氣浮輥道式半導體器件熱處理爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氣浮輥道式半導體器件熱處理爐，該熱處理爐中傳輸半導體器件的輥道由若干條水平排列、沿自身軸線往復轉(zhuǎn)動的輥軸組成，至少一部分輥軸為空心輥軸，在空心輥軸上半導體器件經(jīng)過的部位沿徑向方向設置有若干通氣孔，在空心輥軸的至少一端通過旋轉(zhuǎn)接頭與進氣管連接，氣體通過空心輥軸上的通氣孔進入到半導體器件經(jīng)過的爐膛部位。本發(fā)明從根本上保證爐內(nèi)核心擴散區(qū)域的氣氛和潔凈度，從而提高了擴散效果和質(zhì)量。
【專利說明】氣浮輥道式半導體器件熱處理爐
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣浮輥道式半導體器件熱處理爐，可用于太陽電池片等半導體器 件的燒結熱處理或擴散熱處理。
【背景技術】
[0002]在太陽電池的整個生產(chǎn)工藝流程中，擴散、印刷和燒結三道工序是最主要的。其 中，燒結工藝主要用于烘干印刷在硅片表面的漿料，燒掉從漿料中揮發(fā)出的有機溶劑，同步 燒結太陽電池硅片的正反面，使印刷至硅片上漿料中的金屬電極與硅片形成良好的歐姆接 觸，燒結質(zhì)量的好壞直接影響太陽電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0003]通常，被燒結的電池片正面印刷有銀漿、背面印刷有鋁背場和背銀，目前無論是普 遍使用的網(wǎng)帶式燒結爐、還是近期問世的輥道式燒結爐，都需要依次經(jīng)過預熱排膠區(qū)、升溫 區(qū)、燒結區(qū)和降溫區(qū)完成整個燒結過程，在燒結過程中，需要將銀漿和鋁漿中的有機物燃燒 排出爐體外，為了利于有機物的燃燒和排出，一般向爐膛內(nèi)通入潔凈的壓縮空氣，目前一般 是通過爐體的內(nèi)壁向爐內(nèi)通氣，對氣流的走向、壓力、流量有較高的要求。對于輥道式燒結 爐來說，由于印刷有漿料的硅片在旋轉(zhuǎn)輥軸的摩擦力作用下進行傳輸，如果用普通的等徑 輥軸，高溫下鋁背場熔化后會發(fā)生鋁背場和輥軸的粘連問題，專利CN102439738A介紹了一 種臺階輥，雖可最大限度地解決粘連問題，但在硅片二個邊緣部位還是會留下輥道的印痕， 這種結構，對輥軸的加工和安裝精度要求極高，否則會出現(xiàn)硅片跑偏的問題。
[0004]當電池片在進行擴散熱處理制備PN結時，需要爐內(nèi)保持潔凈的氣氛，一般通入潔 凈的氮氣作為保護氣體，而作為連續(xù)作業(yè)的輥道式熱處理爐，要做到完全密閉是很難的。專 利CN1936474A中闡述了一種輥道爐床熱處理爐中的防塵裝置，在該爐體側壁上、比輥子管 穿孔高的上方位置，安裝著設有開口的清潔空氣管道，防止爐體以外的塵埃進入爐體，該專 利通入的潔凈氣體僅僅在爐體二側起到防止外部灰塵進入爐內(nèi)的保護作用，并不能從根本 上改善爐內(nèi)氣氛和環(huán)境。
[0005]為此， 申請人:發(fā)明了一種氣浮輥道式半導體器件熱處理爐，可有效解決太陽電池 燒結和擴散時存在的上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術的弊端，本發(fā)明的目的是提供一種氣浮輥道式半導體器件熱處理 爐，從根本上保證爐內(nèi)核心擴散區(qū)域的氣氛和潔凈度，從而提高了擴散效果和質(zhì)量。
[0007]本發(fā)明所述的氣浮輥道式半導體器件熱處理爐中，傳輸半導體器件的輥道由若干 條水平排列、可以沿自身軸線往復轉(zhuǎn)動的輥軸組成，至少一部分輥軸為空心輥軸，在空心輥 軸上半導體器件經(jīng)過的部位沿徑向方向設置有若干通氣孔，在空心輥軸的至少一端通過旋 轉(zhuǎn)接頭與進氣管連接，從進氣管可以通入潔凈的壓縮空氣或其他必要的氣體，通過空心輥 軸上的通氣孔進入到半導體器件經(jīng)過的爐膛部位。
[0008]優(yōu)選的是，從空心輥軸上的通氣孔進入爐膛的氣體，在半導體器件與空心輥軸表面之間形成一層氣膜，半導體器件在氣膜的作用下進行傳輸。
[0009]優(yōu)選的是，通過空心輥軸上的通氣孔吹出的氣體的壓力要能夠使半導體器件瞬間離開傳輸棍軸的表面。
[0010]優(yōu)選的是，在空心輥軸上半導體器件經(jīng)過的設置有若干通氣孔的部位，設置有至少一個中間凹、兩邊凸的臺階，半導體器件在兩邊凸起臺階的支撐和摩擦力作用下水平移動，半導體器件與通氣孔之間離開一定距離，氣體可以無障礙地從半導體器件下面進入爐膛，以便于在半導體器件和輥軸之間形成氣膜、以及氣體均勻地到達半導體器件周圍。
[0011]優(yōu)選的是，在空心輥軸上沿徑向方向設置的若干通氣孔，可以與空心輥軸的軸心垂直、也可以向半導體器件前進方向傾斜一定的角度。
[0012]優(yōu)選的是，在空心輥軸上沿徑向方向設置的若干通氣孔，可以是同種孔徑和不同孔徑、可以是均勻間距或不均勻間距，以達到氣體的均勻分布。
[0013]優(yōu)選的是，空心輥軸的材質(zhì)是石英玻璃管、石英陶瓷管、氧化鋁陶瓷管、氮化硅陶瓷管等對半導體器件或熱處理工藝不造成污染的材料。
[0014]優(yōu)選的是，所述的半導體器件可以是硅片、鍺片、砷化鎵片、藍寶石片或其他可以進行PN結摻雜的材料。
[0015]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0016]本發(fā)明提供的氣浮輥道式半導體器件熱處理爐，當用來對太陽電池進行燒結時，一方面，從空心棍軸的通氣孔中噴出的高壓氣體可以在傳輸棍軸與電池片之間形成一層氣膜，另一方面，具有通氣功能的臺階輥結構，也可以實現(xiàn)傳輸輥軸與電池片之間形成一層氣膜，因為電池片和傳輸輥軸不直接接觸，也就不會發(fā)生電池鋁背場與傳輸輥軸的粘接問題；由于高壓氣體形成的氣膜薄而均勻，對電池片形成的作用力和摩擦力一致，尤其是臺階輥結構，都會有效防止電池片跑偏的問題。當使用該熱處理爐對太陽電池硅片進行擴散處理時，因為始終有新鮮潔凈的氣體從空心輥軸的通氣孔噴出、源源不斷地擴散到爐膛內(nèi)的每一個角落，由于硅片一直從空心輥軸的通氣孔上部經(jīng)過、不斷噴出的潔凈氣體將硅片包圍阻止了外來氣體接近硅片，從而在硅片周圍(硅片擴散的核心區(qū)域)形成了局部非常潔凈的小環(huán)境，因此，不會因為熱處理爐爐體密封不嚴、外來雜質(zhì)氣體進入爐膛而影響擴散核心區(qū)域的潔凈度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述的氣浮輥道式半導體器件熱處理爐的一個實施例的結構示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明所述的氣浮輥道式半導體器件熱處理爐中通氣空心輥軸的結構示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明所述的氣浮輥道式半導體器件熱處理爐中半導體器件在通氣空心棍軸上傳輸?shù)牟灰鈭D；
[0020]圖4為本發(fā)明所述的氣浮輥道式半導體器件熱處理爐中半導體器件在通氣臺階空心輥軸上傳輸?shù)氖疽鈭D；
[0021]圖中:1、上爐體；2、下爐體；3、傳輸輥軸；4、半導體器件；5、加熱燈管；6、冷卻風機；301、輥軸軸頭；302、空心輥軸；303、通氣孔；304、輥軸通氣軸頭；305、旋轉(zhuǎn)接頭；306、進氣管；307、臺階；7、氣膜。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種氣浮輥道式半導體器件熱處理爐，由上爐體1、下 爐體2、傳輸輥軸3、加熱燈管5、冷卻風機6等基本單元組成，圖2公開了其通氣空心輥軸 302的結構。如圖所示，傳輸半導體器件4的輥道由若干條水平排列、可以沿自身軸線往復 轉(zhuǎn)動的輥軸3組成，其中爐膛內(nèi)的輥軸為空心輥軸302，在空心輥軸302上半導體器件4經(jīng) 過的部位沿徑向方向設置有若干通氣孔303，在空心輥軸302的一端安裝有通氣軸頭304， 通氣軸頭304通過旋轉(zhuǎn)接頭305與進氣管306連接，從進氣管306可以通入潔凈的壓縮空 氣或氮氣等，通過空心輥軸302上的通氣孔303進入到半導體器件4經(jīng)過的爐膛部位，當進 氣壓力足夠大時，可以在旋轉(zhuǎn)的空心輥軸302周圍形成一層氣膜7，氣膜7可以防止半導體 器件4與空心輥軸302表面直接接觸而發(fā)生粘連現(xiàn)象。
[0024]通過旋轉(zhuǎn)接頭305進入空心輥軸302的氣體壓力應根據(jù)處理半導體器件4的面積 或質(zhì)量不同以及是否需要形成氣膜7等工藝要求而進行調(diào)整，一般要求形成氣膜7時，氣體 壓力應達到lkg/cm2以上。
[0025]在空心輥軸302上設置的若干通氣孔303，如圖3所示，可以與空心輥軸302的軸 心垂直、也可以向半導體器件4的前進方向傾斜一定的角度，以便從通氣孔303中噴出的氣 體對半導體器件4產(chǎn)生一個向前的推力，使半導體器件4更容易向前移動，該傾斜角度一般 以20— 40°為宜。
[0026]在通氣空心輥軸302上可形成臺階307，其結構如圖4所示，半導體器件4的邊緣 與臺階307接觸，其接觸的部位一般以l_2mm為宜；半導體器件4與通氣孔303之間離開一 定距離，以便于氣膜7形成，臺階307的高度(即半導體器件4與通氣孔303之間的距離)以 0.5-2mm為宜；二層臺階可以有效解決半導體器件4在傳輸過程中跑偏的問題。
[0027]為了防止半導體器件4在高溫下傳輸時受到空心傳輸輥軸302的污染，空心輥軸 302的材質(zhì)可選用石英玻璃管、石英陶瓷管、氧化鋁陶瓷管、氮化硅陶瓷管等，首選是石英玻 璃管和石英陶瓷管。
[0028]盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列 運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地 實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限 于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【權利要求】
1.一種氣浮輥道式半導體器件熱處理爐，其特征在于，在所述熱處理爐中，傳輸半導體器件的輥道由若干條水平排列、沿自身軸線往復轉(zhuǎn)動的輥軸組成，至少一部分輥軸為空心輥軸，在空心輥軸上半導體器件經(jīng)過的部位沿徑向方向設置有若干通氣孔，在空心輥軸的至少一端通過旋轉(zhuǎn)接頭與進氣管連接，氣體通過空心輥軸上的通氣孔進入到半導體器件經(jīng)過的爐膛部位。
2.根據(jù)權利要求1所述的氣浮輥道式半導體器件熱處理爐，其特征在于，通過空心輥軸上的通氣孔進入爐膛的氣體，在半導體器件與空心輥軸表面之間形成一層氣膜，半導體器件在氣膜的作用下進行傳輸。
3.根據(jù)權利要求1所述的氣浮輥道式半導體器件熱處理爐，其特征在于，從空心輥軸上的通氣孔吹出的氣體的壓力要能夠使半導體器件瞬間離開傳輸輥軸的表面。
4.根據(jù)權利要求1所述的氣浮輥道式半導體器件熱處理爐，其特征在于:在空心輥軸上半導體器件經(jīng)過的設置有若干通氣孔的部位，設置有至少一個中間凹、兩邊凸的臺階，半導體器件在兩邊凸起臺階的支撐和摩擦力作用下水平移動，半導體器件與通氣孔之間離開一定距離，氣體無障礙地從半導體器件下面進入爐膛，在半導體器件和輥軸之間形成氣膜、氣體均勻地到達半導體器件周圍。
5.根據(jù)權利要求1所述的氣浮輥道式半導體器件熱處理爐，其特征在于，在空心輥軸上沿徑向方向設置的若干通氣孔，與空心輥軸的軸心垂直或者向半導體器件前進方向傾斜一定的角度。
6.根據(jù)權利要求1所述的氣浮輥道式半導體器件熱處理爐，其特征在于，在空心輥軸上沿徑向方向設置的若干通氣孔，其孔徑為相同或不同、其間距為均勻間距或不均勻間距。
7.根據(jù)權利要求1所述的氣浮輥道式半導體器件熱處理爐，其特征在于，空心輥軸的材質(zhì)是石英玻璃管、石英陶瓷管、氧化鋁陶瓷管或氮化硅陶瓷管。
8.根據(jù)權利要求1所述的氣浮輥道式半導體器件熱處理爐，其特征在于，所述的半導體器件為硅片、鍺片、砷化鎵片、藍寶石片或其他可以進行PN結摻雜的材料。
【文檔編號】F27D5/00GK103557701SQ201310576842
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權日:2013年11月18日
【發(fā)明者】袁向東, 許穎, 袁瑒 申請人:北京金晟陽光科技有限公司, 袁向東, 許穎