[發(fā)明專利]一種用于氮化鋁燒結(jié)的高溫燒結(jié)爐加熱系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104236314A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設計）人: 萬喜新;鄧斌;王學仕;楊金
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: F27D11/06
• 分類號: F27D11/06
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發(fā)明涉及用于氮化鋁(AlN)多層陶瓷基板燒結(jié)的生產(chǎn)設備領域，特別是一種用于氮化鋁燒結(jié)的高溫燒結(jié)爐加熱系統(tǒng)。?

背景技術

氮化鋁（AlN）作為電子元器件的基板和封裝最理想的材料，其制造工藝非常復雜，其中最為關鍵的一環(huán)是多層共燒陶瓷基板的燒結(jié)成形，它是將生瓷片料經(jīng)布線、疊片、層壓后置于氧化-還原氣氛中燒結(jié)，在高溫燒結(jié)中生瓷變熟、金屬粉料金屬化，故被稱為共燒。金屬粉料為鎢（W）、鉬（Mo）等難熔金屬，制品制程以常壓燒結(jié)為主。制品在1850℃左右的溫度下，在流動的氧化-還原氣氛中燒成，使用的設備是低壓大電流的高溫燒結(jié)爐，最高溫度能達2050℃，在燒結(jié)過程中由于加熱電流大，加熱器所承受的安培力也大，電磁輻射也強，導致加熱器易變形，使用壽命有限，設備可靠性低，電磁干擾大，易影響周圍設備，降低生產(chǎn)效率，并且鎢加熱器材料、加工制作成本昂貴，提高了生成成本，甚至導致大功率的高溫燒結(jié)爐無法研制成功。因此迫切需要發(fā)明一種用于高溫燒結(jié)的加熱系統(tǒng)，延長加熱器壽命，提高設備可靠性、降低電磁干擾，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，保障用于大批量生產(chǎn)的大功率高溫燒結(jié)爐研制成功。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術不足，提供一種用于氮化鋁燒結(jié)的高溫燒結(jié)爐加熱系統(tǒng)，減小加熱器承受的安培力，延長加熱器壽命、降低電磁輻射，提高設備可靠性，降低維護成本，提高生產(chǎn)效率，為大功率氮化鋁高溫燒結(jié)爐研制提供保障。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種用于氮化鋁燒結(jié)的高溫燒結(jié)爐加熱系統(tǒng)，包括加熱模塊，所述加熱模塊包括三組鎢板加熱器，每組鎢板加熱器包括兩個對稱分布的鎢板加熱器；每組鎢板加熱器中的兩個鎢板加熱器的電極分別與六相隔離變壓器的一個次級線圈兩端連接；所述六相隔離變壓器三個次級線圈的中點兩兩連接；所述加熱模塊的六個鎢板加熱器的六個電極一端兩兩連接；所述六相隔離變壓器的三個初級線圈為三角形連接，且三個初級線圈的一端分別與三相晶閘管功率控制器的三個輸出端連接。

所述加熱模塊的三組鎢板加熱器分別通過水冷電纜與所述六相隔離變壓器的三個次級線圈連接。

所述加熱模塊的六個鎢板加熱器形狀相同，電阻相等，使對稱鎢板加熱器中流過大小相等方向相反的電流。

所述加熱模塊的六個鎢板加熱器均設置在隔熱屏內(nèi)，隔熱屏提供磁場回路，既能隔熱又起到屏蔽作用。

本發(fā)明的設計原理是，根據(jù)電磁感應定律，大小相等方向相反的電流產(chǎn)生的磁場能夠最大程度的相互削弱，設計六電極對稱鎢板加熱器，使對稱鎢板加熱器中流過大小相等方向相反的電流，同時隔熱屏提供磁場回路，既起到隔熱又起到屏蔽作用。根據(jù)整流變壓器原理，設計相同原理的六相隔離變壓器，次級采用雙反星輸出，提供六個相位相差60°的電壓，與六電極對稱鎢板加熱器組成六相平衡電路，根據(jù)基爾霍夫定律，采用三相電路相量法計算六相平衡電路的電流，將其中相位相差180°的一組電壓接入一組對稱的鎢板加熱器，能夠達到對稱鎢板加熱器中流過大小相等方向相反的電流的目的。

本發(fā)明將電源整流電路中常用的整流變壓器原理首創(chuàng)性的用于氮化鋁高溫燒結(jié)爐加熱電路，即六相隔離變壓器次級采用雙反星輸出結(jié)構(gòu)，通過水冷電纜與六極對稱加熱器連接構(gòu)成六相平衡電路，初級與三相晶閘管功率控制器連接，三相晶閘管功率控制器控制變壓器初級電壓，并且有軟啟動和限流功能，由于鎢加熱器在冷態(tài)和熱態(tài)電阻變化大，因此根據(jù)爐內(nèi)溫度，比例輸出三相晶閘管功率控制器的控制信號，雙重限制輸出電流，保護六相隔離變壓器和六電極對稱鎢板加熱器，同時隔熱屏呈圓柱面包圍六電極對稱鎢板加熱器，與普通設計只起到隔熱作用不同的是，還能為加熱電流產(chǎn)生的向外逸散的磁場提供磁回路，因此能屏蔽大部分電磁輻射干擾。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所具有的有益效果為：本發(fā)明通過巧妙的電路設計，能夠減小加熱器承受的安培力，延長加熱器壽命、降低電磁輻射，提高設備可靠性，降低維護成本，提高生產(chǎn)效率，為大功率氮化鋁高溫燒結(jié)爐研制提供了保障。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例電路原理圖；

圖2為本發(fā)明一實施例加熱系統(tǒng)組成示意圖；

圖3為本發(fā)明一實施例六相平衡電路等效電路圖；

圖4是本發(fā)明一實施例六相隔離變壓器輸出電壓相量圖；

圖5是本發(fā)明一實施例鎢板加熱器電流相量圖。

具體實施方式