气浮辊道式半导体器件热处理炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种气浮辊道式半导体器件热处理炉，该热处理炉中传输半导体器件的辊道由若干条水平排列、沿自身轴线往复转动的辊轴组成，至少一部分辊轴为空心辊轴，在空心辊轴上半导体器件经过的部位沿径向方向设置有若干通气孔，在空心辊轴的至少一端通过旋转接头与进气管连接，气体通过空心辊轴上的通气孔进入到半导体器件经过的炉膛部位。本实用新型从根本上保证炉内核心扩散区域的气氛和洁净度，从而提高了扩散效果和质量。
【专利说明】气浮辊道式半导体器件热处理炉
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种气浮辊道式半导体器件热处理炉，可用于太阳电池片等半导体器件的烧结热处理或扩散热处理。
【背景技术】
[0002]在太阳电池的整个生产工艺流程中，扩散、印刷和烧结三道工序是最主要的。其中，烧结工艺主要用于烘干印刷在硅片表面的浆料，烧掉从浆料中挥发出的有机溶剂，同步烧结太阳电池硅片的正反面，使印刷至硅片上浆料中的金属电极与硅片形成良好的欧姆接触，烧结质量的好坏直接影响太阳电池的转换效率。
[0003]通常，被烧结的电池片正面印刷有银浆、背面印刷有铝背场和背银，目前无论是普遍使用的网带式烧结炉、还是近期问世的辊道式烧结炉，都需要依次经过预热排胶区、升温区、烧结区和降温区完成整个烧结过程，在烧结过程中，需要将银浆和铝浆中的有机物燃烧排出炉体外，为了利于有机物的燃烧和排出，一般向炉膛内通入洁净的压缩空气，目前一般是通过炉体的内壁向炉内通气，对气流的走向、压力、流量有较高的要求。对于辊道式烧结炉来说，由于印刷有浆料的硅片在旋转辊轴的摩擦力作用下进行传输，如果用普通的等径辊轴，高温下铝背场熔化后会发生铝背场和辊轴的粘连问题，专利CN102439738A介绍了一种台阶辊，虽可最大限度地解决粘连问题，但在硅片二个边缘部位还是会留下辊道的印痕，这种结构，对辊轴的加工和安装精度要求极高，否则会出现硅片跑偏的问题。
[0004]当电池片在进行扩散热处理制备PN结时，需要炉内保持洁净的气氛，一般通入洁净的氮气作为保护气体，而作为连续作业的辊道式热处理炉，要做到完全密闭是很难的。专利CN1936474A中阐述了一种辊道炉床热处理炉中的防尘装置，在该炉体侧壁上、比辊子管穿孔高的上方位置，安装着设有开口的清洁空气管道，防止炉体以外的尘埃进入炉体，该专利通入的洁净气体仅仅在炉体二侧起到防止外部灰尘进入炉内的保护作用，并不能从根本上改善炉内气氛和环境。
[0005]为此， 申请人:发明了一种气浮辊道式半导体器件热处理炉，可有效解决太阳电池烧结和扩散时存在的上述问题。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的弊端，本实用新型的目的是提供一种气浮辊道式半导体器件热处理炉，从根本上保证炉内核心扩散区域的气氛和洁净度，从而提高了扩散效果和质量。
[0007]本实用新型所述的气浮辊道式半导体器件热处理炉中，传输半导体器件的辊道由若干条水平排列、可以沿自身轴线往复转动的辊轴组成，至少一部分辊轴为空心辊轴，在空心辊轴上半导体器件经过的部位沿径向方向设置有若干通气孔，在空心辊轴的至少一端通过旋转接头与进气管连接，从进气管可以通入洁净的压缩空气或其他必要的气体，通过空心辊轴上的通气孔进入到半导体器件经过的炉膛部位。
[0008]优选的是，从空心辊轴上的通气孔进入炉膛的气体，在半导体器件与空心辊轴表面之间形成一层气膜，半导体器件在气膜的作用下进行传输。
[0009]优选的是，通过空心辊轴上的通气孔吹出的气体的压力要能够使半导体器件瞬间离开传输辊轴的表面。
[0010]优选的是，在空心辊轴上半导体器件经过的设置有若干通气孔的部位，设置有至少一个中间凹、两边凸的台阶，半导体器件在两边凸起台阶的支撑和摩擦力作用下水平移动，半导体器件与通气孔之间离开一定距离，气体可以无障碍地从半导体器件下面进入炉膛，以便于在半导体器件和辊轴之间形成气膜、以及气体均匀地到达半导体器件周围。
[0011]优选的是，在空心辊轴上沿径向方向设置的若干通气孔，可以与空心辊轴的轴心垂直、也可以向半导体器件前进方向倾斜一定的角度。
[0012]优选的是，在空心辊轴上沿径向方向设置的若干通气孔，可以是同种孔径和不同孔径、可以是均匀间距或不均匀间距，以达到气体的均匀分布。
[0013]优选的是，空心辊轴的材质是石英玻璃管、石英陶瓷管、氧化铝陶瓷管、氮化硅陶瓷管等对半导体器件或热处理工艺不造成污染的材料。
[0014]优选的是，所述的半导体器件可以是硅片、锗片、砷化镓片、蓝宝石片或其他可以进行PN结掺杂的材料。
[0015]本实用新型具有如下有益效果:
[0016]本实用新型提供的气浮辊道式半导体器件热处理炉，当用来对太阳电池进行烧结时，一方面，从空心辊轴的通气孔中喷出的高压气体可以在传输辊轴与电池片之间形成一层气膜，另一方面，具有通气功能的台阶辊结构，也可以实现传输辊轴与电池片之间形成一层气膜，因为电池片和传输辊轴不直接接触，也就不会发生电池铝背场与传输辊轴的粘接问题；由于高压气体形成的气膜薄而均匀，对电池片形成的作用力和摩擦力一致，尤其是台阶辊结构，都会有效防止电池片跑偏的问题。当使用该热处理炉对太阳电池硅片进行扩散处理时，因为始终有新鲜洁净的气体从空心辊轴的通气孔喷出、源源不断地扩散到炉膛内的每一个角落，由于硅片一直从空心辊轴的通气孔上部经过、不断喷出的洁净气体将硅片包围阻止了外来气体接近硅片，从而在硅片周围(硅片扩散的核心区域)形成了局部非常洁净的小环境，因此，不会因为热处理炉炉体密封不严、外来杂质气体进入炉膛而影响扩散核心区域的洁净度。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型所述的气浮辊道式半导体器件热处理炉的一个实施例的结构示意图；
[0018]图2为本实用新型所述的气浮辊道式半导体器件热处理炉中通气空心辊轴的结构示意图；
[0019]图3为本实用新型所述的气浮辊道式半导体器件热处理炉中半导体器件在通气空心辊轴上传输的示意图；
[0020]图4为本实用新型所述的气浮辊道式半导体器件热处理炉中半导体器件在通气台阶空心辊轴上传输的示意图；
[0021]图中:1、上炉体；2、下炉体；3、传输辊轴；4、半导体器件；5、加热灯管；6、冷却风机；301、辊轴轴头；302、空心辊轴；303、通气孔；304、辊轴通气轴头；305、旋转接头；306、进气管；307、台阶；7、气膜。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
[0023]如图1所示，本实用新型公开了一种气浮辊道式半导体器件热处理炉，由上炉体
1、下炉体2、传输辊轴3、加热灯管5、冷却风机6等基本单元组成，图2公开了其通气空心辊轴302的结构。如图所示，传输半导体器件4的辊道由若干条水平排列、可以沿自身轴线往复转动的辊轴3组成，其中炉膛内的辊轴为空心辊轴302，在空心辊轴302上半导体器件4经过的部位沿径向方向设置有若干通气孔303，在空心辊轴302的一端安装有通气轴头304，通气轴头304通过旋转接头305与进气管306连接，从进气管306可以通入洁净的压缩空气或氮气等，通过空心辊轴302上的通气孔303进入到半导体器件4经过的炉膛部位，当进气压力足够大时，可以在旋转的空心辊轴302周围形成一层气膜7，气膜7可以防止半导体器件4与空心辊轴302表面直接接触而发生粘连现象。
[0024]通过旋转接头305进入空心辊轴302的气体压力应根据处理半导体器件4的面积或质量不同以及是否需要形成气膜I等工艺要求而进行调整，一般要求形成气膜I时，气体压力应达到I kg/cm2以上。
[0025]在空心辊轴302上设置的若干通气孔303，如图3所示，可以与空心辊轴302的轴心垂直、也可以向半导体器件4的前进方向倾斜一定的角度，以便从通气孔303中喷出的气体对半导体器件4产生一个向前的推力，使半导体器件4更容易向前移动，该倾斜角度一般以20— 40°为宜。
[0026]在通气空心辊轴302上可形成台阶307，其结构如图4所示，半导体器件4的边缘与台阶307接触，其接触的部位一般以l-2mm为宜；半导体器件4与通气孔303之间离开一定距离，以便于气膜7形成，台阶307的高度(即半导体器件4与通气孔303之间的距离)以
0.5-2mm为宜；二层台阶可以有效解决半导体器件4在传输过程中跑偏的问题。
[0027]为了防止半导体器件4在高温下传输时受到空心传输辊轴302的污染，空心辊轴302的材质可选用石英玻璃管、石英陶瓷管、氧化铝陶瓷管、氮化硅陶瓷管等，首选是石英玻璃管和石英陶瓷管。
[0028]尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【权利要求】
1.一种气浮辊道式半导体器件热处理炉，其特征在于，在所述热处理炉中，传输半导体器件的辊道由若干条水平排列、沿自身轴线往复转动的辊轴组成，至少一部分辊轴为空心辊轴，在空心辊轴上半导体器件经过的部位沿径向方向设置有若干通气孔，在空心辊轴的至少一端通过旋转接头与进气管连接，气体通过空心辊轴上的通气孔进入到半导体器件经过的炉膛部位。
2.根据权利要求1所述的气浮辊道式半导体器件热处理炉，其特征在于，通过空心辊轴上的通气孔进入炉膛的气体，在半导体器件与空心辊轴表面之间形成一层气膜，半导体器件在气膜的作用下进行传输。
3.根据权利要求1所述的气浮辊道式半导体器件热处理炉，其特征在于，从空心辊轴上的通气孔吹出的气体的压力要能够使半导体器件瞬间离开传输辊轴的表面。
4.根据权利要求1所述的气浮辊道式半导体器件热处理炉，其特征在于:在空心辊轴上半导体器件经过的设置有若干通气孔的部位，设置有至少一个中间凹、两边凸的台阶，半导体器件在两边凸起台阶的支撑和摩擦力作用下水平移动，半导体器件与通气孔之间离开一定距离，气体无障碍地从半导体器件下面进入炉膛，在半导体器件和辊轴之间形成气膜、气体均匀地到达半导体器件周围。
5.根据权利要求1所述的气浮辊道式半导体器件热处理炉，其特征在于，在空心辊轴上沿径向方向设置的若干通气孔，与空心辊轴的轴心垂直或者向半导体器件前进方向倾斜一定的角度。
6.根据权利要求1所述的气浮辊道式半导体器件热处理炉，其特征在于，在空心辊轴上沿径向方向设置的若干通气孔，其孔径为相同或不同、其间距为均匀间距或不均匀间距。
7.根据权利要求1所述的气浮辊道式半导体器件热处理炉，其特征在于，空心辊轴的材质是石英玻璃管、石英陶瓷管、氧化铝陶瓷管或氮化硅陶瓷管。
8.根据权利要求1所述的气浮辊道式半导体器件热处理炉，其特征在于，所述的半导体器件为硅片、锗片、砷化镓片、蓝宝石片或其他可以进行PN结掺杂的材料。
【文档编号】F27B9/30GK203605700SQ201320727807
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】袁向东, 许颖, 袁瑒 申请人:北京金晟阳光科技有限公司, 袁向东, 许颖