積於基材上。接續地，於一擴散爐中，一種具有硒之氣體，會於一個高達大約500至600℃之溫度下，與該金屬層反應，藉此形成最終的CIGS組成物。

習知擴散爐皆設置有加熱器，用以加熱放置於爐內的工件，另設置有冷卻機構，使擴散爐可進行降溫的作業。惟，由於擴散爐內的加熱器在斷電後，仍會有餘熱存在，且擴散爐內的高溫難以立即的散去，因此往往需要花費較多的時間，才可使擴散爐下降到預期的溫度，存在冷卻效率不佳的問題。

綜上所述，本創作人有感上述缺失可改善，乃特潛心研究並配合學理之應用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之創作。

本創作所要解決的技術問題，在於提供一種擴散爐結構，具有加熱及冷卻的功能，可提升冷卻效率，使擴散爐內的工件快速 的下降到預期的溫度。

本創作實施例提供一種擴散爐結構，包括：爐膛，該爐膛內部形成有一爐腔，該爐腔具有一加熱區及一冷卻區，該加熱區位於該冷卻區的上方；加熱模組，該加熱模組與該爐腔的加熱區相對應；冷卻模組，該冷卻模組與該爐腔的冷卻區相對應；以及升降承載裝置，該升降承載裝置可升降的設置於該爐膛。

本創作具有以下有益的效果：本創作擴散爐結構的爐膛內形成有加熱區及冷卻區，加熱區位於冷卻區的上方。加熱模組及冷卻模組分別設置於爐膛的上部及下部，兩者各自獨立，加熱模組可對加熱區進行加熱，冷卻模組可對冷卻區進行冷卻。擴散爐結構欲進行降溫作業時，可將升降承載裝置下降至冷卻區，使升降承載裝置上的工件離開加熱區，得以減輕加熱模組的餘熱對工件的影響，可提升冷卻效率，使擴散爐內的工件快速的下降到預期的溫度，且維持住加熱區一定的溫度，如此在連續使用時一方面可提高升溫速度，另一方面亦可減少能源損耗。

本創作只需設置一爐膛，加熱模組及冷卻模組皆設置於爐膛上，整體構造較為簡化，且工件可利用升降承載裝置移動至爐膛內的加熱區、冷卻區及退出爐膛，操作簡單容易。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

1‧‧‧爐膛

11‧‧‧爐腔

111‧‧‧加熱區

112‧‧‧冷卻區

12‧‧‧開口

13‧‧‧第一本體

14‧‧‧第二本體

2‧‧‧加熱模組

3‧‧‧冷卻模組

31‧‧‧冷卻管路

4‧‧‧升降承載裝置

41‧‧‧承載台

42‧‧‧封閉元件

43‧‧‧第一升降桿

44‧‧‧第二升降桿

45‧‧‧密封件

圖1為本創作擴散爐結構之示意圖。

圖2為本創作擴散爐結構加熱狀態之示意圖。

圖3為本創作擴散爐結構冷卻狀態之示意圖。

請參閱圖1至圖3，本創作提供一種擴散爐結構，該擴散爐結 構可用於如CIGS製程等，惟其用途並不限制。該擴散爐結構包括一爐膛1、一加熱模組2、一冷卻模組3及一升降承載裝置4，其中爐膛1的型式及構造並不限制，在本實施例中爐膛1為一鐘罩式爐管，其採用立式設置。爐膛1為一中空體，可以石英管、陶瓷或其他材料製成，爐膛1內部形成有一爐腔11，可用以放置工件。爐膛1具有一開口12，開口12可設於爐膛1底部等處，開口12與爐腔11相連通，以便經由開口12將工件放置於爐腔11內。爐腔11內具有一加熱區111及一冷卻區112，加熱區111位於冷卻區112的上方。

爐膛1可為一體式或組合式設計，在本實例中爐膛1為組合式設計，爐膛1可包含一第一本體13及一第二本體14，使得第一本體13及第二本體14可因應需要使用不同的材料製成，例如第一本體13可以使用石英管製成，第二本體14可以使用金屬製成，第一本體13及第二本體14分別形成爐膛1的上部及下部，加熱區111及冷卻區112分別位於第一本體13及第二本體14內。

爐膛1另設有適當的反應氣體入口及出口(圖略)，在製程中，反應氣體可經由反應氣體入口導入爐膛1中，也可由出口將廢氣等排出。爐膛1也可設有適當的氣體出口(圖略)，用於對爐腔11進行抽真空。因氣體入口及出口為習知擴散爐既有的構造，並非本創作訴求的重點，故不加以贅述

加熱模組2可設置於爐膛1上部，加熱模組2與爐腔11的加熱區111相對應，加熱模組2可對加熱區111進行加熱的操作。加熱模組2可設置於爐膛1的頂部或側壁的位置，加熱模組2可為各種型式的加熱器，例如紅外線加熱器、Fe-Al-Cr(鐵-鋁-鉻)合金加熱器或Ni-Cr(鎳-鉻)合金加熱器等，惟加熱模組2的型式及構造並不限制。該加熱模組2可設置於爐膛1外部，也可嵌於爐膛1內壁或伸入爐腔11內。當加熱模組2通電後可產生高溫，進而對爐膛1及置於爐膛1之加熱區111內的工件加熱，並可將 反應氣體導入爐膛1中進行預定的製程。加熱模組2可對爐膛1之加熱區111內的工件進行加熱升溫及持溫的操作，加熱模組2加熱的溫度並不限制，可視其製程需求的不同而適當的變化。

冷卻模組3可設置於爐膛1下部，冷卻模組3與爐腔11的冷卻區112相對應，冷卻模組3可對冷卻區112進行冷卻的操作。冷卻模組3較佳但不限制為水冷單元，在本實施例中冷卻模組3為一水冷單元，其包含有冷卻管路31，冷卻管路31連續盤繞於爐膛1外部，冷卻管路31內部循環有冷卻水，冷卻水可利用泵浦(圖略)抽送等方式於冷卻管路31內循環流動，藉以提供爐腔11之冷卻區112水冷的效果，以進行水冷降溫。

在本創作的另一實施例中，冷卻模組3為一氣冷單元(圖略)，其包含馬達及扇葉等裝置，可利用馬達驅動扇葉轉動送風，而對冷卻區112提供氣冷的效果，以進行氣冷降溫。在本創作的又一實施例中，爐膛1也可設有進氣口及出氣口(圖略)，進氣口及出氣口與爐腔11相連通，進氣口及出氣口可分別連接有適當的送風裝置及抽風裝置(圖略)，在需要冷卻時，可經由進氣口輸送冷卻氣體至爐腔11內，並經由出氣口排出爐腔11內的熱空氣，用以輔助爐膛1進行降溫冷卻的操作。

升降承載裝置4可升降的設置於爐膛1，該升降承載裝置4的構造並不限制，可用於承載工件及帶動工件進入爐膛1內，也可帶動工件退出爐膛1。該升降承載裝置4可為一多階段的升降承載裝置，包含一承載台41及一封閉元件42，承載台41及封閉元件42皆為可升降的設置，封閉元件42位於承載台41的下方，封閉元件42可用以選擇性的開放及封閉開口12。另，封閉元件42與爐膛1之間也可設置有O形環等密封件45，使封閉元件42封閉開口12時具有較佳的密封效果。承載台41可控制升降，用於帶動工件進入爐膛1的加熱區111、冷卻區112或退出爐膛1。

承載台41可連接於一第一升降桿43，封閉元件42可連接於 一第二升降桿44，該第一升降桿43及第二升降桿44可為利用馬達驅動的螺桿機構，或是利用氣壓或油壓等方式驅動的機構，使得第一升降桿43可帶動承載台41進行升降的動作，第二升降桿44可帶動封閉元件42進行升降的動作。所述的升降承載裝置4也可設置有適當的偵測、導引及定位機構(圖略)等，用以導引及輔助承載台41及封閉元件42適當的定位。

請參閱圖1至圖3，本創作另提供一種擴散爐結構的加熱冷卻方法，包括步驟如下：首先，將升降承載裝置4退出爐膛1，以便將工件放置於升降承載裝置4的承載台41上內(如圖1所示)。

接著，控制升降承載裝置4上升，以帶動工件進入爐膛1的加熱區111，且使封閉元件42封閉開口12(如圖2所示)。

而後可進行加熱步驟，以加熱模組2對置於爐膛1的加熱區111內的工件進行加熱，並將反應氣體導入爐膛1進行預定的製程，加熱模組2的加熱可包含升溫及持溫等操作。

加熱完成後，可控制升降承載裝置4下降，帶動工件進入爐膛1的冷卻區112(如圖3所示)，以便利用冷卻模組3對置於爐膛1的冷卻區112內的工件進行冷卻降溫，使工件可快速的下降到預期的溫度。

降溫完成後，可控制升降承載裝置4下降，帶動工件退出入爐膛1，以便取出處理完成的工件。

本創作擴散爐結構的爐膛1內形成有獨立的加熱區111及冷卻區112，加熱區111位於冷卻區112的上方。加熱模組2及冷卻模組3分別設置於爐膛1的上部及下部，兩者各自獨立，加熱模組2可對加熱區111進行加熱，冷卻模組3可對冷卻區112進行冷卻。擴散爐結構欲進行降溫作業時，可將升降承載裝置4下降至冷卻區112，使升降承載裝置4上的工件離開加熱區111，得以減輕加熱模組2的餘熱對工件的影響，可提升冷卻效率，使工件 快速的下降到預期的溫度。本創作可用於銅銦鎵硒(CIGS)及銅銦鎵硒硫(CIGSS)等製程，但不以此為限。

本創作只需設置一爐膛1，加熱模組2及冷卻模組3皆設置於爐膛1上，整體構造較為簡化，且工件可利用升降承載裝置4移動至加熱區111、冷卻區112及退出爐膛1，操作簡單容易。

惟以上所述僅為本創作之較佳實施例，非意欲侷限本創作的專利保護範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖式內容所為的等效變化，均同理皆包含於本創作的權利保護範圍內，合予陳明。

1‧‧‧爐膛

11‧‧‧爐腔

111‧‧‧加熱區

112‧‧‧冷卻區

13‧‧‧第一本體

14‧‧‧第二本體

2‧‧‧加熱模組

3‧‧‧冷卻模組

31‧‧‧冷卻管路

4‧‧‧升降承載裝置

41‧‧‧承載台

42‧‧‧封閉元件

43‧‧‧第一升降桿

44‧‧‧第二升降桿

45‧‧‧密封件

Claims (10)

1. 一種擴散爐結構，包括：爐膛，該爐膛內部形成有一爐腔，該爐腔具有一加熱區及一冷卻區，該加熱區位於該冷卻區的上方；加熱模組，該加熱模組與該爐腔的加熱區相對應；冷卻模組，該冷卻模組與該爐腔的冷卻區相對應；以及升降承載裝置，該升降承載裝置可升降的設置於該爐膛。
2. 如申請專利範圍第1項所述之擴散爐結構，其中該爐膛具有一開口，該升降承載裝置包含一承載台及一封閉元件，該承載台及該封閉元件可升降的設置，該封閉元件位於該承載台的下方，該封閉元件選擇性的開放及封閉該開口。
3. 如申請專利範圍第2項所述之擴散爐結構，其中該封閉元件與該爐膛之間設置有密封件。
4. 如申請專利範圍第2項所述之擴散爐結構，其中該承載台連接於一第一升降桿。
5. 如申請專利範圍第2項所述之擴散爐結構，其中該封閉元件連接於一第二升降桿。
6. 如申請專利範圍第1項所述之擴散爐結構，其中該爐膛為立式設置。
7. 如申請專利範圍第1項所述之擴散爐結構，其中該爐膛包含一第一本體及一第二本體，該加熱區位於該第一本體內，該冷卻區位於該第二本體內。
8. 如申請專利範圍第1項所述之擴散爐結構，其中該加熱模組設置於該爐膛上部，該冷卻模組設置於該爐膛下部。
9. 如申請專利範圍第1項所述之擴散爐結構，其中該加熱模組包含加熱器。
10. 如申請專利範圍第1項所述之擴散爐結構，其中該冷卻模組為水冷單元，包含有冷卻管路。