一种笼式加热元件及真空电阻炉的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种笼式加热元件及真空电阻炉。

背景技术：

2.在半导体的热处理工艺中，为了获得高品质的元件，通常采用真空电阻炉完成其热处理工艺。一般来说，工作温度高于1500℃的真空电阻炉通常采用石墨棒作为加热元件，若干数量的石墨棒串联为一组，三组石墨棒呈星形或三角形联结布置在炉内。然而在此种技术方案中，由于石墨棒与石墨棒之间存在间距，导致石墨棒在对元件加热时，元件在圆周方向的受热不均匀，另外，热量会在元件内部传导，导致在元件的上部温度高于其下部温度，沿元件的高度方向，热场温度的均匀性较差。
3.因此，亟需一种笼式加热元件及真空电阻炉，来解决上述问题。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种笼式加热元件及真空电阻炉，其能够对待处理元件的四周均匀加热，且结构简单，操作维护容易。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一方面，本实用新型提供一种笼式加热元件，用于对待处理元件进行加热，该笼式加热元件包括：若干加热带组,若干所述加热带组沿轴向方向依次排列，所述加热带组呈圆弧形，若干所述加热带组之间共同围成加热腔，所述待处理元件位于所述加热腔内，每个所述加热带组均独立设置控温系统。
7.可选地，每个所述加热带组包括若干石墨带，若干所述石墨带沿所述轴向方向依次排列，若干所述石墨带均包括第一端和第二端，若干所述石墨带的所述第一端设置在同一侧，若干所述石墨带的所述第二端设置在同一侧。
8.可选地，所述加热带组设置有三个，每个所述加热带组的一端与三相电源的a/b/c相中的其中一相电连接，每个所述加热带组的另一端与三相电源的零线电连接。
9.可选地，所述笼式加热元件包括第一联结组件，所述第一联结组件包括三个第一联结板和一个第二联结板，每个所述第一联结板分别与一个所述加热带组内的所述石墨带的所述第一端连接，所述第二联结板与三个所述加热带组内的所述石墨带的所述第二端连接。
10.可选地，每个所述加热带组的一端与直流电源的正极连接，每个所述加热带组的另一端与所述直流电源的负极连接。
11.可选地，所述笼式加热元件包括第二联结组件，所述第二联结组件包括若干第三联结板和若干第四联结板，每个所述第三联结板分别与一个所述加热带组内的所述石墨带的所述第一端连接，每个所述第四联结板分别与一个所述加热带组内的所述石墨带的所述第二端连接。
12.可选地，每条所述石墨带上设有若干增强板，若干所述增强板之间等间隔设置，所
述增强板上设有第一通孔，所述石墨带上设有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔同轴设置。
13.另一方面，本实用新型提供一种真空电阻炉，包括炉体，以及上述笼式加热元件，所述笼式加热元件设置在所述炉体内。
14.可选地，所述真空电阻炉包括隔热屏，所述隔热屏设置在所述炉体与所述笼式加热元件之间，所述隔热屏呈圆筒状。
15.可选地，所述真空电阻炉包括拉杆，所述拉杆将所述笼式加热元件固定在所述隔热屏上。
16.本实用新型的有益效果为：
17.本实用新型提供一种笼式加热元件，该笼式加热元件包括沿轴向方向依次排列的若干加热带组，若干加热带组围成加热腔，待处理元件位于加热腔内，加热带组呈圆弧形，加热带组所产生的热量沿待处理元件的周向方向均匀传递给待处理元件，保证了待处理元件周向方向温度的均匀性。另外，每个加热带组均独立设置，能够进行独立控温和调功，减小了待处理元件沿炉体轴向方向上的温度差，结构简单，操作维护容易。
18.本实用新型还提供一种真空电阻炉，包括炉体，以及上述笼式加热元件，笼式加热元件设置在炉体内，通过该笼式加热元件能够对待处理元件进行均匀加热，改善了炉体内部工作区温度的均匀性，保证待处理元件的各处温度差较小，且结构简单，易于安装维护。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例一中提供的笼式加热元件的结构示意图；
20.图2是图1中a处的局部放大图；
21.图3是图1中b处的局部放大图；
22.图4是本实用新型实施例二中提供的笼式加热元件的结构示意图。
23.图中：
24.100、加热带组；110、石墨带；1101、第一端；1102、第二端；111、第二通孔；210、第一联结板；220、第二联结板；300、第一固定件；400、增强板；410、第一通孔；500、第二固定件；610、第三联结板；620、第四联结板。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
26.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通
过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
29.实施例一：
30.如图1-图3所示，本实施例提供一种笼式加热元件，用于对待处理元件进行加热，该笼式加热元件包括若干加热带组100,若干加热带组100沿轴向方向依次排列，加热带组100呈圆弧形，若干加热带组100之间共同围成加热腔，待处理元件位于加热腔内，加热腔呈圆筒状，因此，加热带组100所产生的热量能够沿待处理元件的周向方向均匀地传递给待处理元件，从而保证了待处理元件周向方向的受热均匀，并且每个加热带组100均独立设置控温系统，控温系统能够分别对每个加热带组100进行独立控温和调功，从而可以根据待处理元件的实际温度实时对沿炉体的轴向方向设置的若干加热带组100的加热功率进行调节，以减小待处理元件沿其高度方向上的温度差，该笼式加热元件的结构简单，操作维护容易。需要说明的是，轴向方向为图1中所示的第一方向，也是待处理元件的高度方向。
31.作为一种可选地方案，本实施例中的笼式加热元件包括三个加热带组100，三个加热带组100沿轴向方向依次排列，三个加热带组100围成圆筒状的加热腔，待处理元件位于加热腔内，三个加热带组100选用三相电源进行馈电，示例性地，三相电源可以选用45v电源，每个加热带组100采用星形接法，每相的工作电压为26v，每个加热带组100的一端与三相电源的a/b/c相中的其中一相连接，每个加热带组100的另一端均与三相电源的零线连接，由于该笼式加热元件采用三相电源分别对三个加热带组100进行馈电，使得三个加热带组100能够独立控温和调功。
32.作为一种可选地方案，每个加热带组100包括若干石墨带110，若干石墨带110沿轴向方向依次排列。示例性地，本实施例中以每个加热带组100包括两条石墨带110为例进行说明。当然，在其他实施例中，为了适应待处理元件的高度，也可以选择设置更多数量的石墨带110，本实施例对此不做限定。每个加热带组100内的石墨带110均呈圆弧形，且石墨带110包括第一端1101和第二端1102，需要说明的是，三个加热带组100的所有石墨带110的第一端1101均设置在同一侧，三个加热带组100的所有石墨带110的第二端1102设置在同一侧。
33.进一步地，笼式加热元件包括第一联结组件，第一联结组件包括三个第一联结板210和一个第二联结板220，每个加热带组100对应设有一个第一联结板210，三个加热带组100共用同一个第二联结板220，第一联结板210将每个加热带组100内的石墨带110的第一端1101连接，第二联结板220与三个加热带组100内的所有石墨带110的第二端1102连接，三个第一联结板210分别对应连接三相电源的a相、b相和c相，第二联结板220与电源的零线连接。
34.继续参见图2，联结组件与加热带组100可以通过第一固定件300可拆卸连接。示例
性地，在一些实施例中，第一固定件300可以选用螺栓和螺母，石墨带110的第一端1101和第二端1102均设有第一固定孔，相应地，在第一联结板210和第二联结板220上的对应位置设有第二固定孔，螺栓穿过第一固定孔和第二固定孔后，通过螺母与螺栓螺纹连接，将第一联结板210和第二联结板220固定在石墨带110上。当然，在其他实施例中，第一固定件300也可以选用其他零件，只要能够将第一联结板210和第二联结板220固定在石墨带110上即可。
35.继续参见图3，每条石墨带110上设有若干增强板400，若干增强板400之间等间隔设置。通过增强板400的设置，有利于提高石墨带110的机械强度，避免其发生损坏或变形。作为一种可选地技术方案，增强板400与石墨带110可以通过第二固定件500可拆卸连接。示例性地，第二固定件500可以选用螺栓和螺母。当然，在其他实施例中，第二固定件500也可以选用其他零件，此处不再一一赘述。
36.进一步地，增强板400上设有第一通孔410，石墨带110上设有第二通孔111，第一通孔410与第二通孔111同轴设置，通过第一通孔410和第二通孔111的设置，方便对笼式加热元件进行安装和固定。
37.本实施例还提供一种真空电阻炉，该真空电阻炉包括炉体(图中未示出)，以及上述的笼式加热元件，笼式加热元件设置在炉体内，通过该笼式加热元件能够对待处理元件进行均匀加热，改善了炉体内部工作区温度的均匀性，保证待处理元件的各处温度差较小，且结构简单，易于安装维护。
38.进一步地，真空电阻炉的炉体内设置有隔热屏，隔热屏位于炉体与笼式加热元件之间，隔热屏呈圆筒状，使得隔热屏能够围住三个加热带组100所形成的加热腔，隔热屏与加热带组100同轴设置，当加热带组100工作时产生的一部分热量辐射到隔热屏的内表面时，经隔热屏的内表面能够将该热量反射回加热腔内，提高了热量利用率。
39.作为一种可选地方案，本实施例中的隔热屏包括依次设置硬质石墨毡、软质石墨毡及不锈钢圆筒，硬质石墨毡靠近炉体设置，软质石墨毡设置在硬质石墨毡与不锈钢圆筒之间，不锈钢圆筒靠近笼式加热元件设置。
40.进一步地，真空电阻炉还包括拉杆，通过拉杆能够将笼式加热元件固定在隔热屏上。具体地，拉杆穿过笼式加热元件的增强板400和石墨带110上第一通孔410和第二通孔111设置，拉杆的两端固定在不锈钢圆筒的内壁上。在一些实施例中，拉杆可以选用耐热金属材料制成，以保证笼式加热元件具有足够的固定强度。
41.实施例二
42.本实施例提供一种笼式加热元件，参见图4，其与实施例一中的笼式加热元件的区别在于：本实施例中的笼式加热元件采用直流电源进行馈电，每个加热带组100均对应连接一个直流电源，其中，沿轴向方向依次排列的加热带组100可以设置为两个、三个、四个或更多，本实施例对此不做限定。
43.本实施例中以三个加热带组100为例进行说明，每个加热带组100内包括两条石墨带110，两条石墨带110沿轴向方向依次排列。当然，在其他实施例中，为了适应待处理元件的高度，也可以选择设置更多数量的石墨带110，本实施例对此不做限定。每个加热带组100内的石墨带110均呈圆弧形，且石墨带110包括第一端1101和第二端1102，需要说明的是，三个加热带组100的所有石墨带110的第一端1101均设置在同一侧，三个加热带组100的所有石墨带110的第二端1102设置在同一侧。
44.进一步地，笼式加热元件包括第二联结组件，第二联结组件包括三个第三联结板610和三个第四联结板620，每个加热带组100均对应设有一个第三联结板610和一个第四联结板620，第三联结板610将每个加热带组100内的石墨带110的第一端1101连接，第四联结板620将每个加热带组100内的所有石墨带110的第二端1102连接，三个第三联结板610分别与对应的直流电源的正极电连接，三个第四联结板620分别与对应的直流电源的负极电连接。
45.当然，在一些实施例中，三个加热带组100也可以共用同一直流电源，即三个第三联结板610均接入该直流电源的正极，三个第四联结板620均接入该直流电源的负极。在其他实施例中，三个第三联结板610也可以均接入该直流电源的负极，三个第四联结板620均接入该直流电源的正极，本实施例对此不做限定。
46.本实施例还提供一种真空电阻炉，该真空电阻炉包括炉体(图中未示出)，以及上述的笼式加热元件，笼式加热元件设置在炉体内，通过该笼式加热元件能够对待处理元件进行均匀加热，改善了炉体内部工作区温度的均匀性，保证待处理元件的各处温度差较小，且结构简单，易于安装维护。
47.本实施例中的其余结构与实施例一中的方案相同，此处不再赘述。
48.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

技术特征：

1.一种笼式加热元件，用于对待处理元件进行加热，其特征在于，包括：若干加热带组(100),若干所述加热带组(100)沿轴向方向依次排列，所述加热带组(100)呈圆弧形，若干所述加热带组(100)之间共同围成加热腔，所述待处理元件位于所述加热腔内，每个所述加热带组(100)均独立设置控温系统。2.根据权利要求1所述的笼式加热元件，其特征在于，每个所述加热带组(100)包括若干石墨带(110)，若干所述石墨带(110)沿所述轴向方向依次排列，若干所述石墨带(110)均包括第一端(1101)和第二端(1102)，若干所述石墨带(110)的所述第一端(1101)设置在同一侧，若干所述石墨带(110)的所述第二端(1102)设置在同一侧。3.根据权利要求2所述的笼式加热元件，其特征在于，所述加热带组(100)设置有三个，每个所述加热带组(100)的一端与三相电源的a/b/c相中的其中一相电连接，每个所述加热带组(100)的另一端与三相电源的零线电连接。4.根据权利要求3所述的笼式加热元件，其特征在于，所述笼式加热元件包括第一联结组件，所述第一联结组件包括三个第一联结板(210)和一个第二联结板(220)，每个所述第一联结板(210)分别与一个所述加热带组(100)内的所述石墨带(110)的所述第一端(1101)连接，所述第二联结板(220)与三个所述加热带组(100)内的所述石墨带(110)的所述第二端(1102)连接。5.根据权利要求2所述的笼式加热元件，其特征在于，每个所述加热带组(100)的一端与直流电源的正极连接，每个所述加热带组(100)的另一端与所述直流电源的负极连接。6.根据权利要求5所述的笼式加热元件，其特征在于，所述笼式加热元件包括第二联结组件，所述第二联结组件包括若干第三联结板(610)和若干第四联结板(620)，每个所述第三联结板(610)分别与一个所述加热带组(100)内的所述石墨带(110)的所述第一端(1101)连接，每个所述第四联结板(620)分别与一个所述加热带组(100)内的所述石墨带(110)的所述第二端(1102)连接。7.根据权利要求2-6中任一项所述的笼式加热元件，其特征在于，每条所述石墨带(110)上设有若干增强板(400)，若干所述增强板(400)之间等间隔设置，所述增强板(400)上设有第一通孔(410)，所述石墨带(110)上设有第二通孔(111)，所述第一通孔(410)与所述第二通孔(111)同轴设置。8.一种真空电阻炉，其特征在于，包括炉体，以及上述权利要求1-7中任一项所述的笼式加热元件，所述笼式加热元件设置在所述炉体内。9.根据权利要求8所述的真空电阻炉，其特征在于，所述真空电阻炉包括隔热屏，所述隔热屏设置在所述炉体与所述笼式加热元件之间，所述隔热屏呈圆筒状。10.根据权利要求9所述的真空电阻炉，其特征在于，所述真空电阻炉包括拉杆，所述拉杆将所述笼式加热元件固定在所述隔热屏上。

技术总结

本实用新型属于半导体技术领域，具体公开了一种笼式加热元件，该笼式加热元件包括依次排列的若干加热带组，若干加热带组围成加热腔，待处理元件位于加热腔内，加热带组所产生的热量沿待处理元件的周向方向均匀传递给待处理元件，保证了待处理元件周向方向温度的均匀性。另外，若干加热带组均独立设置，能够分别进行独立控温和调功，减小了待处理元件沿炉体轴向方向上的温度差，且该结构简单，操作维护容易。本实用新型还提供一种真空电阻炉，包括上述的笼式加热元件，改善了炉体内部工作区温度的均匀性，保证待处理元件的各处温度差较小。小。小。