温度调节装置及晶片真空加热装置的制作方法

文档序号:15866675发布日期:2018-11-07 20:39阅读:253来源:国知局

本实用新型涉及晶片加热技术领域,尤其涉及一种温度调节装置及晶片真空加热装置。



背景技术:

在各种不同领域中经常会涉及到晶片加热。例如,在半导体设备和太阳能电池设备中为了工艺需要,经常要加热晶片。加热晶片的方法很多,主要包括电阻丝加热、高频感应加热和红外灯管加热。其中,电阻丝加热又叫辐射加热,这种加热方式调整温度均匀性相对困难,并且升降温较慢。高频感应加热速度快,容易实现自动化控制,但成本较高,工作时由于高频磁场,容易影响其它设备。红外灯管加热可以实现快速升降温,但是红外灯管加热晶片存在以下问题:

在安装的过程中,会由于装配误差导致加热用的红外灯管不在同一平面上。而红外灯管到晶片的距离与晶片加热时的温度均匀性有直接关系,如果各红外灯管到晶片的距离不一致,会造成晶片表面的温度不一致,从而影响最终的工艺效果。

此外,红外灯管在安装过程中,会因为真空腔室上盖、红外灯管本身的加工误差以及装配精度造成各红外灯管与晶片的距离不一致,从而影响晶片表面温度的均匀性。

另外红外灯管自身长度较长,每段的加热温度会有差异,这些差异会直接影响晶片的加热均匀性,并且每根红外灯管的自身加热不一致存在不确定性,只能在调试过程中确定红外灯管加热不均匀性的具体数值。红外灯管在加热前,真空腔室必须抽真空,如果需要调整灯管与晶片的距离,需要破坏掉真空,打开真空腔室上盖,调整好后继续测试温度均匀性,如不符合要求需重复上述步骤,这样维护效率会降低。并且,为了保证晶片温度均匀性,在加热灯管已经固定的情况下,调整加热灯管布局,或者重新加工零部件都十分的复杂。

现有技术中,在控制红外灯管加热温度均匀性时,控制方式上主要是控制各个红外灯管的输出功率,从而实现温度的均匀性控制。但是现有技术中存在的问题是,由同一红外灯管不同位置温度不均匀和装配误差等造成的温度不均匀,很难通过调整各个灯管功率来实现。



技术实现要素:

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

本实用新型的其中一个目的是:提供一种温度调节装置及晶片真空加热装置,解决现有技术中存在的晶片加热时晶片温度不均匀的问题。

为了实现该目的,本实用新型提供了一种温度调节装置,包括多块角度可调的反射板,安装在晶片以及用于加热所述晶片的加热单元之间的热传递路径上,用于调整所述加热单元向各块所述晶片辐射的热量。

优选的,所述温度调节装置还包括角度调节器;所述反射板可绕着设定轴线转动,并且沿着所述设定轴线上所述反射板的数量为多块,包括至少一块连接所述角度调节器的第一反射板。

优选的,所述反射板还包括第二反射板;所述第一反射板和第二反射板上分别设置有互相配合的凸起,使得所述第一反射板以所述设定轴线为转轴相对所述第二反射板转动设定角度之后,所述第一反射板上的凸起和第二反射板上的凸起接触,并使得所述第一反射板转动的同时带动所述第二反射板转动。

优选的,所述角度调节器为调节手轮,所述调节手轮设置有标度尺,用于显示所述调节手轮的调节角度。

优选的,所述反射板的两侧均具有反射涂层。

本实用新型还提供一种晶片真空加热装置,包括真空壳体,所述真空壳体内部设置有晶片和加热单元,还包括上述温度调节装置。

优选的,所述真空壳体包括盖体和壳本体,所述加热单元和反射板固定在所述盖体上,所述晶片固定在所述壳本体上。

优选的,所述晶片真空加热装置还包括温度传感器,用于测量各块所述晶片的温度数据并显示。

优选的,所述晶片真空加热装置还包括安装板,所述晶片均匀分布在所述安装板上。

优选的,当所述温度调节装置包括角度调节器的时候,至少其中一块所述反射板通过磁力联轴器连接所述角度调节器,所述磁力联轴器包括位于所述真空壳体内的内磁体以及位于所述真空壳体外的外磁体,所述内磁体连接所述反射板,所述外磁体连接所述角度调节器。

本实用新型的技术方案具有以下优点:本实用新型的温度调节装置,反射板可以将加热单元发出的热量或者光线反射到不同位置。从而,当加热单元由于装配误差或者加工误差等原因导致真空壳体内晶片温度不均匀的时候,可以在不改变晶片真空加热装置内部布局的情况下,通过调节反射板的角度解决晶片温度不均匀的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例的晶片真空加热装置的结构示意图;

图2是图1中A-A处剖视示意图;

图3是图2中I处的局部放大示意图;

图4是实施例中第一调节板的结构示意图;

图5是实施例中第二调节板的结构示意图;

图6是实施例中第一调节板和第二调节板装配处结构示意图;

图中:1、壳本体;2、盖体;3、加热单元;4、安装板;5、晶片;6、第一反射板;7A、内磁体;7B、外磁体;8、温度传感器;9、传动滚轮;10、第二反射板;11、调节刻度盘;12、角度调节器;13、第一凸起;14、第二凸起。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例的温度调节装置,包括多块角度可调的反射板,安装在晶片以及用于加热所述晶片的加热单元之间的热传递路径上,用于调整所述加热单元向各块所述晶片辐射的热量。

本实施例的温度调节装置,反射板可以将加热单元发出的热量或者光线反射到不同位置。从而,当加热单元由于装配误差或者加工误差等原因导致真空壳体内晶片温度不均匀的时候,可以在不改变晶片真空加热装置内部布局的情况下,通过调节反射板的角度解决晶片温度不均匀的问题。

下面本实施例以晶片真空加热装置为例对温度调节装置的使用进行说明,不失一般性,本实施例的温度调节装置,其除了可以应用于晶片真空加热装置之外,还可以应用于其它具有晶片和加热单元的场合。

请参见图1和图2,本实施例的温度调节装置,安装于晶片真空加热装置上。其中,晶片真空加热装置包括真空壳体,且在真空壳体的内部设置有多片晶片5以及用于加热所述晶片5的加热单元3。温度调节装置包括多块反射板,反射板位于真空壳体内部且安装在晶片5以及加热单元3之间的热传递路径上,从而通过调整反射板的角度可以调整所述加热单元向各块所述晶片辐射的热量。

本实施例的温度调节装置,反射板可以将加热单元3发出的热量或者光线反射到不同位置。从而,当加热单元3由于装配误差或者加工误差等原因导致真空壳体内晶片5温度不均匀的时候,可以而在不改变晶片真空加热装置内部布局的情况下,通过调节反射板的角度解决晶片5温度不均匀的问题。

进一步的,本实施例的温度调节装置,包括角度调节器12。通过设置角度调节器12,可以方便反射板角度的调节。当然,即使不设置角度调节器12,也可以直接调节反射板调节角度。

本实施例中,反射板可绕着设定轴线转动,并且沿着所述设定轴线上所述反射板的数量为多块,包括至少一块连接所述角度调节器12的第一反射板6。从而,通过角度调节器12可以直接调整第一反射板6的角度,进而调整特定晶片的温度。

进一步的,反射板还包括第二反射板10;所述第一反射板6和第二反射板10上分别设置有互相配合的凸起,使得所述第一反射板6以所述设定轴线为转轴相对所述第二反射板10转动设定角度之后,所述第一反射板6上的凸起和第二反射板10上的凸起接触,并使得所述第一反射板6转动的同时带动所述第二反射板10转动。

其中,第一反射板6和第二反射板10的结构可以分别参见图4和图5,当然附图不构成对本实施例的限制。例如,第一反射板6和第二反射板10均还可以采用圆形、椭圆形、正方向甚至异形等形状。

当反射板同时包括第一反射板6和第二反射板10的时候,第一反射板6和第二反射板10之间的配合原理请参见图6。具体的,通过角度调节器可以调节第一反射板6的角度。并且,当第一反射板6转动到使得“第一反射板6上的第一凸起与第二反射板10上的第二凸起相接触的时候”,此时角度调节器可以通过第一反射板6间接调节第二反射板10的角度。

例如,第一反射板6正向转动设定角度使得第一反射板6的第一凸起13和第二反射板10的第二凸起14接触,此时进一步调节角度调节器以调整第二反射板10角度。在此基础上,逆向转动第一反射板6,则可以单独调节第一反射板6的角度。

以上“正向”既可以是顺时针也可以是逆时针,可以根据具体工作场合进行灵活设计。

其中,角度调节器12可以选择手轮、旋钮等,具体结构形式不受限制,只要可以实现反射板角度调节。并且,为了便于调节,还可以设置便于识别的标度尺11,从而通过标度尺11知悉当前反射板的角度。并且,通过设置标度尺11,每次调整好反射板位置后可以通过标度尺11记录每段反射板的位置,从而为以后调试提供参考。

本实施例中,优选但是不必须在反射板的两侧均设置有反射涂层,从而当加热单元3的热或者光线照射到反射板的任意一侧的时候,会尽可能的完全被反射板反射。

例如,当本实施例当中的加热单元3为红外灯管的时候,那么红外灯管发出的光线照射到反射板上的时候不会被吸收。又因为反射板两侧均具有反射涂层,那么反射板不管转动到什么角度的时候都具有最佳的反射效果。

进一步的,本实施例提供一种晶片真空加热装置,包括真空壳体,所述真空壳体内部设置有晶片和加热单元,还包括上述温度调节装置。

通过图1发现,真空壳体内部设置的加热单元3为多个,并沿着图1的左右方向分布。结合图2发现,本实施例中的加热单元3优选但是不必须为呈U形的红外加热单元3。当然,附图不构成对本申请的限制,任何可以用于加热晶片5的加热单元3都包含在本申请的保护范围之内。

通过图1和图2还发现,真空壳体包括盖体2和壳本体1。当然,附图中真空壳体的结构不构成对本实施例的限制,只要能够为真空壳体内部的部件提供真空环境即可。

其中,加热单元3和反射板固定在盖体2上,晶片5固定在壳本体1上。当然,加热单单元3、反射板和晶片5在真空壳体内的固定方式不受此处举例的限制。

优选反射板和晶片5分别位于加热单元3的两侧。当然,反射板和晶片5位于加热单元3的同侧也可以,只要满足“反射板位于晶片以及加热单元之间的传递路径上”即可。

为了测量晶片5的温度,晶片真空加热装置可以包括温度传感器8。

并且,为了安装晶片5,在真空壳体内设置有安装板4,从而将晶片5均匀分布在安装板4上。在真空壳体内设置有安装板4的情况下,可以将温度传感器8安装在安装板4底部,进而便于对晶片5进行温度测量。当然,温度传感器8的类型以及安装方式均不受限制,只要能够测得晶片5的实际温度即可。

其中,反射板在一般情况下是垂直于安装板4的。当加热单元3为红外灯管的时候,此时反射板不会对红外灯管的光线进行反射。一旦测得真空壳体内各晶片5之间的温度不均匀,那么通过调整反射板的角度保证真空壳体内各晶片5温度均匀。

其中,安装板4可以安装在传动滚轮9上,进而安装板4通过传动滚轮9进出真空壳体内。当安装板4进入到真空壳体内并到达指定位置后,可以对真空壳体内部开始进行抽真空处理。当真空壳体内达到设定的真空度之后,红外灯管开始对安装板4上的晶片5进行加热,该过程当中,温度传感器8可以监测各片晶片5的温度。

由于红外灯管自身的加热温度均匀性和装配时产生的装配误差,各片晶片5的温度会有差异。此时,调节反射板的角度,使得反射板对红外灯管发出的红外线进行反射,这样可以更改照射在各片晶片5上的红外线总量,从而调节相应晶片5的温度。

将本实施例的温度调节装置安装在以上晶片真空加热装置上的时候,为了便于角度调节器和反射板之间的连接,同时保证真空壳体的真空性,优选角度调节器和反射板之间通过磁力联轴器连接。

具体的,所述角度调节器12位于所述真空壳体外部,所述磁力联轴器包括外磁体7B和内磁体7A,所述外磁体7B连接所述角度调节器12,所述内磁体7A连接所述反射板,请参见图3。

图3中,内磁体7A和外磁体7B均通过真空壳体进行固定,当然其不构成对实施例的限制。

该种情况下,设置在真空壳体外部的角度调节器可以便于对真空壳体内部反射板角度的调节。而通过磁力联轴器的设置,由于其调整温度均匀性时不需要打开腔室,不破坏腔室真空,从而大大降低维护腔室的时间,提高工作效率。

当然,除了采用磁力联轴器连接角度调节器12和反射板之外,还可以采用其它任何现有技术公开的方式连接角度调节器12和反射板。例如,角度调节器12和反射板之间还可以通过磁流体密封的方式连接。不过该种情况下需要在真空壳体上开孔,从而增加了设备的复杂程度,同时磁流体工作温度不能太高,需要加入冷却装置,进而导致成本大幅升高。

本实施例中,请参见图2,所述反射板包括与所述磁力联轴器直接连接的第一反射板6,以及通过所述第一反射板6与所述磁力联轴器间接连接的第二反射板10。其中,通过控制磁力联轴器可直接调节第一反射板6的调节。而对于第二反射板10而言,可以通过控制磁力联轴器并通过第一反射板6间接控制第二反射板10。

初始状态下,第一反射板6和第二反射板10均垂直于真空壳体的盖体2,此时第一反射板6和第二反射板10处于不工作状态。当晶片5加热并稳定后,通过温度传感器8测量并显示各晶片5的温度。在此基础上,可以基于温度传感器8的测量结果来调整反射板的角度,使得温度低于设定温度值的晶片5接收更多的热量,降低温度高于设定温度值的晶片5接收到的热量。

如果温度不等于设定温度值的晶片5对应的是第二反射板10:可以顺时针转动手轮第一设定角度,使得第一反射板6和第二反射板10之间锁合。在此基础上,继续转动手轮以调节第二反射板10的角度,直到对应晶片5温度达到设定温度值,此时通过标度尺11记录当前第二反射板10的角度值,从而为下次调整提供依据。其中,第一设定角度可以根据工作情况进行设定。

如果温度不等于设定值的晶片5对应的是第一反射板6:则无需第一反射板6和第二反射板10锁合,在第一反射板6和第二反射板10分离的情况下,直接顺时针转动手轮即可,并且在转动手轮的过程中,观察当前晶片5的温度变化,直到晶片5温度达到设定温度值。

如果在同一反射板处的晶片5温度有差异,按照上述调节第二反射板10的方法调节,温度均匀后,逆时针旋转第二反射板10,此时第二反射板10和第一反射板6之间完全分离。旋转第一反射板6时,第二反射板10不会随之转动。

当然,以上第一反射板6和第二反射板10之间锁合及分离的条件并不固定。例如,也可以是第一反射板6逆时针转动的过程中和第二反射板10锁合,且第一反射板6顺时针转动的过程中和第二反射板10脱离。

图2中,在两个磁力联轴器之间,包括有两个与磁力联轴器直接连接的第一反射板6,在两个第一反射板6之间设置有两个第二反射板10。当然,附图不构成对实施例的限制,例如第二反射板10的数量并非一定要和第一反射板6的数量相同。例如,也可以通过一个磁力联轴器连接一个第一反射板6,并通过第一反射板6连接多个第二反射板10。或者,也可以不设置有第二反射板10,所有反射板均直接和角度调节器12连接。

以上实施方式仅用于说明本实用新型,而非对本实用新型的限制。尽管参照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,对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换,都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围,均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

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