一種用於氮化鋁燒結的高溫燒結爐加熱系統的製作方法
2023-12-04 23:02:56
一種用於氮化鋁燒結的高溫燒結爐加熱系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於氮化鋁燒結的高溫燒結爐加熱系統，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。本發明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，提高生產效率，為大功率氮化鋁高溫燒結爐研製提供了保障。
【專利說明】一種用於氮化鋁燒結的高溫燒結爐加熱系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用於氮化鋁（A1N)多層陶瓷基板燒結的生產設備領域，特別是一種用 於氮化鋁燒結的高溫燒結爐加熱系統。
【背景技術】
[0002] 氮化鋁（A1N)作為電子元器件的基板和封裝最理想的材料，其製造工藝非常複雜， 其中最為關鍵的一環是多層共燒陶瓷基板的燒結成形，它是將生瓷片料經布線、疊片、層壓 後置於氧化-還原氣氛中燒結，在高溫燒結中生瓷變熟、金屬粉料金屬化，故被稱為共燒。 金屬粉料為鎢（W)、鑰（Mo)等難熔金屬，製品製程以常壓燒結為主。製品在1850°C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爐，最高溫度 能達2050°C，在燒結過程中由於加熱電流大，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，電磁幹擾大，易影響周圍設備，降低生產 效率，並且鎢加熱器材料、加工製作成本昂貴，提高了生成成本，甚至導致大功率的高溫燒 結爐無法研製成功。因此迫切需要發明一種用於高溫燒結的加熱系統，延長加熱器壽命，提 高設備可靠性、降低電磁幹擾，提高生產效率，節約生產成本，保障用於大批量生產的大功 率高溫燒結爐研製成功。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種用於氮化鋁燒結的 高溫燒結爐加熱系統，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，提高生產效率，為大功率氮化鋁高溫燒結爐研製提供保障。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：一種用於氮化鋁燒結的高溫 燒結爐加熱系統，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。
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 所述加熱模塊的六個鎢板加熱器均設置在隔熱屏內，隔熱屏提供磁場迴路，既能 隔熱又起到屏蔽作用。
[0008] 本發明的設計原理是，根據電磁感應定律，大小相等方向相反的電流產生的磁場 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迴路，既起到隔熱又起到屏蔽作用。根據整流變壓 器原理，設計相同原理的六相隔離變壓器，次級採用雙反星輸出，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，根據基爾霍夫定律，採用三相電路相量 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。
[0009] 本發明將電源整流電路中常用的整流變壓器原理首創性的用於氮化鋁高溫燒結 爐加熱電路，即六相隔離變壓器次級採用雙反星輸出結構，通過水冷電纜與六極對稱加熱 器連接構成六相平衡電路，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，並且有軟啟動和限流功能，由於鎢加熱器在冷態和熱態電阻變化大，因 此根據爐內溫度，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，還能為加熱電流產生的向外逸散的磁場提供磁 迴路，因此能屏蔽大部分電磁輻射幹擾。
[0010] 與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為：本發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，提高生產效率，為大功率氮化鋁高溫燒結爐研製提供了保障。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發明一實施例電路原理圖； 圖2為本發明一實施例加熱系統組成示意圖； 圖3為本發明一實施例六相平衡電路等效電路圖； 圖4是本發明一實施例六相隔離變壓器輸出電壓相量圖； 圖5是本發明一實施例鶴板加熱器電流相量圖。
【具體實施方式】
[0012] 如圖1和圖2所示，本發明一實施例包括包括六電極對稱鎢板加熱器 1，2, 3, 4, 5, 6、隔熱屏15、水冷電纜9, 10, 11，12, 13, 14、六相隔離變壓器7、三相晶閘管功率 控制器8。其中鶴板加熱器1和4對稱分布，鶴板加熱器2和5對稱分布，鶴板加熱器3和 6對稱分布，並且六個鎢板加熱器1，2, 3, 4, 5, 6形狀相同，電阻相等。
[0013] 具體的連接方式為：鎢板加熱器1的電極dl、水冷電纜9、六相隔離變壓器7的C1 端子變壓器依次連接，鎢板加熱器4的電極d7、水冷電纜10、六相隔離變壓器7的C2端子變 壓器依次連接，組成一個迴路；鎢板加熱器2的電極d3、水冷電纜11、六相隔離變壓器7的 C3端子依次連接，鎢板加熱器5的電極d9、水冷電纜12、六相隔離變壓器7的C4端子依次 連接，組成一個迴路；鎢板加熱器3的電極d5、水冷電纜13、六相隔離變壓器7的C5端子依 次連接，鎢板加熱器6的電極dll、水冷電纜14、六相隔離變壓器7的C6端子依次連接，組 成一個迴路；鎢板加熱器1，2, 3, 4, 5, 6的電極d2, d4, d6, d8, dlO, dl2相互連接在一起。六 相隔離變壓器7的A端子與三相晶閘管功率控制器8的端子U端子連接；六相隔離變壓器 7的B端子與三相晶閘管功率控制器8的端子V端子連接；六相隔離變壓器7的C端子與 三相晶閘管功率控制器8的端子W端子連接。
[0014] 該系統構成了六相平衡電路，其等效電路圖如圖3所示，根據六相隔離變壓器7的 原理，採用三相電路相量法表示，可得出六相隔離變壓器7輸出電壓相量圖4。其中
【權利要求】
1. 一種用於氮化鋁燒結的高溫燒結爐加熱系統，其特徵在於，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。
2. 根據權利要求1所述的用於氮化鋁燒結的高溫燒結爐加熱系統，其特徵在於，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。
3. 根據權利要求1或2所述的用於氮化鋁燒結的高溫燒結爐加熱系統，其特徵在於，所 述加熱模塊的六個鎢板加熱器形狀相同，電阻相等。
4. 根據權利要求3所述的用於氮化鋁燒結的高溫燒結爐加熱系統，其特徵在於，所述 加熱模塊的六個鎢板加熱器均設置在隔熱屏內。
【文檔編號】F27D11/06GK104236314SQ201410456989
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月10日 優先權日:2014年9月10日
【發明者】萬喜新, 鄧斌, 王學仕, 楊金 申請人:中國電子科技集團公司第四十八研究所