专利名称：红外线炉系统的制作方法
红外线炉系统
背景技术：
太阳能电池或光伏电池通过将导电墨水以所需图案沉积在太阳能电池晶片的顶部和底部上而被制造。晶片在炉系统中被以热的方式处理以使导电墨水变干燥并且燃烧掉粘合剂及其它材料，然后点燃所述材料以在晶片表面上形成金属化图案。用于这种金属化过程的炉系统典型地采用红外线加热以提供处理晶片所需要的快速热处理。一般可以认为已知的晶片燃烧炉的特征在于包括三个区段位于晶片在该处被装入炉中的入口处的干燥区、通常被认为是中间区的燃尽区/点燃区、以及位于端部处并具有晶片从该处被移除的出口的冷却区段。在许多晶片燃烧炉中，被用于处理晶片通过区段的传送带通常是单一带的结构，其中相同的带根据带的部分所位于的区段而经受不同的温度。然而，带有贯穿其整个长度的单一传送带的炉提供的处理只具有一个速率以用于使晶片通过系统。因此，所述单一速率限制了在晶片在传送带上穿过炉时由晶片经历的热曲线。如果必须改变晶片在炉的一个区段内所花费的时间量，那么皮带速度必须被提高或降低，这然后也改变了晶片在系统的另一个区段中经历的持续时间。已知通过以相比于在炉的另一个区域中的速度提高的速度来运行第二传送带，第二传送带和驱动器可以置于炉的燃尽区/点燃区中，以便在不降低最高温度的情况下缩短温度峰值的持续时间。然而，设置第二带引起一些问题，例如如何在不损坏处理中的晶片的情况下，从以不同速度运行的带、即比当前的带相对较慢或较快的带上接收晶片，或者传输晶片到所述带上。所需要的是一种晶片处理炉，其提供用于更改炉的各个区段中的热曲线的灵活性，以使得每个炉节段都可以单个地被调整，而不会不利地影响另一个炉区段。
发明内容
在本发明的一个实施方式中，红外线炉系统包括多个区段，例如干燥、燃尽/点燃和冷却的区段，每个区段都具有独立的传送带以使得工件可以以与工件穿过任何其它区段可能具有的速率不同的速率穿过相应的区段。有利地，本发明的红外线炉允许调整工件在炉的相应区段中花费的时间的量，同时使占据面积、即炉使用的占地空间的量最小化。调整驻留时间允许用于优化每个区段的所需的热持续期，这然后也使得在每个区段内的加热和 /或冷却曲线最优化。在本发明的另一个实施方式中，设有传输传送带以将工件从工作于第一速度下的一个传送带传输到工作于第二速度下的第二传送带，其中所述第二速度不同于第一速度。 传输传送带通过防止工件在各个带以彼此不同的速度行进的位置处位于两个不同的传送带上来防止工件受损坏。设有滚子以支撑工件和保持工件如其被移动到下一个区段的适当的定向。本发明的一个实施方式提供了加热灯支撑件或触发器组件，其为加热灯提供电力并且便于更换和替换加热灯。触发器支撑件包括彼此联接的触发器支撑件前面板部分和触发器支撑件后部分。多个触发器箱体(pods)被限定在触发器支撑件后部分中。触发器支撑件提供触发器箱体以接收相应的触发器。触发器包括灯连接器，其通过相应的触发器开口伸出以与相应的灯接触。触发器通过内部弹簧被保持就位。当触发器沿与弹簧的力相反的方向被拉动时，相应的加热灯被脱开并且可以被移除或更换。在又一个实施方式中，炉包括具有一个或多个区域、至少一个用于传输产品的传送带、入口和出口的第一区段；具有一个或多个区域、至少一个用于传输产品的传送带、入口和出口的第二区段；以及具有一个或多个区域、至少一个用于传输产品的传送带、入口和出口的第三区段。第一区段、第二区段和第三区段中的至少一个包括设于相应的至少一个产品传送带上方或下方的一系列灯，其中每个灯都包括位于第一端部端子和第二端部端子之间的细长管状部位；第一区段、第二区段和第三区段中的至少一个包括用于冷却灯的端部端子的灯冷却系统。在本发明的另一个实施方式中，过程气体通过设置在炉的区域之间的排气支柱被移除。排气支柱被设置在传送带的上方和下方并且帮助限定不同区域的轮廓。每个排气支柱包括排气管，其用于使过程气体从区域中通气排出。排气管可以包括上排气管和下排气管。上下排气管输入到与排气塔联接的文丘里管区段中。每一个上下排气管都具有沿其定位的多个孔，以便将要被通气到系统外部的气体抽吸进来。用于提供抽吸力来抽吸处理过的气体离开区域的机构包括插入在文丘里管区段的侧壁中的直角高压管。压缩接头与高压管的远端联接，并且空气喷嘴与压缩接头联接。在运行中，大约SOpsi的高压空气被提供进入高压管的近端并且从空气喷嘴被排出。由于文丘里效应，因此这在从空气喷嘴出来的空气后面建立了一个抽吸并且导致空气通过孔被吸入。有利地，在这一空气压力水平下使用空气喷嘴提供了空气的充分运动，大约为大致71立方英尺/分钟。
通过结合附图参考以下描述，可以更好地理解本发明的实施方式，其中图1是根据本发明的一个实施方式的红外线炉系统的框图；图2是如图1所示的红外线炉系统的剖视图；图3-6是根据本发明的一个实施方式的传输传送带的各种视图；图7和8是在传输传送带上行进的晶片的各种视图；图9和10是滚子的不同实施方式的视图；图11-13是根据本发明的一个实施方式的炉的区段的横截面视图；图14是通过线J-J截取的图11的横截面视图；图15是根据本发明的一个实施方式的排气系统；图16是根据本发明的一个实施方式的方法；图17是根据本发明的一个实施方式的用于保持加热灯的端部的温度的透视图；图18是如图17所示的实施方式的交替的视图；图19是根据本发明的一个实施方式的触发器支撑件的透视图；图20是如图19所示的触发器支撑件的侧视图；图21是如图19所示的触发器支撑件的顶视图；图22是安装在触发器支撑件中的灯触发器的透视图23是灯触发器的分解视图；图M是如图22所示安装在触发器支撑件中的灯触发器的顶视图；图25是在用于支撑灯的位置安装在触发器支撑件中的灯触发器的侧视图；图沈是在触发器支撑件内位于其退回位置中的灯触发器的侧视图；图27是根据本发明的一个实施方式的带有偏置灯丝的加热灯的视图；图观是根据本发明的一个实施方式的U形加热灯的视图；以及图四是本发明的另一个实施方式的视图。将可理解的是，为了视图的简单和清楚起见，附图中示出的元件并不一定精确地或按比例地绘制。例如，一些元件的尺寸可能相对于其它元件放大以便于清楚，或者多个物理构件可以包括在一个功能块或元件中。此外，在认为适当时，附图标记可以在多个附图中间重复以表示相应的或类似的元件。此外，在附图中示出的一些区块可以结合成单个功能。
具体实施例方式在下面的详细说明中，给出了多个详细的细节以便提供对本发明的实施方式的彻底的理解。本领域普通技术人员将理解的是，本发明的这些实施方式可以在没有一些细节的情况下实践。在其它情况下，公知的方法、过程、构件和结构可以不被详细描述，以便不使本发明的实施方式模糊。如将在下面更详细地描述的那样，根据本发明的多个实施方式，红外线炉系统提供了一种系统，其允许调整晶片在炉的相应区段中花费的时间的量，而同时使占据面积、即使炉使用的占地空间的量最小化。有利地，本发明的多个实施方式允许优化每个区段的所需的热持续期，这然后也使得在每个区段内的加热和/或冷却曲线最优化。将可理解的是，本发明的应用不限于在以下描述中所阐述的或在附图中所示出的构件的结构和布置的细节。本发明能够被实施为其它实施方式或以多种方式被实践或执行。并且，将可理解的是，在此使用的措辞和术语是用于描述的目的并且不应该被认为是限制。此外，为了清楚在分开的实施方式的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单一的实施方式中以结合的方式提供。相反地，为了简洁在单一的实施方式的上下文中描述的本发明的各个特征也可以被分开提供或以任何适当的子结合提供。根据本发明的多个实施方式，炉设有多个带。在一个实施方式中，炉的每一个区段设置一个带。使炉设有多个带允许调整工件、例如太阳能电池晶片在炉的每个区段中花费的时间的量的前述灵活性，因为相应传送带的速度可以单个地调整。此外，在一个区段中的传送带网目尺寸可以不同于另一个区段的网目尺寸，由此允许改善每个区段的加热或冷却能力或者空气流。此外，本发明的实施方式提供晶片从一个传送带到下一个传送带的安全和可靠的传输，同时在晶片从一个带到下一个带过渡时保持晶片的适当的对齐，因为在晶片从一个带到下一个带过渡时，通过移除晶片可能蓄积的任何旋转误差来使晶片被重新对齐。通过本发明的多个实施方式可以获得的这些优点连同其它优点将在下面更详细地描述。将可理解的是，在此讨论的方法和装置的各个实施方式并不将其应用限于在以下描述中所阐述的或在附图中所示出的构件或步骤的结构和布置的细节。方法和装置能够通过以各种方式被实践或被执行的其它实施方式实施。特定的实施方式或实例的示例在此被提供仅用于说明性的目的而不意在限制。与任何一个实施方式结合讨论的特定动作、元件和特征都并不意在从任何其它实施方式中的类似元素中排除。并且，在此使用的措辞和术语是用于描述的目的并且不应该被认为是限制。“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变化形式在此的使用意思是涵盖此后所列的项目及其等同元素，以及补充的项目。现在参考图1，红外线炉系统100包括干燥区段102、燃尽/点燃区段104和冷却区段106，它们一般地按照已知的那样相继串联地布置。第一传输区段108位于干燥器区段 102和燃尽/点燃区段104之间。第二传输区段110位于燃尽/点燃区段104和冷却区段 106之间。如图2所示，干燥器传送带202设置在干燥器区段102内，燃尽/点燃传送带204 设置在燃尽/点燃区段104内，并且冷却传送带206设置在冷却区段106内。第一传输传送带208设置在第一传输区段108中，并且第二传输传送带210设置在第二传输区段110中。在运行中，例如为太阳能电池晶片的待处理的物品被提供至干燥器区段102的入口并且由干燥器传送带202传输通过干燥器区段102。在本发明的一个实施方式中，一个或多个红外线平板加热器设于干燥器区段102的上部分中。这些红外线平板加热器沿着干燥器区段102的长度设置，并且通常干燥器传送带202在下面或在它们之间经过。在一个实施方式中，红外线平板加热器可以具有玻璃陶瓷表面，并且红外线加热元件可以设于玻璃陶瓷表面上方以使得玻璃陶瓷表面位于晶片和红外线加热元件之间。所述装置类似于燃烧器位于玻璃“下面”或后面的玻璃顶炉灶。有利地，这些平板加热器提供均勻的红外线辐射穿过干燥器区段102的整个宽度和长度。玻璃陶瓷表面设置得相对容易从其中清洁尘土或残渣。干燥器区段102的底部部分可以包括滴落托盘，其收集在晶片被加热时从晶片上滴落的残渣。此外，在一个实施方式中，不锈钢面板衬垫腔室的内部，工件被传输通过所述腔室以便于清洁。在干燥器区段102的末端，工件或晶片通过第一传输传送带208的运行从干燥器传送带202被传输到燃尽/点燃传送带204。在一个实施方式中，有时被称作“点燃处理”区段的燃尽/点燃区段104包括设置在上下区段中的每一个中以用于加热工件的一系列红外线加热灯，所述工件由燃尽/点燃传送带204传输通过燃尽/点燃区段104。燃尽/点燃区段104可以具有不同的区域，由此提供多区域运行，其中不同的区域具有不同的温度，其可以根据所需要的处理为工件提供温度曲线。当工件已经到达燃尽/点燃区段104的端部时，其通过第二传输传送带210的运行从燃尽/点燃传送带204被传输到冷却传送带206。在冷却区段106内，工件的温度在这样的受控处理下被降低到稍微高于室温。类似于燃尽/点燃区段104，冷却区段106可以具有设定在不同温度下的各个区域，其在工件穿过时为工件提供预限定的冷却曲线。然后完工件在冷却传送带206的端部被取走以用于后-炉处理，所述处理在此没有必要描述。一般地，每个传输传送带208、210运行以将晶片从一个炉区段的传送带运送到下一个相邻炉区段的传送带。本领域普通技术人员将理解，在任何给定的系统中所需要的传输传送带的数量是分开的区段的数量的函数，其中工件在所述分开的区段之间被运送。因此，带有三个区段的炉在此被描述为有两个传输传送带在运行中，这仅仅用于说明的原因而并非意在限制。因此，干燥器传送带202、第一传输传送带208和燃尽/点燃传送带204的运行将描述为系统的一个实施方式的运行的一个示例。如图3所示，第一传输传送带208包括多个传输轴306-1……306-6，它们沿着由箭头T代表的行进方向间隔开。在一个实施方式中， 干燥器传送带202由干燥器传送带驱动器302驱动，燃尽/点燃传送带204由燃尽/点燃传送带驱动器304驱动。每一个传输轴306-n都具有安装在其上的两个传输滚子308-1、 308-2，它们被设定尺寸和间隔开以接收在系统内被传输的晶片或工件。滚子可以包括带有特富龙《笼的陶瓷轴承以提供工件的较好的“自由旋转”和运动。在本发明的一个实施方式中，在每个传输轴306-n上传输滚子308_1、308_2之间的距离可以依据被处理的晶片被调整。备选地，传输滚子308之间的间隔可以固定，而整个传输轴306-n由传输滚子308之间具有不同间隔的传输轴306_n替换。传输滚子308可在相应的传输轴306上自由地旋转。在没有晶片被传输滚子308支撑的情况下，传输滚子308 以与它们安装在其上的传输轴306相同的速率旋转，仅仅被转动惯量和传输滚子308的轴承固有的摩擦力驱动。传输滚子308被允许自由旋转，以使得当例如为晶片的工件从一个速度下的滚子移到另一个速度下的滚子时，两个滚子都不会抵靠晶片的底表面旋转而导致磨损。滚子和晶片之间的摩擦力足够克服被动地驱动滚子的惯性，以使得滚子将加快或者减慢来匹配晶片的速度。当更多那些滚子接触到晶片的底表面时，晶片慢慢地加速/减速到第二组滚子的速度。如图3所示，最接近于干燥器传送带202的传输轴306-1、306-2和306-3由第一带 310驱动以便以与干燥器传送带202的链轮相同的速率旋转，其中所述干燥器传送带202将晶片供给到第一传输传送带208。最接近于燃尽/点燃传送带204的传输轴306-4、306-5 和306-6由第二带312驱动以便以与燃尽/点燃传送带204的链轮相同的速率旋转，其中所述燃尽/点燃传送带204将接收晶片或工件。现在参考图4，在晶片的相反端具有成角度的侧边缘的大致矩形的晶片402位于干燥器传送带202上。如图所示，晶片402将沿方向A朝向第一传输传送带208的传输轴 306运动，如箭头A所表示的那样。传输滚子308被设定形状为在晶片402沿着传送带路径从干燥器传送带202朝向燃尽/点燃传送带204行进时，保持晶片402对齐，或者如果必要的话，使晶片402重新对齐。传输滚子308的形状将在下面更详细地描述。如图5所示，在晶片402变得歪斜或以其它方式被错误地放置在传送带202上的情况下，当晶片402到达传输轴306的传输滚子308时，晶片402将变得笔直。当滚子308 接触晶片402的拐角时，晶片402的重新对齐将会出现。结果，参考图6，通过随后的传输轴306-4、306-5和306-6的运行，晶片402现在在第一传输传送带208内将被适当地定向以用于传递到燃尽/点燃传送带204上。如上所述，较接近相邻传送带定位的传输轴306由与相邻传送带的传动装置连接的链轮驱动，以使得传输轴以与相邻传送带的轴相同的速率旋转，从而提供相同的线速度。 当传输滚子308可在它们的相应的轴上自由旋转时，晶片沿着传输区段移动并且以随后接收的传送带的速度被运送到相邻传送带上。
传输滚子由适当的材料制成以不会损坏晶片的碰触表面。典型地，这些材料是耐热塑料，例如PEI。为了说明的目的已经示出了多个传输轴306和传输滚子308。然而，应当指出的是，沿着任何传输传送带的行进路径都应该设置充足数量的传输轴306，以使得晶片402在其从一个传送带移到下一个时完全靠置在传输滚子308上。换句话说，应该设置充足数量的轴306，以使得晶片402不会同时接触两个传送带，从而不会由于两个传送带之间速度的差异而损坏晶片402。本领域普通技术人员将理解的是，尽管干燥器传送带202和燃尽/点燃传送带204 每一个都被示出为由带传动装置驱动，但应当理解的是也可以使用替换的机构以用于驱动传送带。这包括但不限于位于开式回路或反馈控制上的齿轮和单独的伺服控制马达。此外，通过齿轮、与所述马达同步的单个马达的运行或相应传送带的运行，或者通过任何一个或多个其它已知和等同的机构，传输轴可以被控制以相对于它们的相应传送带运行。传输滚子308被设定形状为使得沿着传输传送带行进的晶片402保持对齐或重新对齐。如图7所示，传输滚子308具有斜坡表面或凹表面502，其用于在晶片在其行进中未对齐的情况下使晶片402在滚子308上居中。如图所示，当晶片402到达传输传送带区段并且其不笔直、即其歪斜时，或当晶片的中心平面不平行于传送带的中心平面时，传输滚子 308将接触晶片拐角并且使晶片重新对齐。由此，如图7所示，未对齐的晶片402将通过传输滚子308的运行变得笔直以获得如图8中所示定向的晶片402。当晶片在其接近传输滚子308的时候侧向地或旋转地偏置时，晶片402将被强制远离传输滚子308的较高的点，这引起晶片运动退回到传送带的中心。结果，每个传输传送带将会安全地运送晶片402从一个炉区段传送带到可以以相同的或不同的速度行进的下一个炉区段传送带。作为一个典型示例，并且为了更好地理解带的相对速度，干燥器区段的传送带可以以120英寸每分钟(ipm)的速度移动，并且燃尽/点燃区段的传送带可以具有 240ipm的速度。此外，冷却区段的传送带可以具有120ipm的速度。在本发明的一个实施方式中，晶片402可能相对传送带的中心向左或向右地偏离中心高达约四分之一英寸，逐渐变细的传输滚子将通过使晶片402在传送带上重新居中来使晶片402重新对齐，并且同时校正传送带可能已经经历的由于晶片402沿着传送带的长度行进而引起的任何旋转误差。备选地，传输轴306可以包括单块材料，其被配置为提供与传输滚子308-1、308_2 提供的支撑类似的支撑。传输轴306的示例仅仅用于解释性的目的，而并非相反地意在限制。在本发明的备选实施方式中，可以设有具有平坦轮廓的传输滚子350，如图9所示。此外，现在参考图10，可以设有锥形滚子352。在此，锥形滚子352可以被称作具有“狗骨”形状。平坦滚子350或狗骨滚子352可以被设定尺寸为如将被运送经过它的工件那么宽。在平坦滚子350的情况下，可能不存在在工件移动越过时使其变得笔直的需要，而备选地，狗骨滚子352则可以提供与如上所述类似的这种定向功能。如图11所示，燃尽/点燃区段104包括用于将过程气体引入燃尽/点燃区段104 的顶侧中的过程气体入口 602-1以及用于将过程气体输入燃尽/点燃区段104的底侧的第二过程气体入口 602-2。燃尽/点燃传送带204移动晶片402通过燃尽/点燃区段104，晶片402在该处暴露于由多个红外线加热灯604提供的红外线热量下。每个顶加热灯604 包括带有加热元件在内部的细长石英管。这些都为本领域技术人员所已知，并且不需要在此更详细地描述。所述灯横向于带的行进方向被布置，因此在图11、12和13中被示出为 “进入”附图所在页面。燃尽/点燃区段104可以包括子区域606，IR加热灯604在其中被设定为运行在不同温度下，由此在晶片402通过燃尽/点燃传送带204向前移动时为晶片 402提供特定的温度曲线。气体被引导通过设置在炉壳体中的多个槽缝603以便移动经过 IR加热灯604。过程气体在移动经过顶加热灯604时通过顶加热灯604被加热，而同时通过被吹动经过顶加热灯604的气体的运行冷却顶加热灯604。为了移除过程气体，排气支柱610被设置在每一个区域606之间。排气支柱610 被设置在传送带204的上方和下方并且帮助限定不同区域606的轮廓。每个排气支柱610 包括排气管612，其用于使过程气体从区域606中通气排出。现在参考图14，其中示出了沿线J-J截取的如图11所示的系统的部分横截面视图。如图14所示，传送带204现在被示出为行进进入附图所在页面中。在一个实施方式中， 排气管612包括上排气管612U和下排气管612L。上下排气管612U和612L输入到与排气塔620联接的文丘里管区段618中。每一个上下排气管612U、612L都具有沿其定位的多个孔622，以便将要被通气到系统外部的气体抽吸进来。在一个实施方式中，上下排气管612U 和612L中的每一个都在每个侧上包括孔622，并且取决于在系统中的位置可以抽吸气体以从两个不同的区域排出。备选地，孔622可以仅仅设置在排气管的一侧，以便仅仅从一个区域抽吸气体。孔的位置和尺寸取决于移除气体的需要并且由此被选择。现在参考图15，示出了用于提供抽吸力来从区域606中抽吸处理过的气体的机构。直角高压管630被插入文丘里管区段618的侧壁中。压缩接头632与高压管630的远端联接，并且空气喷嘴634与压缩接头632联接。在一个实施方式中，空气喷嘴是可以从俄亥俄州的辛辛那提的Exair公司买到的1103SST型号的超级空气喷嘴。在运行中，大约SOpsi的高压空气被提供进入高压管630的近端并且从空气喷嘴 634被排出。由于文丘里效应，因此这在从空气喷嘴634出来的空气后面建立了一个抽吸并且导致空气通过孔622被吸入。有利地，在这一空气压力水平下使用空气喷嘴634提供大约大致71立方英尺/分钟的空气的充分运动，同时也提供相对安静的运行，因为来自系统的声级在排气塔620的输出端测量为大致77分贝。在一个备选实施方式中，并不将高压管630相对连接器632和喷嘴634以直角设置，而是管道630可以被设置成一直线。有利地，通过过程气体冷却加热灯604提供了多个益处。被冷却的顶加热灯604 提供发射的红外光的较短波长，所述较短波长处于改善被运送通过炉的硅晶片的加热的波长范围中。所述冷却还在石英灯管的外壳层上保持较低的温度来提高灯的使用寿命。此外， 如上所述，所述冷却还帮助使得内部元件温度更高，其使得灯在较短的波长下运行。较短的波长帮助以非常陡峭的温度梯度加热晶片。利用陡峭的温度梯度，处理时间保持到最少，并且陡峭的温度斜坡被用于避免不利的分散，所述分散会影响电池单元的使用寿命和效率。 更进一步来说，由于区段之间的分开和空气的急剧变化(turnover)，通过使过程气体在它们之上运动来冷却灯还提供了残渣的清除和更好的曲线控制。作为冷却气体以用于灯的过程气体可以在室温下被引入腔室的顶部和底部。在另一个实施方式中，过程气体可以在低于室温的温度下被引入以提供更强的冷却效果。现在参考图12和13，过程气体通过以高于传统系统5-150倍的流量运行的鼓风机 (未示出)被引入入口管道702和被控制。所述高流速的一个益处是改善的曲线控制和来自晶片上的粘胶的溶剂和/或有机物的更好的清除。放气门704被设置在入口管道702内以控制运动的过程气体的量，所述气体然后被传输进区域强制通风(或增压充气)部708 以用于每个相应的子区域606。流量计706被设置在放气门704内以便监视与控制被带入区域强制通风部708的过程气体的流量。运动的过程气体从区域强制通风部708被引导通过多个槽缝603以运动越过相应的顶加热灯604。每个子区域可以具有其自身的相应的放气门704以允许特定量的过程气体进入区域强制通风部708以及从该处经过红外线加热灯604。有利地，每个放气门704都可以被分别控制以便在燃尽/点燃区段104的特定子区域606内根据需要提供适当的运行特性。现在参考图16，现在将描述在一个区段中进行的控制过程气体的过程750。初始地，在步骤752中，在一个实施方式中，用于所需区段运行的预定设定从具有易失性和非易失性存储器在其上的基于计算机的控制系统(未示出)检索出。所述设定例如可以包括由流量计706测量的流量、在子区域606中所需的温度和/或可以是可测量的或可控制的任何其它过程参数。曲线可以被预先确定和在存储器或存储装置中存储为“配方”以用于以后的选择和使用。“配方”可以用作处理过程的“基础”，然而，其中一部分过程参数由用户改变或调整以用于特定的过程。“新的”或“改变的”配方因此可以被储存为新的“基础”配方以用于相同的用户或另一个用户在随后的使用。随后，在步骤754中，构件被调整以便达到所需的表现特性。所述调整可以包括设定放气门704的开度、控制鼓风机在入口管道702中的速度或设定红外线加热灯604中的功率级。过程的控制包括在步骤756中测量运行参数，其包括但不限于放气门704内的实际空气速度、区域606内的温度，以及单独的红外线加热灯604的温度。在步骤758中，这些测量的运行参数与所需的参数范围相比较，以确定炉是否运行在所需的过程点。如果测量的参数处于范围内，控制进行到步骤760，其继续运行并且返回到步骤756的测量运行参数。现在返回步骤758，如果参数不处于所需的范围内，那么在步骤762中构件设定被改变， 以使得运行适应于所需的结果，并且控制返回到步骤756的测量运行参数。结果，可以在子区域内提供更陡峭的加热曲线并且由于过程气体的流动因此顶加热灯604的工作寿命可以提高。参考以上所述，红外线灯604在形状上呈大致管状，并且具有沿着燃尽/点燃区段 104的上部分和/或下部分设于间隔开的阵列中的端部端子802，如图17所示。灯604的端子端部802设于相应的冷却管道或导管806内，在其中流动的空气或其它气体冷却灯604 的端部端子802。灯端部端子802的冷却提高了灯的寿命，因为在较低的端部密封温度下灯的寿命趋向于变得更长。此外，现在参考图18，随着端部端子802被插入连接器902中，通过减少在连接器902内在电触点上聚集的氧化层，灯端部802的冷却还允许在端部端子802和连接器 902之间保持改善电连接。在另一个实施方式中，灯端部端子802的冷却将它们保持在约 80° -120°C的工作温度。在本发明的一个实施方式中，冷却空气通过引入空气流动通过冷却管道806的鼓风机提供。在冷却管道806中循环的空气可以是封闭系统的一部分，这一点上相同的空气在再次越过灯端部端子802之前被环绕循环但是被重新冷却。备选地，“新鲜的”空气可以在越过端子802之前从管道的外部被抽吸进来，并且然后被向后通气出去。—般地，如上所述的加热灯604被设为横越传送带。在一个实施方式中，设有笔直的管状加热灯604。这些加热灯604被安装在弹簧加载的连接器中以接收和定向灯604在传送带上。如本领域普通技术人员所已知的那样，连接器被配置为与灯604的端部端子802 交接。由此，这些连接器的结构已知并且适应于使用在系统中的加热灯604的特定类型的需求。为了便于插入和移除加热灯604，本发明的一个实施方式提供了一种机构，其允许单手移除管状灯604。现在参考图19，示出了触发器支撑件2000。触发器支撑件2000包括彼此联接的触发器支撑件前面板部分2002和触发器支撑件后部分2004。在一个实施方式中，触发器支撑件前部分2002和触发器支撑件后部分2004由高强度塑料材料制成。用于触发器支撑件 2000及其相关部件的材料的选择将可根据环境来确定，触发器支撑件在所述环境中被运行 (或将被运行)并且属于本领域普通技术人员的技能。多个触发器箱体2006被限定在触发器支撑件后部分2004中，并且由独立的翼片 2007限定轮廓。在此，严格地用于解释性目的，5个(五个)独立的翼片2007被示出以便划分4个(四个)触发器箱体2006。每个触发器箱体包括触发器弹簧引导件2008，下面将更详细地描述其作用。多个触发器开口 2010设置在触发器支撑件前部分2002中。每个触发器箱体2006有一个触发器开口 2010，触发器开口 2010与触发器弹簧引导件2008对齐。如图20所示，其中示出了沿图19中的线H-H截取的触发器支撑件2000的横截面视图，触发器弹簧引导件2008为由与触发器支撑件2000相同的材料制成的空心圆筒。触发器缆线管道2014设置在触发器支撑件后部分2004中并且与圆筒形的触发器弹簧引导件 2008对齐。由此，与触发器弹簧引导件2008对齐的触发器开口 2010，以及触发器缆线管道 2014限定圆筒形开口。如图所示，触发器弹簧引导件2008设置在触发器支撑件后部分2004 的弹簧止挡壁2012处。图21是如图19所示的触发器支撑件组件2000的顶视图。在此，同样如图20所示，触发器开口 2010、触发器弹簧引导件2008和触发器缆线管道2014的对齐可从上方观察到。为了便于提供电力至相应的加热灯604，必须设置适当的灯连接器。触发器支撑件 2000提供触发器箱体2006以接收相应的触发器2100，如图22所示。将在下面更详细地描述的触发器2100包括灯连接器2102，在触发器2100设置在触发器支撑件2000的触发器箱体2006中时，所述灯连接器2102通过相应的触发器开口 2010伸出以与相应的灯接触。现在参考图23，触发器2100包括由高强度材料制成的U形的触发器框架，所述高强度材料例如为塑料，与用于触发器支撑框架2000的材料类似。灯连接器2102被安装到通常由金属组成的触发器面板2104上。一个或多个铆钉2106被用于使灯连接器2102与触发器面板2104连接。电源线2108与灯连接器2102电接合并且通过触发器框架2101供电。如将在下面描述的那样，触发器弹簧2110被提供并且被用于偏压触发器2100在触发器框架2000内就位。一对螺钉2112被用于通过螺钉2112进入位于触发器框架2101上的相应插孔2114中的交互作用来使触发器面板2104与触发器框架2100连接。为了便于触发器2100在触发器支撑件2000内运行，触发器框架2101包括触发器手柄2116，其具有容易由操作者的手操纵的形状。图M是触发器2100位于触发器支撑件2000的触发器箱体2006内的顶视图。触发器弹簧2110被定位为使得一个端部位于围绕触发器弹簧引导件2008，而另一个端部推动抵靠触发器2100的触发器面板2104。触发器弹簧2110推动抵靠弹簧止挡壁2012由此导致灯连接器2102通过位于触发器支撑件前部分2002中的触发器开口 2110伸出。应该注意的是，灯连接器2102本身具有内部弹簧，在灯与灯连接器2102连接时所述内部弹簧提供一定的调整量。灯连接器2102内的所述弹簧并没有一般地被示出为灯连接器2102被设置为用于结合进触发器2100单块件。此外，尽管仅示出了一个触发器2100，但本领域普通技术人员可理解在运行中在每个触发器箱体2006中都将有一个触发器2100。此外，尽管仅示出了四个触发器箱体，但很好理解根据需要可以通过特定的设计在触发器支撑件2000中设置任何的数量。如上所述，在触发器的正常位置，由于触发器弹簧2110偏压抵靠弹簧止挡壁2012 导致触发器灯连接器2102与加热灯(未示出)接合，如图25所示。尽管图23中示出的触发器的分解视图没有示出触发器支撑件2000，但本领域技术人员知道触发器2110如何被组装以及如何结合到触发器支撑件2000中，以使得触发器弹簧2110与触发器弹簧引导件 2008联接，以便适当地偏压触发器灯连接器2102。为了移除灯，触发器2100沿与触发器弹簧2110提供的推动力相反的方向运动。 这样做拉动触发器灯连接器2102远离其所连接的灯并且允许将所述灯从系统移除。触发器手柄2116便于拉动特定的触发器2100，特别是在触发器支撑件2000内设有多个触发器 2100、即彼此紧挨着设置的情况下。如图沈所示，当触发器2100被拉“回”时触发器灯连接器2102通过便于移除和更换灯的触发器开口 2010退回。一旦替换的灯(如果有的话) 被插入，触发器2100到其常规位置的返回就提供充分量的压力以保持灯就位。当然，本领域普通技术人员将理解，触发器弹簧2110的特征被选择来提供充分的力以保持灯就位，而没有出现沿相反方向拉动的人难以克服的力。在本发明的一个备选实施方式中，使用了具有偏置灯丝的红外线灯或灯管。如图 27所示，红外线加热灯1002被设置为具有居中的灯丝1004，其中灯1002提供的热量处于其中心。另外，设有左侧的灯1006，如图中所定向的那样，其灯丝1004位于所述附图的左侧，其峰值热量将位于该处。还设有具有其灯丝1004在右侧的右侧的红外线灯1008。应该注意的是，仅仅是交换位置，右侧的红外线灯1008可以是左侧的灯1006，然而，可以设置非对称的右侧的和左侧的灯。任何给定的灯丝的长度可以是可调节的，像灯相对于彼此居中、 右侧和左侧的相对位置那样，以使得其间的或重叠的距离、X和Y值可以根据需要通过特定的过程被调节以提供横越带204的曲线。备选地，如图28所示，可以设有U形的灯1010以便加热在下面在传送带204上向前移动的工件。在此，带204被示出为运动进入页面。当然，本领域普通技术人员将理解，通过所述描述，可以设想U形灯1010和任意的偏置灯1002、1006和1008的定向和结合。此外，红外线加热灯不限于单灯丝装置，可以使用例如具有“图8”或双管形式的管，其例如可以从佐治亚州的Duluth的Heraeus Noble Light公司买到。可以从Heraeus买到的短波双管加热器包括其中提供了多个灯丝管以获得重叠的或移位的加热曲线的结构。干燥器区段102、燃尽/点燃区段104和冷却区段106中的每一个都可以具有上下壳体部分，其可以移动以便为相关区段的构件提供入口。如图四所示，中心部分902可以包括相应的传送带202、204、206和相关机械构件。上壳体部分904和下壳体部分906被附接到升降致动器908上以便使上下壳体部分904、906移动进入或离开用于允许进入区段内的位置。升降致动器908可以是电动的或液压的。当然，本领域普通技术人员将理解，上壳体部分904或下壳体部分906可以独立于另一个进入或离开工作位置。这允许便利于进入以及系统的任何构件的相互作用的观测。并没有打算使附图中的传送带的描述将它们表示为呈实体材料，传送带并没有被如此限制。设想传送带可以包括由具有适当尺寸的带有图案的适当材料制成的网状材料。 此外，一个区段中的带材料和网目图案可以不同于另一个区段中的带材料和网目图案，以适应相应区段的功能和运行条件。已经描述了在晶片在多个传送带系统上穿过炉时提供用于干燥、加热和冷却晶片的红外线炉系统。炉包括外壳，其具有顶部、底部和侧壁的，以及入口和出口部分。第一传送带系统被包含在干燥器区段内并且沿着干燥器区段的长度传输晶片。传送带的速度是要求晶片保持在干燥器区段内的时间的量的函数。如果晶片必须处于干燥器区段中一定量的时间，那么传送带的速度可以被调整并且干燥器区段的长度缩短以获得晶片必须包含在其中的所需时间。第二传送带被包含在点燃区段中，并且从干燥器区段的卸载端部延伸到点燃区段的另一端处的卸载位置。点燃皮带速度可以被控制以提供晶片需要包含在点燃区段中的所需时间量，并且允许点燃区段的长度尽可能小。冷却区段中的最后的传送带被包含在冷却区段中，并且其速度也可以被控制以产生晶片必须保留在其中的适当的时间量。利用传送带速度被调整以建立晶片被包含在其中的适当的时间量，冷却区段的长度可以由此减小。带有多个带的红外线炉系统通过允许依据通过其被运送的工件的类型设定不同类型的曲线来提供了运行的多方面适合性。在本发明的另一个实施方式中，彼此并排定位的多个传送带可以被设置在炉的一个或多个区段中。每个传送带可以设定为具有与通过相同区域的另一个带相同的速度或不同的速度。由此，带有不同曲线需求的产品可以被处理，同时通过一个区域的带的速度确定工件将经历的加热曲线。在具有由此描述的本发明的至少一个实施方式的多个特征的情况下，应该理解， 各种变更、变化和改进对于本领域技术人员来说将是容易想到的。这些变更、变化和改进应该作为本申请公开内容的一部分并且应该属于本发明的范围内。因此，前述的说明和附图仅仅以举例的方式给出，本发明的范围应该根据所附权利要求书及其等价物的适当结构决定。
权利要求
1.一种炉，其包括具有一个或多个区域、至少一个用于传输产品的传送带、入口和出口的第一区段； 具有一个或多个区域、至少一个用于传输产品的传送带、入口和出口的第二区段； 具有一个或多个区域、至少一个用于传输产品的传送带、入口和出口的第三区段； 第一区段、第二区段和第三区段中的至少一个包括设于相应的至少一个产品传送带上方或下方的一系列灯，每个灯都包括位于第一端部端子和第二端部端子之间的细长管状部位；并且第一区段、第二区段和第三区段中的至少一个包括用于提供过程气体的过程气体系统，其中所述过程气体被引导横越相应区段的灯的管状部位。
2.根据权利要求1所述的炉，其特征在于，第一区段、第二区段和第三区段中的至少一个包括用于冷却相应灯的端部端子的灯冷却系统。
3.根据权利要求2所述的炉，其特征在于，所述灯冷却系统包括 第一导管，所述灯的第一端部端子设于其中；以及第二导管，所述灯的第二端部端子设于其中。
4.根据权利要求3所述的炉，其特征在于，所述灯冷却系统还包括用于提供通过所述第一导管和第二导管中的至少一个的运动的气体的鼓风机。
5.根据权利要求4所述的炉，其特征在于，所述灯冷却系统还包括 用于冷却所述气体的与所述鼓风机联接的装置。
6.根据权利要求3所述的炉，其特征在于，所述第一导管和第二导管中的至少一个是封闭系统，在相应导管中流动的气体在其中再循环。
7.根据权利要求6所述的炉，其特征在于，所述气体是空气。
8.根据权利要求1所述的炉，其特征在于，用于相应的至少一个区段的所述过程气体系统包括第一强制通风部；流体地联接所述第一强制通风部和所述相应区段的多个第一槽缝；以及流体移动系统，其用于引导气体从所述第一强制通风部通过所述多个第一槽缝并且进入所述相应区段内，其中，所述多个第一槽缝中的每一个都与所述相应区段的相应的一个灯的细长管状部位对齐。
9.根据权利要求8所述的炉，其特征在于，所述炉还包括 用于引入过程气体到第一强制通风部中的气体源，其中，所述过程气体是从所述第一强制通风部联接通过所述多个第一槽缝并且进入所述相应区段中以越过所述灯的气体。
10.根据权利要求8所述的炉，其特征在于，所述炉还包括 与第一强制通风部流体地联接的第一放气门，其中，所述第一放气门可操作以控制流入所述第一强制通风部中的气体的量。
11.根据权利要求10所述的炉，其特征在于，所述炉还包括第一流量计，其设于所述第一放气门中并且可操作以测量所述第一放气门中的气体的流量。
12.根据权利要求1所述的炉，其特征在于，所述灯沿着炉的相应区段的长度间隔开。
13.根据权利要求12所述的炉，其特征在于，每个灯被配置为从所述细长管状部位发射红外线辐射。
14.根据权利要求13所述的炉，其特征在于，每个灯都可移动，所述炉还包括 与所述可移动的灯联接的灯支撑系统。
15.根据权利要求14所述的炉，其特征在于，所述炉还包括用于为所述灯提供电力的灯支撑系统，所述灯支撑系统包括灯触发器，其包括用于可脱开地电连接到所述灯的端部端子的电触点； 配置为接收所述灯触发器的触发器支撑框架，所述触发器支撑框架具有限定在其中以接收所述电触点的开口 ；以及与触发器支撑框架和灯触发器联接的弹簧机构，所述弹簧机构配置为推动所述电触点通过所述开口并且与所述灯的所述端部端子接合。
16.根据权利要求15所述的炉，其特征在于，所述灯触发器包括 便于灯触发器与所述弹簧机构相反地运动的手柄部分。
17.根据权利要求15所述的炉，其特征在于，所述电触点包括第二弹簧机构以推动所述电触点与所述灯的所述端部端子接合。
18.根据权利要求15所述的炉，其特征在于，所述灯支撑系统还包括 与所述电触点电接合并且延伸通过所述灯触发器的电源线。
19.根据权利要求1所述的炉，其特征在于，所述炉还包括用于将产品从第一区段的出口传输到第二区段的入口的第一传送带；以及用于将产品从第二区段的出口传输到第三区段的入口的第二传送带， 其中，第一传输传送带和第二传输传送带中的每一个被配置为适应在运行于不同速度下的两个区段传送带之间传输的产品。
20.根据权利要求19所述的炉，其特征在于，所述第一传输传送带和第二传输传送带中的至少一个包括沿着行进轴线设置并且沿垂直于所述行进轴线的方向大致彼此平行的多个第一轴； 与所述多个第一轴联接并且运行从而在第一速度下驱动所述多个第一轴的第一驱动组件；沿着所述行进轴线设置并且沿垂直于所述行进轴线的方向大致彼此平行的多个第二轴；以及与所述多个第二轴联接并且运行从而在第二速度下驱动所述多个第二轴的第二驱动组件；其中，所述多个第一轴和所述多个第二轴中的每一个都具有可同轴且自由旋转地设于所述轴上的至少一个滚子。
21.根据权利要求20所述的炉，其特征在于所述第一驱动组件被配置为在与所述第一区段传送带的速度大致相同的速度下驱动所述多个第一轴；并且所述第二驱动组件被配置为在与所述第二区段传送带的速度大致相同的速度下驱动所述多个第二轴。
22.根据权利要求20所述的炉，其特征在于多个第一轴和多个第二轴中的每一个都具有可同轴地设于所述轴上并且可在所述轴上自由地旋转的一对滚子，并且其中，所述一对滚子中的每个滚子被配置为使产品在两个滚子之间居中。
23.根据权利要求22所述的炉，其特征在于，每个可自由旋转的滚子由其相应的轴被动地驱动，并且其中，所述可自由旋转的滚子及其相应的轴之间的摩擦力通过设于其上被传送的产品的力克服，以使得所述可自由旋转的滚子将旋转以匹配所述被传送的产品的速度。
24.根据权利要求1所述的炉，其特征在于，第一区段、第二区段和第三区段中的至少一个包括用于将气体从第一区段、第二区段和第三区段中的至少一个移除的排气系统。
25.根据权利要求M所述的炉，其特征在于，所述排气系统包括 排气支柱；设置在所述排气支柱中的第一排气管，所述第一排气管具有限定在其中的多个开口， 所述第一排气管经由所述多个开口与所述相应区段流体地联接； 与所述第一排气管流体地联接的文丘里管； 具有位于所述文丘里管内的第一端部的输入管；以及设于所述文丘里管中的高压空气喷嘴，所述空气喷嘴具有输入部和输出部，所述喷嘴输入部与输入管的第一端部联接，所述喷嘴输出部被定向为沿远离所述第一排气管的方向输出高压空气。
26.根据权利要求25所述的炉，其特征在于，所述炉还包括 经由所述输入管与所述空气喷嘴联接的高压空气源。
27.根据权利要求1所述的炉，其特征在于，第一区段、第二区段和第三区段传送带中的每一个可在与另一个区段传送带的速度无关的速度下运行。
28.一种炉，其包括具有一个或多个区域、至少一个用于传输产品的传送带、入口和出口的第一区段； 具有一个或多个区域、至少一个用于传输产品的传送带、入口和出口的第二区段； 具有一个或多个区域、至少一个用于传输产品的传送带、入口和出口的第三区段； 第一区段、第二区段和第三区段中的至少一个包括设于相应的至少一个产品传送带上方或下方的一系列灯，每个灯都包括位于第一端部端子和第二端部端子之间的细长管状部位；并且第一区段、第二区段和第三区段中的至少一个包括用于冷却所述灯的所述端部端子的灯冷却系统。
29.根据权利要求28所述的炉，其特征在于，所述灯冷却系统包括 第一导管，所述灯的所述第一端部端子设于其中；以及第二导管，所述灯的所述第二端部端子设于其中。
30.根据权利要求四所述的炉，其特征在于，所述灯冷却系统还包括用于提供通过所述第一导管和第二导管中的至少一个的运动的气体的鼓风机。
31.根据权利要求30所述的炉，其特征在于，所述灯冷却系统还包括与所述鼓风机联接的用于冷却气体的装置。
32.根据权利要求四所述的炉，其特征在于，所述第一导管和第二导管中的至少一个是封闭系统，在相应导管中流动的气体在其中再循环。
33.根据权利要求32所述的炉，其特征在于，所述气体是空气。
34.一种保持红外线炉中红外线加热灯的运行温度的方法，其中所述红外线炉包括具有一个或多个区域、产品传送带、入口和出口的至少一个区段，所述方法包括将第一系列的可移除红外线加热灯设于所述传送带的上方或下方，红外线加热灯中的每一个都具有第一端部端子和第二端部端子以及位于第一端部端子和第二端部端子之间用于发射红外线辐射的细长管状部位；以及引导气体在多个第一红外线加热灯的第一端部端子和第二端部端子上，以将第一端部端子和第二端部端子保持在第一温度范围内。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，被引导的气体不与所述相应区段流体连通。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述气体是空气。
37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在将空气引导在第一端部端子和第二端部端子上之前，将被引导的空气冷却到室温以下的温度。
38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述方法还包括经由相应的导管提供空气到第一端子和第二端子；以及使空气在相应导管中再循环。
39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在再次越过第一端子和第二端子之前重新冷却被再循环的空气。
40.一种控制红外线炉的方法，所述红外线炉包括具有入口和出口以及至少一个位于其中的区域的至少一个区段、设置在相应区段中用于传送工件通过其中的传送带、以及设于所述传送带上方或下方并且位于所述至少一个区域内的一系列可移除的红外线加热灯， 所述红外线加热灯中的每一个具有用于从其中发射红外线辐射的细长管状部位，所述方法包括提供过程气体到所述至少一个区域；以及引导过程气体在每一个加热灯的所述细长管状部位上以控制加热灯的至少一个运行参数。
41.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，所述方法还包括提供所述过程气体通过第一区域强制通风部和与所述第一区域强制通风部流体地联接的多个第一槽缝，其中，所述多个第一槽缝被布置为使得所述多个第一槽缝中的每一个与相应的一个红外线加热灯的细长管状部位对齐。
42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，所述方法还包括控制从所述加热灯发射的光的波长。
43.根据权利要求42所述的方法，其特征在于，控制光的波长包括以下步骤中的至少一个控制越过所述加热灯的过程气体的速度； 控制所述第一区域强制通风部中的过程气体的速度； 控制所述第一区域强制通风部中的过程气体的流量；以及控制所述第一区域强制通风部中的过程气体的温度。
全文摘要
本发明涉及一种红外线炉系统，其可以调整工件在炉的相应区段中花费的时间的量，而同时使所使用的炉的占据面积、即占地空间的量最小化。各个实施方式允许优化每个区段的所需的热持续期，这然后也使得在每个区段内的加热和/或冷却曲线最优化。设有传输传送带以将工件从工作于第一速度下的一个传送带传输到工作于与第一速度不同的第二速度下的第二传送带，以免损坏工件。设有滚子以支撑工件和保持适当的定向。加热灯支撑组件为加热灯提供电力并且便于更换和替换加热灯。空气输送系统提供保持在正确温度下的过程气体。排气系统以改善的反转变化和减小的噪音条件提供空气流。红外线加热灯通过提供气流横越端部端子而被冷却。加热灯发射的光的波长通过控制被引入炉的区段中的过程气体的参数而调整。
文档编号F27B9/24GK102414529SQ201080019669
公开日2012年4月11日 申请日期2010年2月11日 优先权日2009年3月2日
发明者D·J·布特兰德, T·R·多尔蒂 申请人:Btu国际公司