大口径石英管贴片烧结方法

文档序号:460490 发布日期:2021-12-31 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 大口径石英管贴片烧结方法 (Sintering method for large-caliber quartz tube patch ) 是由 张彩根 周长亚 卫令中 张强 薄斌斌 尹勤杰 于 2021-10-21 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种大口径石英管贴片烧结方法,先利用火焰喷枪(1)将第一块石英板(2)烧结到管体(3)内,再将第二块石英板(2)烧结到管体(3)内,将第二块石英板(2)烧结到管体(3)内时,先利用至少7把周向分布的火焰喷枪(1),从第二块石英板(2)的外侧对准第二块石英板(2)与管体(3)的交接处,同时喷射火焰,使第二块石英板(2)与管体(3)之间同时进行多点烧结。本发明具有烧结成功率低高、工人劳动强度低、工人数量要求低、烧结质量好和成本较低的优点。(The invention discloses a large-diameter quartz tube patch sintering method, which comprises the steps of sintering a first quartz plate (2) into a tube body (3) by using a flame spray gun (1), sintering a second quartz plate (2) into the tube body (3), and when sintering the second quartz plate (2) into the tube body (3), aligning the joint of the second quartz plate (2) and the tube body (3) from the outer side of the second quartz plate (2) by using at least 7 circumferentially distributed flame spray guns (1) and simultaneously spraying flame to simultaneously perform multi-point sintering between the second quartz plate (2) and the tube body (3). The invention has the advantages of low sintering success rate, low labor intensity of workers, low requirement on the number of workers, good sintering quality and lower cost.)

大口径石英管贴片烧结方法

技术领域

本发明属于扩散炉石英管领域。

背景技术

扩散炉是半导体生产线前工序的重要工艺设备之一,石英管是扩散炉中的零件,常用于半导体硅片的高温扩散,进而生产得到芯片。如图1所示,石英管的结构包括内径620mm、壁厚5.5mm、材质为石英的管体,管体内部利用火焰贴片烧结有两块壁厚6mm的石英板。

从整体结构上看,管体和石英板均为薄壁大片体结构,导致焊接过程中管体或者石英管均比较容易发生碎裂。从局部上看,管体和石英板的厚度均在5mm以上,壁厚较大,火焰难以烧透,在石英烧结(焊接)领域,为避免壁厚较大的片体石英碎裂,从烧结部位的两侧同时进行火焰喷射是一个比较好的方法,应用于石英管的烧结过程中,将第一块石英板烧结到管体内时,可以由两个工人位于石英板的两侧,同时向烧结部位喷射火焰,辅以石英焊棒作为填料填补石英板与管体之间的缝隙,沿着石英板的外缘同步的移动,直至石英板的外缘与管体全部烧结在一起,烧结成功率高,石英板不容易发生碎裂,但进行第二块石英板的贴片烧结时,受第一块石英板的阻隔,工人无法进入到第二块石英板的后侧,只能在第二块石英板的外侧进行烧结作业,实际操作过程中发现,第二次烧结时的石英板很容易发生碎裂,导致石英管的烧结成功率非常低。

因此,现有石英管贴片烧结方法存在烧结成功率低的缺点。

发明内容

本发明的目的在于,提供一种大口径石英管贴片烧结方法。本发明具有烧结成功率低高、工人劳动强度低、工人数量要求低、烧结质量好和成本较低的优点。

本发明的技术方案:大口径石英管贴片烧结方法,先利用火焰喷枪将第一块石英板烧结到管体内,再将第二块石英板烧结到管体内,将第二块石英板烧结到管体内时,先利用至少7把周向分布的火焰喷枪,从第二块石英板的外侧对准第二块石英板与管体的交接处,同时喷射火焰,使第二块石英板与管体之间同时进行多点烧结。

前述的大口径石英管贴片烧结方法中,所述火焰喷枪的数量为10把。

前述的大口径石英管贴片烧结方法中,进行第二块石英板的烧结时,将所述火焰喷枪固定到烧结装置中进行使用,所述烧结装置包括工作台,工作台上设有管体承台,管体承台的顶部设有与管体配合的第一弧面,管体承台的一侧设有依次设有石英板承台和平移机构,石英板承台上设有石英板配合的第二弧面,石英板承台和平移机构均与工作台固定,平移机构上设有用于固定火焰喷枪并驱动火焰喷枪周向移动的旋转结构,平移机构上设有用于固定石英板的固定机构。

前述的大口径石英管贴片烧结方法中,所述平移机构包括与工作台固定的支架,支架上设有水平的移动杆,移动杆通过直线轴承连接支架;

所述旋转机构包括与移动杆固定的电机,电机的一侧设有套在移动杆上的导向套,导向套通过深沟球轴承连接移动杆,导向套上设有外齿圈,外齿圈通过齿轮连接电机的输出端,导向套上设有转盘,转盘的外侧设有至少7把周向分布的火焰喷枪,火焰喷枪的一侧设有石英焊棒的送料装置;

所述固定机构包括固定在移动杆端部的转接盘,转接盘上设有吸盘,吸盘通过软管连接真空泵。

前述的大口径石英管贴片烧结方法中,所述送料装置包括与转盘固定的电动伸缩杆,电动伸缩杆的伸缩端设有夹头,夹头的外侧端面上设有凹槽,凹槽内设有硅胶套。

前述的大口径石英管贴片烧结方法中,所述火焰喷枪的喷射口的一侧设有遥控式的点火器。

与现有技术相比,本发明对第二块石英板烧结到管体的方法做了改进,利用至少7把周向分布的火焰喷枪同时从第二块石英板的一侧进行烧结作业,改善了石英板在烧结过程中的应力分布状态,使应力分布更加均匀,从而石英板不易发生碎裂,当火焰喷枪数量达到10把的时候,碎裂几率几乎将至为零,极大的挺高了石英管烧结的成功率。

进一步的,本发明采用特定的烧结装置用于第二块石英板的烧结,先通过吸盘固定石英板,利用石英板承台和管体承台保证石英板和管体的同轴度,可快速的利用移动杆将石英板送入到管体内的指定位置,并利用电机带动火焰喷枪和石英焊棒的送料装置同步旋转,进行多点同步烧结,并通过送料装置自动输送石英焊棒实现补料作业,降低了工人的劳动强度,也降低了工人数量要求,只需一个工人即可完成作业。

在实际作业中发现,如果采用多个工人以手工方式进行同步烧结时,因作为区域狭小,工人的操作空间狭小,将导致作业困难,导致烧结质量差;采用烧结装置进行烧结作业时,能显著的提升烧结质量,并且更加不易导致石英管碎裂,具体体现为,人工烧结作业时,需要10把火焰喷枪才能将保证石英管的烧结成功率接近100%,采用用烧结装置后,只需要8把火焰喷枪即可,这应该因为烧结装置通过吸盘固定了石英板,使石英板处于悬空状态,不与管体接触,消除了两者之间因重力产生的相互作用力,使石英板的应力分布更加均匀,在此基础上,可以将火焰喷枪的数量降低至8把,降低了成本。

因此,本发明具有烧结成功率低高、工人劳动强度低、工人数量要求低、烧结质量好和成本较低的优点。

附图说明

图1是石英管的正视图。

图2是烧结装置的正视图。

图3是送料装置的正视图

附图中的标记为:1-火焰喷枪,2-石英板,3-管体,4-管体承台,5-工作台,6-第一弧面,7-石英板承台,8-第二弧面,9-平移机构,10-支架,11-移动杆,12-直线轴承,13-电机,14-导向套,15-外齿圈,16-齿轮,17-转盘,18-送料装置,19-转接盘,20-吸盘,21-软管,22-真空泵,23-电动伸缩杆,24-夹头,25-凹槽,26-硅胶套。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明,但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1。大口径石英管贴片烧结方法,先利用火焰喷枪1将第一块石英板2烧结到管体3内,烧结时需要用石英焊棒补料,再将第二块石英板2烧结到管体3内,特点是,将第二块石英板2烧结到管体3内时,先利用7把以上周向分布的火焰喷枪1,最佳为10把,从第二块石英板2的外侧对准第二块石英板2与管体3的交接处,同时喷射火焰,使第二块石英板2与管体3之间同时进行多点烧结。

表1是不同数量火焰喷枪1下,烧结过程中石英管(第二块石英板)发生碎裂的情况。

表1

从表1中可以看出,随着火焰喷枪1数量达到在1-6把之间的时候,石英管的烧结成功率非常低,不到25%,当数量到达7把的时候,有了一个突跃,成功率达到60%,然后随着数量增加,成功率继续提升,当数量增加到10把时,成功率已经达到100%,即使受限于样本数量原因,实际上成功率达不到100%,也应该是接近了,之后火焰喷枪1的数量提升,不能带来实质影响,反而因火焰喷枪1数量过多会带来操作上的不便利。可见实施例中,采用10把火焰喷枪时为最佳方案。

实施例2。与实施例1不同的是,进行第二块石英板2的烧结时,将所述火焰喷枪1固定到烧结装置中进行使用,所述烧结装置包括工作台5,工作台5上设有管体承台4,管体承台4的顶部设有与管体3配合的第一弧面6,当管体3放到管体承台4时,第一弧面6与管体3贴合,管体承台4的一侧设有依次设有石英板承台7和平移机构9,石英板承台7上设有石英板2配合的第二弧面8,当石英板2放到石英板承台7时,石英板2的外周面与第二弧面8贴合,第二弧面8与第一弧面6同轴,石英板承台7和平移机构9均与工作台5固定,平移机构9上设有用于固定火焰喷枪1并驱动火焰喷枪1周向移动的旋转结构,平移机构9上设有用于固定石英板2的固定机构。

所述平移机构9包括与工作台5固定的支架10,支架10上设有水平的移动杆11,移动杆11通过直线轴承12连接支架10;

所述旋转机构包括与移动杆11固定的电机13,电机13的一侧设有套在移动杆11上的导向套14,导向套14通过深沟球轴承连接移动杆11,导向套14上设有外齿圈15,外齿圈15通过齿轮16连接电机13的输出端,导向套14上设有转盘17,转盘17的外侧设有至少7把周向分布的火焰喷枪1,火焰喷枪1的一侧设有石英焊棒的送料装置18;

所述固定机构包括固定在移动杆11端部的转接盘19,转接盘19上设有吸盘20,吸盘20通过软管21连接真空泵22。

所述送料装置18包括与转盘17固定的电动伸缩杆23,电动伸缩杆23的伸缩端设有夹头24,夹头24的外侧端面上设有凹槽25,凹槽25内设有硅胶套26。

所述火焰喷枪1的喷射口的一侧设有遥控式的点火器,点火器与火焰喷枪1固定,点火器不能正对喷射口,否者正对火焰喷射会被烧坏。

烧结装置的工作原理:将石英焊棒紧配插在硅胶套26内,将已经烧结了第一块石英板2的管体3放到管体承台4上,将第二块石英板2放到石英板承台7上,并与吸盘20靠近。通过真空泵22使吸盘20产生真空,将第二块石英板2固定在吸盘20上,此时,火焰喷枪1的喷射方向朝向第二块石英板2的边缘,石英焊棒的一端也靠近第二块石英板2的边缘处,并在对应的火焰喷枪1的喷射方向上。

推动移动杆11,使第二块石英板2进入到管体3中,到达指定位置后,固定移动杆11,使移动杆11不能移动,固定方式有很多种,比如利用夹具,夹具的一侧与支架10固定,夹具的夹持端与移动杆11固定,不做赘述。

通过遥控器使所有点火器27同时点火,多个火焰喷枪1同时喷射火焰,火焰温度1650℃以上,熔化石英焊棒,电动伸缩杆23缓慢推动石英焊棒前移,填补第二块石英板2与管体3之间的缝隙,使第二块石英板2与管体3烧结在一起。

电机13驱动齿轮16旋转,齿轮16通过外齿圈15带动导向套14旋转,导向套14通过转盘17带动火焰喷枪1和送料装置18旋转,旋转角度根据火焰喷枪的数量而定,如数量为10的时候,旋转角度为36°,要求满足第二块石英板2的边缘全部与管体3烧结。

与实施例1相比,实施例2中,进行20个石英管的烧结,只需要8把火焰喷枪即可使使石英管的碎裂数量降至为零,并且烧结效率更高,烧结更加均匀,烧结的质量更好。

本发明具有烧结成功率低高、工人劳动强度低、工人数量要求低、烧结质量好和成本较低的优点。

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