專(zhuān)利名稱(chēng)：連續(xù)加熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及爐子，更具體地，本發(fā)明涉及一種連續(xù)加熱爐，其具有多個(gè)用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的加熱區(qū)。
背景技術(shù)：
今天，許多產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中受到熱處理操作，產(chǎn)品由于許多原因而受到熱處理，包括半導(dǎo)體晶片制造過(guò)程中的熱固化，硬化產(chǎn)品的材料例如鋼的退火操作，或類(lèi)似處理。通常，熱處理過(guò)程在非常高的溫度下執(zhí)行，為了在這些高溫下執(zhí)行熱處理操作，爐子被構(gòu)造成能具有高的工作溫度。
在某些場(chǎng)合，用于熱處理的爐子由具有很大熱惰性的磚構(gòu)造成，這些磚爐通常具有如圖1所示的矩形構(gòu)形，圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的磚爐10的橫截面圖。磚爐10包括一個(gè)矩形的橫截面，產(chǎn)品在熱處理的過(guò)程中經(jīng)過(guò)該橫截面。在熱處理操作的過(guò)程中，為了確保正常的熱處理，統(tǒng)一的熱環(huán)境是優(yōu)選的，但是，由于現(xiàn)有技術(shù)的磚爐的矩形橫截面，統(tǒng)一的熱環(huán)境難以實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，袋形部分A1到A4和B通常形成在磚爐10的橫截面之內(nèi)，袋形部分A1到A4和B與磚爐10的橫截面的其它部分相比具有不同的溫度。由于袋形部分A1到A4和B處于不同的溫度，所以需要進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)以將袋形部分A1到A4和B保持在與磚爐10統(tǒng)一的溫度下，還需要額外的區(qū)域以將袋形部分A1到A4和B保持在統(tǒng)一溫度下。因此，單獨(dú)調(diào)節(jié)所需的額外元件與額外區(qū)域一起增加了磚爐的工作成本。同樣，由于元件的數(shù)量增多增加了故障的可能性，所以元件的數(shù)量增多降低了可靠性。而且，由于用于磚爐中的磚具有很高的熱惰性，所以磚爐需要大量時(shí)間來(lái)達(dá)到工作溫度。同樣，由于爐子所需的時(shí)間和能量增加，所以與使用這些爐子的產(chǎn)品相關(guān)的制造成本增加。
為了處理與磚爐相關(guān)的問(wèn)題，廠商開(kāi)始使提供的爐子具有更輕的絕熱材料和更低的面積。使用更輕的絕熱材料和更低的面積的爐子包括具有矩形構(gòu)形的輕型爐子，但是，這些輕型爐子也遭受到與具有矩形構(gòu)形的磚爐相關(guān)的問(wèn)題。
這些爐子包括圓柱形的加熱件，加熱件具有設(shè)置在其中為加熱件提供熱量的金屬絲，如美國(guó)專(zhuān)利4596922中所述，該公開(kāi)在此全部并入作為參考，現(xiàn)有技術(shù)的加熱件包括一個(gè)圓柱管，其由連同金屬絲一起的陶瓷絕熱材料形成，金屬絲設(shè)置在陶瓷絕熱材料內(nèi)，輕的陶瓷絕熱材料包括良好的熱特性，同時(shí)是可變形的，以便在不損壞金屬絲或陶瓷絕熱材料的情況下，金屬絲在工作期間膨脹和收縮。
在現(xiàn)有技術(shù)的加熱件工作的過(guò)程中，金屬絲形成加熱件的熱源。照此，經(jīng)過(guò)加熱件的產(chǎn)品受到熱處理操作，由此金屬絲使產(chǎn)品受熱，但是，金屬絲在加熱件內(nèi)的構(gòu)形使加熱件的熱效率減到最小。更進(jìn)一步說(shuō)，用于加熱件中的現(xiàn)有技術(shù)的金屬絲具有小的直徑，照此，暴露出來(lái)的用于加熱產(chǎn)品的表面積也是小的。為了有效地加熱經(jīng)過(guò)發(fā)熱金屬絲的產(chǎn)品，小面積的金屬絲需要高的金屬絲溫度，照此，更高的溫度需要提供給爐子更多的能量，因此增加了與操作爐子相關(guān)的總成本，該爐子使用現(xiàn)有技術(shù)加熱件。另外，現(xiàn)有技術(shù)的爐子所需的高溫降低了加熱件和使用加熱件的爐子的可靠性和效率。同樣，由于發(fā)熱金屬絲的溫度在爐子的工作期間波動(dòng)，這些金屬絲的可靠性進(jìn)一步減小。
因此存在對(duì)一種裝置的需要，其使?fàn)t子的熱波動(dòng)在爐子工作的過(guò)程中減到最小，而且，該裝置應(yīng)該具有增強(qiáng)的可靠性和最小的工作成本。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)提供一個(gè)具有大面積的加熱段的爐子，本發(fā)明滿(mǎn)足前述需要，爐子的加熱段的面積大于爐子的工作元件的面積。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了一種用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，該爐子包括一個(gè)加熱段，一個(gè)輸送機(jī)構(gòu)，一個(gè)入口組件和一個(gè)出口組件。所述加熱段在基片通過(guò)爐子時(shí)對(duì)所述基片進(jìn)行熱處理，加熱段包括將熱量提供給加熱段的加熱線圈。部分設(shè)置在加熱段內(nèi)的輸送機(jī)構(gòu)將基片輸送通過(guò)所述加熱段，該輸送機(jī)構(gòu)通過(guò)入口組件進(jìn)入加熱段并通過(guò)出口組件退出加熱段。爐子還包括一個(gè)設(shè)置在加熱段內(nèi)的處理腔，所述加熱段的面積(或質(zhì)量)超過(guò)設(shè)置在加熱段內(nèi)的處理腔、在加熱段內(nèi)的輸送機(jī)構(gòu)和基片的面積(或質(zhì)量)的組合面積(或質(zhì)量)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了一種用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，該基片具有一個(gè)面積(或質(zhì)量)，該爐子包括一個(gè)加熱段和若干工作元件。所述加熱段包括多個(gè)加熱線圈和設(shè)置在加熱線圈內(nèi)的隔離件，加熱線圈對(duì)基片進(jìn)行熱處理，所述多個(gè)線圈的面積和隔離件的面積構(gòu)成加熱段的面積的一部分。具有工作元件面積的工作元件包括一個(gè)輸送機(jī)構(gòu)，一個(gè)入口組件和一個(gè)出口組件。設(shè)置在加熱段內(nèi)的輸送機(jī)構(gòu)將基片輸送過(guò)所述加熱段，該輸送機(jī)構(gòu)的面積的一部分構(gòu)成工作元件面積。設(shè)置在所述加熱段附近的入口組件允許所述基片通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)進(jìn)入加熱段，所述入口組件包括一個(gè)延伸穿過(guò)加熱段的處理腔，延伸穿過(guò)加熱段的處理腔的部分具有一個(gè)面積，其構(gòu)成工作元件面積的一部分。允許所述基片從加熱段退出的出口組件與所述入口組件相對(duì)地設(shè)置在加熱段附近，所述加熱段的面積超過(guò)設(shè)置在加熱段內(nèi)的基片和工作組件面積的組合面積。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了一種用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子。爐子包括一個(gè)用于允許所述基片進(jìn)入爐子的入口隔幕段組件，一個(gè)與所述入口隔幕段組件聯(lián)接的出口組件和一個(gè)與所述出口組件聯(lián)接的加熱段。爐子還包括一個(gè)設(shè)置在所述加熱段內(nèi)的輸送機(jī)構(gòu)，一個(gè)與所述入口組件相對(duì)地設(shè)置在加熱段附近的出口組件，一個(gè)冷卻區(qū)和一個(gè)與該冷卻區(qū)聯(lián)接的出口隔幕段組件。所述加熱段在所述基片通過(guò)爐子時(shí)對(duì)基片進(jìn)行熱處理，具有一個(gè)面積的加熱段包括將熱量提供給加熱段的加熱線圈和設(shè)置在加熱線圈內(nèi)的隔離件。所述輸送機(jī)構(gòu)在熱處理過(guò)程中將基片輸送過(guò)加熱段。所述出口組件便于基片從所述加熱段退出并進(jìn)入與出口組件聯(lián)接的冷卻區(qū)。冷卻區(qū)包括一個(gè)逆流熱交換器，其在所述基片通過(guò)冷卻區(qū)時(shí)冷卻基片。所述出口隔幕段組件便于基片在其冷卻時(shí)從爐子退出。加熱段的面積超過(guò)所述輸送機(jī)構(gòu)、一個(gè)延伸穿過(guò)加熱段的處理腔和基片在所述加熱段內(nèi)的組合面積。
如可理解的，本發(fā)明提供一種爐子，其具有超過(guò)爐子工作元件面積的大面積的加熱段，加熱段相對(duì)于工作元件的大面積使?fàn)t子在熱處理操作過(guò)程中的熱波動(dòng)減到最小并提高了爐子的可靠性。


通過(guò)閱讀本結(jié)合附圖的說(shuō)明書(shū)，本發(fā)明的許多優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件和其中圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的磚爐的橫截面圖；圖2表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的爐子的示意圖；圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，表示關(guān)于圖2所示的入口隔幕段(或屏蔽段)組件的示意圖；圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，表示單個(gè)加熱區(qū)的示意圖；圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，表示關(guān)于圖2所示的出口隔幕段(或屏蔽段)組件的示意圖；圖6是一個(gè)示意圖，表示關(guān)于圖2所示的爐子的另一個(gè)實(shí)施例；圖7A是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的關(guān)于圖2所示的入口組件的透視圖；圖7B是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的關(guān)于圖7A所示的入口組件的透視圖，其處于裝配好的構(gòu)形中；以及圖7C表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的關(guān)于圖7A所示的加熱腔的示意正視圖。
具體實(shí)施例方式
一個(gè)具有高的加熱段部分的爐子被公開(kāi)，其用于熱處理一個(gè)基片。總體上看，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的爐子包括一個(gè)入口組件、一個(gè)加熱段、一個(gè)輸送機(jī)構(gòu)和一個(gè)出口組件。入口組件包括一個(gè)處理腔，其允許基片從入口組件通過(guò)加熱段并離開(kāi)出口組件。如同將結(jié)合附圖更詳細(xì)討論的，加熱段的部分超過(guò)設(shè)置在加熱段內(nèi)的處理腔和加熱段內(nèi)的基片的組合部分。
現(xiàn)在參考附圖，更具體地參考圖2，其表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的爐子100的示意圖。爐子100在基片132的熱處理加工過(guò)程中對(duì)基片132(參考圖3所示的)進(jìn)行熱處理，基片可以包括金屬構(gòu)件(或結(jié)構(gòu))、半導(dǎo)體晶片或其它需要熱處理的材料和裝置。這些熱處理加工可以包括基片所需的任何數(shù)量的熱處理，這些熱處理包括但不局限于，用于半導(dǎo)體技術(shù)中的熱固化、金屬的退火或類(lèi)似處理。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，爐子100可以由直到1400攝氏度都適用的金屬構(gòu)造成。爐子100包括一個(gè)端部支撐構(gòu)件(或結(jié)構(gòu))108，一個(gè)加熱區(qū)102、一個(gè)冷卻區(qū)112和一個(gè)端部支撐構(gòu)件116。除了端部支撐構(gòu)件116之外，爐子100還包括具有若干單獨(dú)滾子106a的輸送機(jī)構(gòu)106。輸送機(jī)構(gòu)106可以是適合使基片132前進(jìn)通過(guò)爐子100的任何裝置，可以使用的裝置包括但不局限于，帶組件(即，金屬帶、陶瓷帶)、活動(dòng)梁(或步進(jìn)式爐底)組件或類(lèi)似裝置。輸送機(jī)構(gòu)106允許基片132通過(guò)滾子106a移動(dòng)通過(guò)爐子100，如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，輸送機(jī)構(gòu)106包括用于將基片132移動(dòng)過(guò)爐子100所需的各種元件(即，齒輪、鏈輪、馬達(dá)等等)。如可參考圖2看到的，在用爐子100對(duì)基片132進(jìn)行熱處理的過(guò)程中，輸送機(jī)構(gòu)106的一部分位于加熱段102內(nèi)。如在此定義的，在基片132的熱處理和爐子100工作的過(guò)程中，輸送機(jī)構(gòu)106位于加熱段102之內(nèi)的大部分構(gòu)成爐子100的工作部分。
端部支撐構(gòu)件108為實(shí)現(xiàn)爐子100的功能所需的元件提供了一個(gè)外殼，所述元件例如是斷路開(kāi)關(guān)120和變壓器122。端部支撐構(gòu)件108還裝入了電路以在爐子100的工作期間控制加熱區(qū)102a至102e。此外，端部支撐構(gòu)件108包括一個(gè)入口隔幕段組件109，其在爐子100外部的環(huán)境和用作氣體噴射器124和126的加熱區(qū)102之內(nèi)的環(huán)境之間提供一個(gè)過(guò)渡區(qū)，氣體噴射器124和126由圖3更清楚地示出。
圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，表示關(guān)于圖2所示的入口隔幕段組件109的示意圖。入口隔幕段組件109包括氣體噴射器124和126，它們?cè)跔t子100的工作期間允許氣體進(jìn)入和噴出入口隔幕段組件109。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，氣體噴射器126允許氣體在一個(gè)方向Y上進(jìn)入入口隔幕段組件109，方向Y由方向箭頭Y指出，氣體噴射器124在一個(gè)方向X上從入口隔幕段組件109排出氣體，方向X由方向箭頭X指出。因而，氣體噴射器124和126允許氣體在一個(gè)方向Y1上通過(guò)入口隔幕段組件109，方向Y1由方向箭頭Y1指出。應(yīng)該注意，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，氣體噴射器124和126的功能可以顛倒。如此，氣體噴射器124在方向Y上將氣體噴入入口屏蔽組件109中，而氣體噴射器126在方向X上從入口隔幕段組件109排出氣體，因而，在該實(shí)施例中，來(lái)自氣體噴射器124和126的氣體的流動(dòng)將處于方向X1上，方向X1由方向箭頭X1指出。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，由氣體噴射器124和126噴入和排出的氣體可以是一種惰性氣體，例如氮?dú)?N2)。
如可理解的，端部支撐構(gòu)件108具有一個(gè)部分，其構(gòu)成爐子100的總部分的一部分，端部支撐構(gòu)件108的部分包括實(shí)現(xiàn)入口隔幕段組件109的功能所需的元件，這些元件包括將氣體提供給噴射器124和126的設(shè)備(即，管道、管路、軟管等等)、控制入口隔幕段組件109所需的電子儀器和端部支撐構(gòu)件108內(nèi)的元件等等。除了端部支撐構(gòu)件108之外，如結(jié)合圖2所示的，爐子100還包括設(shè)置在端部支撐構(gòu)件108和加熱段102中間的入口通道104a。如結(jié)合該圖所能看到的，處理腔134從加熱段102延伸穿過(guò)入口通道104a并與端部支撐構(gòu)件108和入口隔幕段組件109聯(lián)接。另外，也如結(jié)合圖2所示的，處理腔134從加熱段102通過(guò)出口通道104b延伸到冷卻區(qū)112。
加熱區(qū)102包括單獨(dú)的加熱區(qū)102b至102e，如結(jié)合圖4更清楚示出的，單獨(dú)的加熱區(qū)102b至102e構(gòu)形成當(dāng)基片132通過(guò)爐子100時(shí)對(duì)基片132進(jìn)行熱處理。圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，表示單獨(dú)的加熱區(qū)102b的示意圖。應(yīng)該了解，單獨(dú)的加熱區(qū)102b至102e具有與結(jié)合圖4所示的構(gòu)形相同的構(gòu)形。如結(jié)合美國(guó)專(zhuān)利5038019更充分描述的，該專(zhuān)利的公開(kāi)在此全部并入作為參考，單獨(dú)的加熱區(qū)102b包括加熱線圈142、隔離件143、第一層144、絕熱薄層146和一個(gè)接觸件150。應(yīng)該注意，單獨(dú)的加熱區(qū)102b包括一個(gè)未示出的額外接觸件150，在爐子100的工作期間，通過(guò)接觸件150供給電力，從而使加熱線圈142由于電阻而發(fā)熱。取決于希望對(duì)通過(guò)爐子100的基片132進(jìn)行的熱處理，加熱線圈142在每個(gè)單獨(dú)的加熱區(qū)102b至102e內(nèi)被加熱到單獨(dú)的溫度。更進(jìn)一步說(shuō)，單獨(dú)的加熱區(qū)102b內(nèi)的加熱線圈142可以工作在400攝氏度下，而單獨(dú)的加熱區(qū)102c和102e工作在500攝氏度下，而單獨(dú)的加熱區(qū)102d工作在700攝氏度下，因而，如可理解的，單獨(dú)的加熱區(qū)102b至102e可以工作在各種溫度下，因而當(dāng)基片132通過(guò)爐子100時(shí)，對(duì)基片132提供不同的熱處理。
相對(duì)于通過(guò)爐子100的基片132，加熱線圈的表面積是相當(dāng)大的，因而，與加熱線圈142相比，在爐子100的工作期間通過(guò)爐子100的基片132的熱需求是相對(duì)小的，加熱線圈142在基片的熱處理過(guò)程中受到的熱損失被減到最小，加熱線圈受到的最小的熱損失使?fàn)t子100在熱處理過(guò)程中發(fā)出的總功減到最小。此外，最小的熱波動(dòng)增加了加熱線圈142和單獨(dú)的加熱區(qū)102b至102e連同爐子100的總壽命周期，由于加熱線圈142對(duì)基片進(jìn)行熱處理所需的功很小，所以爐子100的總壽命周期也增加了，因而，爐子100使與操作爐子100相關(guān)的成本減到最小。更進(jìn)一步說(shuō)，爐子100的能量需求在熱處理操作的過(guò)程中保持不變，因而減少了與爐子100相關(guān)的總工作成本。
加熱區(qū)102b的圓形構(gòu)形進(jìn)一步減少了與爐子100相關(guān)的總工作成本。如結(jié)合所述的圖看到的，加熱區(qū)102b具有圓柱構(gòu)形，在基片132的熱處理期間，其使平均的熱耗散成為可能。如前面討論的，現(xiàn)有技術(shù)的爐子包括一個(gè)矩形構(gòu)形，其中爐子內(nèi)的不同區(qū)域處于不同的溫度，加熱區(qū)102b的圓柱構(gòu)形避免了前述問(wèn)題，因此改善了爐子100的總效率和基片132的熱處理。
再次參考圖2和爐子100，爐子100還包括處理腔134延伸穿過(guò)的出口通道104b，如關(guān)于圖2所示的，處理腔134延伸穿過(guò)出口通道104b并將加熱段102與冷卻段112聯(lián)接起來(lái)。冷卻段112在基片132通過(guò)加熱區(qū)102之后冷卻基片132，冷卻段112冷卻基片以便在基片132從爐子100退出時(shí)，基片132不會(huì)由于在爐子100的環(huán)境和爐子100外部的環(huán)境之間的溫度上的變化受到顯著影響。同樣，冷卻段112還冷卻基片132以便基片132在從爐子100退出時(shí)可以被最終用戶(hù)處理。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，冷卻段112可以使用一個(gè)逆流熱交換器，其中當(dāng)基片132在方向X1上行進(jìn)時(shí)，冷卻介質(zhì)例如水在方向Y1上行進(jìn)，冷卻介質(zhì)通過(guò)一個(gè)噴射器114送入冷卻段112。冷卻段112包括一個(gè)部分，其構(gòu)成爐子100的總部分的一部分。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，冷卻介質(zhì)還可以如此提供，即冷卻介質(zhì)連同基片132一起在方向X1上行進(jìn)。
如結(jié)合圖2所示的，除了冷卻段112之外，一個(gè)噴射器110設(shè)置在出口通道104b的附近。噴射器110允許氣體通過(guò)出口通道104b進(jìn)入加熱區(qū)102，可以通過(guò)噴射器110噴入加熱區(qū)102的氣體的例子包括氮(N2)和氧(O2)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，為了凈化氧的加熱區(qū)102內(nèi)的環(huán)境，氮?dú)饪梢酝ㄟ^(guò)噴射器110噴入加熱區(qū)102，在爐子100用來(lái)使金屬退火的一個(gè)實(shí)施例中，為了防止基片從爐子100退出時(shí)的氧化和變色，這將是必需的。另外，為了在先前的處理過(guò)程中蒸發(fā)放在基片132上的粘合劑，噴射器110還可以噴射氧或空氣。此外，為了處理加熱區(qū)102內(nèi)的環(huán)境，還可以通過(guò)噴射器110將氫(H2)噴入加熱區(qū)102中。
爐子100還包括一個(gè)靠近冷卻段112的端部支撐構(gòu)件116，端部支撐構(gòu)件116容納一個(gè)出口隔幕段組件117和控制端部支撐構(gòu)件116與出口隔幕段組件117所需的電子儀器。端部支撐構(gòu)件還包括一個(gè)氣體系統(tǒng)118，其傳遞爐子100內(nèi)的生產(chǎn)氣體。更進(jìn)一步說(shuō)，氣體系統(tǒng)118調(diào)節(jié)爐子100內(nèi)的生產(chǎn)氣體的流動(dòng)和調(diào)節(jié)進(jìn)入爐子100的氣體的流動(dòng)。另外，端部支撐構(gòu)件116包括出口隔幕段組件117，其為爐子100內(nèi)的受控環(huán)境和爐子100外部的環(huán)境提供一個(gè)過(guò)渡區(qū)，如結(jié)合圖3和入口隔幕段組件109所討論的。為了在環(huán)境和爐子100以及爐子100外部的環(huán)境之間提供一個(gè)過(guò)渡區(qū)，出口隔幕段組件117包括氣體噴射器128和130，如結(jié)合圖5更清楚示出的。
圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，表示關(guān)于圖2所示的出口隔幕段組件117的示意圖。氣體噴射器128在方向X上將氣體噴入出口隔幕段組件117，而氣體噴射器130在方向Y上排出氣體，如此，氣體在出口隔幕段組件117內(nèi)在方向X1上行進(jìn)。然而，應(yīng)該注意，氣體噴射器130可以在方向X上將氣體噴入出口屏蔽組件117，而氣體噴射器128在方向Y上從出口隔幕段組件117排出氣體。在該實(shí)施例中，運(yùn)行于出口隔幕段組件117內(nèi)的氣體在方向Y1上行進(jìn)。如結(jié)合圖3中的入口隔幕段組件109討論的，可以使用在出口隔幕段組件117內(nèi)以便提供過(guò)渡區(qū)的氣體包括氮(N2)或任何其它合適的惰性氣體。
另外，如結(jié)合圖3討論的，端部支撐構(gòu)件116包括一個(gè)部分(或面積)，其構(gòu)成爐子100的總部分(或面積)的一部分(或面積)。端部支撐構(gòu)件116的部分包括實(shí)現(xiàn)端部支撐構(gòu)件116和出口隔幕段組件117的功能所需的元件，這些元件包括將氣體提供給噴射器128和130的裝置(即，管道、管路、軟管等等)、控制端部支撐構(gòu)件116和入口屏蔽段組件117所需的電子儀器等等。
除了結(jié)合圖2所示的實(shí)施例之外，爐子100還可以具有結(jié)合圖6所示的構(gòu)形。如關(guān)于圖2討論的，處理腔134與入口隔幕段組件109聯(lián)接，和處理腔134與冷卻區(qū)112聯(lián)接。在該實(shí)施例中，處理腔134延伸穿過(guò)入口和出口通道104a與104b，并通過(guò)一個(gè)過(guò)渡段134a將加熱段102與入口隔幕段組件109和冷卻段112聯(lián)接起來(lái)，如結(jié)合圖7A更清楚示出的。
圖7A是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的關(guān)于圖2所示的爐子100的加熱區(qū)102的出口組件的透視圖。出口組件包括管路137a至137c，過(guò)渡段134a和端塊136a與136b，出口組件還包括一個(gè)軟套環(huán)138和輻射屏蔽件140a與140b。如將結(jié)合圖2和噴射器110更詳細(xì)討論的，管路137a至137c允許工作氣體在爐子100的工作期間進(jìn)入加熱區(qū)102。管路137a至137c還允許一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)熱電偶進(jìn)入加熱區(qū)102，該熱電偶允許在爐子100的工作期間持續(xù)監(jiān)測(cè)加熱區(qū)102的溫度。
處理腔134允許基片132在基片132的熱處理過(guò)程中通過(guò)加熱段102，輸送機(jī)構(gòu)106和基片132在基片132的熱處理過(guò)程中通過(guò)處理腔134。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，處理腔134和過(guò)渡段134a如此構(gòu)形，即最小的空間存在于基片132和處理腔134之間，如結(jié)合圖7C更清楚示出的。
圖7C表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)合圖7A所示的過(guò)渡段134a的示意正視圖。如結(jié)合該圖看到的，過(guò)渡段134a包括一個(gè)通道134a’，其具有與基片132的尺寸132a-1和132a-2相應(yīng)的尺寸134a-1和134a-2。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，為了在爐子100的工作期間使來(lái)自處理腔134的熱損失量減到最小，過(guò)渡段134a的尺寸134a-1和134a-2根據(jù)基片的尺寸132a-1和132a-2確定。如結(jié)合該圖所示，為了使尺寸D1和D2減到最小，處理腔134的尺寸134a-1和134b-1被確定。例如，如果基片132的尺寸132a-1大約是10cm，那么為了容納基片132，處理腔的尺寸134a-1優(yōu)選地是大約15cm。另外，在該例子中，如果基片的尺寸132a-2大約是3cm，那么為了便于基片132通過(guò)處理腔134，處理腔的尺寸134a-2在該例子中將是大約5cm。應(yīng)該注意，提供的尺寸是出于示范的目的，依據(jù)將在本發(fā)明的爐子中進(jìn)行熱處理的基片，可以使用任何尺寸組合。
再次參考圖7A和關(guān)于圖7A所示的處理腔134，過(guò)渡段134a位于端塊136a和136b之內(nèi)，端塊136a和136b提供加熱段102的熱絕緣，因而在爐子100的工作期間使來(lái)自加熱段102的熱損失減到最小。另外，端塊136a和136b支撐加熱段102內(nèi)的處理腔134。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，端塊136a和136b可以由任何能將加熱段102從加熱區(qū)102外部的環(huán)境熱絕緣的材料構(gòu)造成，例如模制陶瓷纖維或類(lèi)似材料。端塊136a和136b還在單獨(dú)的加熱區(qū)102b和102e中的任一個(gè)與軟套環(huán)138之間提供了一個(gè)交界。
軟套環(huán)138緊靠端塊136a和136b放置，從而封閉加熱段102和處理腔134，軟套環(huán)138在輻射屏蔽件140a與140b與端塊136a和136b之間提供了一個(gè)密封。另外，軟套環(huán)138還為加熱段102提供熱絕緣。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，軟套環(huán)138可以由任何提供密封能力和熱隔離的材料構(gòu)造，例如軟陶瓷或類(lèi)似材料。另外，如結(jié)合圖7B更清楚示出的，輻射屏蔽件140a與140b緊靠軟套環(huán)138，輻射屏蔽件140a與140b進(jìn)一步提供了加熱段102的熱絕緣，從而使來(lái)自加熱段102和爐子100的熱損失減到最小。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，輻射屏蔽件140a與140b可以由任何材料構(gòu)造，只要其能在加熱段102和加熱區(qū)120外部的環(huán)境(例如，冷卻區(qū)112、入口隔幕段組件109等等)之間實(shí)現(xiàn)熱絕緣，例如不銹鋼或類(lèi)似材料。
如關(guān)于該圖所示的，過(guò)渡段134a退出處理腔134。在該實(shí)施例中，過(guò)渡段134a將加熱段102與冷卻區(qū)112結(jié)合起來(lái)。應(yīng)該注意，在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，處理腔134包括一個(gè)與過(guò)渡段134a相似的第二過(guò)渡段(未示出)。在該實(shí)施例中，第二過(guò)渡段與處理腔134結(jié)合，從而以相同的方式通過(guò)加熱區(qū)102b進(jìn)入加熱段102，形成一個(gè)入口組件。同樣，在該實(shí)施例中，第二過(guò)渡段將加熱段102與入口隔幕段組件109結(jié)合起來(lái)。過(guò)渡段134a的橫截面積小于處理腔134的橫截面積，因而，當(dāng)處理腔134從加熱段102延伸并與入口隔幕段組件109和冷卻區(qū)112結(jié)合時(shí)，過(guò)渡段134a減小了處理腔134的橫截面積。
在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，加熱段的部分(或質(zhì)量)超過(guò)加熱段內(nèi)的工作元件的部分(或質(zhì)量)，加熱段的部分(或質(zhì)量)包括設(shè)置在加熱區(qū)102b至102e內(nèi)的加熱線圈142和加熱線圈142的隔離件143的面積，工作元件的部分(或質(zhì)量)包括加熱段內(nèi)的元件在基片132的熱處理期間的部分(或質(zhì)量)。如結(jié)合圖2更清楚示出的，這些元件包括輸送機(jī)構(gòu)106在加熱段102內(nèi)的部分，在熱處理操作期間在加熱段內(nèi)的任何數(shù)量的基片，和處理腔134在加熱段102內(nèi)的部分。加熱段相對(duì)于加熱段內(nèi)的工作元件具有更大的部分增加了爐子100的總效率，另外，加熱段102相對(duì)于工作元件具有更大的部分使?fàn)t子100在熱處理操作過(guò)程中經(jīng)受的熱波動(dòng)減到最小，從而增加了爐子100的效率和降低了與爐子100相關(guān)的工作成本。
因此，本發(fā)明對(duì)基片的熱處理提供了一個(gè)有吸引力的選擇，如前述的，爐子采用一個(gè)加熱段，其相對(duì)于爐子的工作元件和受熱處理的基片具有大的部分(或質(zhì)量)，加熱區(qū)內(nèi)的加熱線圈受到的熱損失和加熱區(qū)自身內(nèi)的熱損失是相對(duì)小的，照此，加熱區(qū)和爐子需要的熱功相當(dāng)小，從而增加爐子的壽命周期。另外，由于爐子需要穩(wěn)定的能量流，所以爐子的能量需求是小的。更進(jìn)一步說(shuō)，當(dāng)對(duì)基片進(jìn)行熱處理時(shí)，由于基片的熱處理，爐子在熱能方面引起最小的損失。由于爐子在工作期間不會(huì)引起大的熱波動(dòng)，所以在基片的熱處理過(guò)程中，爐子需要最少的補(bǔ)充能量。
上面是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示例性模式，不應(yīng)認(rèn)為是限制性的，對(duì)于那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明作出改變，本發(fā)明在所附的權(quán)利要求中闡明。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，該爐子包括加熱段，用于在所述基片通過(guò)爐子時(shí)對(duì)基片進(jìn)行熱處理，該加熱段包括具有隔離件的加熱線圈，用于將熱量提供給加熱段，加熱段具有一個(gè)部分，該部分由所述加熱線圈的部分和所述隔離件的部分確定；具有一個(gè)部分的輸送機(jī)構(gòu)，輸送機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述加熱段內(nèi)，輸送機(jī)構(gòu)將所述基片輸送過(guò)加熱段；和具有一個(gè)部分的處理腔，處理腔設(shè)置在所述加熱段內(nèi)，其中所述加熱段的部分超過(guò)輸送機(jī)構(gòu)的部分、處理腔的部分和基片部分在加熱段內(nèi)的組合部分。
2.如權(quán)利要求1所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，所述加熱段還包括多個(gè)加熱區(qū)，其中所述加熱線圈位于多個(gè)加熱區(qū)內(nèi)，以致所述多個(gè)加熱區(qū)中的單獨(dú)的加熱區(qū)具有不同的溫度，用以對(duì)所述基片提供不同的熱處理。
3.如權(quán)利要求2所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，所述加熱段還包括設(shè)置在所述加熱段內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)熱電偶。
4.如權(quán)利要求1所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，所述加熱段具有圓柱構(gòu)形。
5.如權(quán)利要求1所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，所述輸送機(jī)構(gòu)是活動(dòng)梁組件。
6.如權(quán)利要求1所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，所述輸送機(jī)構(gòu)是帶。
7.如權(quán)利要求3所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，所述加熱段由對(duì)1400攝氏度適用的材料構(gòu)造。
8.如權(quán)利要求1所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，所述爐子還包括用于允許基片進(jìn)入爐子的入口隔幕段組件，入口隔幕段組件設(shè)置在所述加熱段附近，在那里，所述入口隔幕段組件包括多個(gè)噴射器，當(dāng)所述基片進(jìn)入爐子時(shí)，所述噴射器保持用于基片的過(guò)渡區(qū)。
9.如權(quán)利要求8所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，所述爐子還包括冷卻區(qū)，其與所述入口隔幕段組件相對(duì)地設(shè)置在加熱段附近，該冷卻區(qū)具有逆流熱交換器，用來(lái)在所述基片從加熱段退出時(shí)冷卻基片。
10.如權(quán)利要求9所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，所述爐子還包括允許所述基片從爐子退出的出口屏蔽組件，所述出口隔幕段組件設(shè)置在所述冷卻區(qū)附近，在那里，出口隔幕段組件包括多個(gè)噴射器，當(dāng)所述基片退出爐子時(shí)，所述噴射器保持用于基片的過(guò)渡區(qū)。
11.如權(quán)利要求10所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，所述處理腔還包括第一過(guò)渡段，其橫截面積小于所述處理腔的橫截面積，該第一過(guò)渡段設(shè)置在所述處理腔的第一端，從而將所述處理腔與入口隔幕段組件聯(lián)接起來(lái)；和第二過(guò)渡段，其橫截面積小于處理腔的橫截面積，該第二過(guò)渡段與第一過(guò)渡段相對(duì)地設(shè)置在處理腔的第二端，從而將所述處理腔與冷卻區(qū)聯(lián)接起來(lái)。
12.一種用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，基片具有一個(gè)部分，該爐子包括加熱段，所述加熱段包括多個(gè)加熱線圈和設(shè)置在所述多個(gè)加熱線圈內(nèi)的隔離件，其中所述多個(gè)線圈的部分和所述隔離件的部分構(gòu)成加熱段的部分；具有工作元件部分的若干工作元件，所述工作元件包括設(shè)置在所述爐子內(nèi)的輸送機(jī)構(gòu)，其中設(shè)置在所述加熱段內(nèi)的輸送機(jī)構(gòu)的部分構(gòu)成所述工作元件部分；和處理腔，其設(shè)置在所述爐子內(nèi)，以致設(shè)置在所述加熱段內(nèi)的處理腔的部分構(gòu)成所述工作元件部分，其中所述加熱段的部分超過(guò)設(shè)置在加熱段內(nèi)的基片和所述工作元件部分的組合部分。
13.如權(quán)利要求12所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，爐子還包括用于允許基片進(jìn)入爐子的入口隔幕段組件，入口隔幕段組件設(shè)置在所述加熱段附近，在那里，所述入口隔幕段組件包括多個(gè)噴射器，當(dāng)所述基片進(jìn)入爐子時(shí)，所述噴射器保持用于基片的過(guò)渡區(qū)。
14.如權(quán)利要求13所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，爐子還包括設(shè)置在所述加熱段附近的冷卻區(qū)，該冷卻區(qū)具有一個(gè)逆流熱交換器，用來(lái)在所述基片從加熱段退出時(shí)冷卻基片。
15.如權(quán)利要求14所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，爐子還包括允許所述基片從爐子退出的出口屏蔽組件，所述出口隔幕段組件設(shè)置在所述冷卻區(qū)附近，在那里，出口隔幕段組件包括多個(gè)噴射器，當(dāng)所述基片退出爐子時(shí)，所述噴射器保持用于基片的過(guò)渡區(qū)。
16.如權(quán)利要求12所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，所述輸送機(jī)構(gòu)是帶。
17.如權(quán)利要求12所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，所述輸送機(jī)構(gòu)是活動(dòng)梁組件。
18.如權(quán)利要求12所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，爐子還包括設(shè)置在所述加熱段內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)熱電偶。
19.如權(quán)利要求14所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，所述處理腔還包括第一過(guò)渡段，其橫截面積小于所述處理腔的橫截面積，該第一過(guò)渡段設(shè)置在所述處理腔的第一端，從而將所述處理腔與入口隔幕段組件聯(lián)接起來(lái)；和第二過(guò)渡段，其橫截面積小于處理腔的橫截面積，該第二過(guò)渡段與第一過(guò)渡段相對(duì)地設(shè)置在處理腔的第二端，從而將所述處理腔與冷卻區(qū)聯(lián)接起來(lái)。
20.一種用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，該爐子包括用于允許所述基片進(jìn)入爐子的入口隔幕段組件；與所述入口隔幕段組件聯(lián)接的加熱段，用來(lái)在所述基片通過(guò)爐子時(shí)對(duì)基片進(jìn)行熱處理，所述加熱段包括將熱量提供給加熱段的加熱線圈和設(shè)置在所述加熱線圈內(nèi)的隔離件，所述加熱段具有一個(gè)部分；具有一個(gè)部分的輸送機(jī)構(gòu)，其設(shè)置在所述加熱段內(nèi)，該輸送機(jī)構(gòu)將所述基片輸送過(guò)加熱段；與所述加熱段結(jié)合的冷卻區(qū)，該冷卻區(qū)具有逆流熱交換器，用于在所述基片通過(guò)冷卻區(qū)時(shí)冷卻基片；出口隔幕段組件，用于在所述基片冷卻時(shí)幫助基片從爐子退出；和處理腔，該處理腔延伸穿過(guò)所述加熱段，并將加熱段與所述入口隔幕段組件和冷卻區(qū)聯(lián)接起來(lái)，其中所述加熱段的部分超過(guò)處理腔在加熱段內(nèi)的部分、在加熱段內(nèi)的輸送機(jī)構(gòu)部分和基片部分面積的組合部分。
21.如權(quán)利要求20所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，所述處理腔包括第一過(guò)渡段，其橫截面積小于所述處理腔的橫截面積，該第一過(guò)渡段設(shè)置在所述處理腔的第一端，從而將所述處理腔與入口隔幕段組件聯(lián)接起來(lái)；和第二過(guò)渡段，其橫截面積小于處理腔的橫截面積，該第二過(guò)渡段與第一過(guò)渡段相對(duì)地設(shè)置在處理腔的第二端，從而將所述處理腔與冷卻區(qū)聯(lián)接起來(lái)。
22.如權(quán)利要求20所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，所述輸送機(jī)構(gòu)是活動(dòng)梁組件。
23.如權(quán)利要求20所述的用于對(duì)基片進(jìn)行熱處理的爐子，其特征在于，爐子還包括設(shè)置在所述加熱段內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)熱電偶。
全文摘要
一種用于對(duì)基片(132)進(jìn)行熱處理的爐子(100)，其包括一個(gè)加熱段(102)和工作元件，加熱段(102)包括加熱線圈(142)，加熱線圈具有設(shè)置在加熱線圈(142)內(nèi)的隔離件(143)，其中加熱線圈(142)的面積和隔離件(143)的面積的一部分構(gòu)成加熱段(102)的面積。工作元件包括一個(gè)處理腔(134)和一個(gè)輸送機(jī)構(gòu)(106)，處理腔(134)便于基片(132)通過(guò)加熱段(102)，輸送機(jī)構(gòu)(106)將基片輸送過(guò)加熱段(102)并送入出口組件(117)，加熱段(102)的面積超過(guò)處理腔(134)、輸送機(jī)構(gòu)(106)和基片(132)在加熱段(102)內(nèi)的組合面積。
文檔編號(hào)F27D7/02GK1623075SQ02828445
公開(kāi)日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2002年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月2日
發(fā)明者W·D·麥克恩泰爾, K·B·佩克, M·D·索利戴, J·桑切斯 申請(qǐng)人:Mrl工業(yè)公司