Печь для обработки паст в инертной атмосфере Советский патент 1993 года по МПК F27B9/30 

ел

с

Использование: в микроэлектронике, в частности в технологии изготовления толстопленочных микросхем и микросборок, и может быть использовано для термообработки паст, окисляющихся на воздухе. Сущность: печь содержит муфельный канал со средствами подачи инертного газа и удаления газообразных продуктов. На входе и выходе печи устанавливаются шлюзовые камеры и сопла для подачи инертного газа с выходом в шлюз. В зоне обжига печи образуется стабильная газовая среда, соответствующая составу инжектируемого инертного газа, за счет чего повысится выход годных изделий. При этом существенно уменьшается суммарный расход инжектируемого инертного газа. 1 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к технологии изготовле- ния толстопленочных микросхем и микросборок, и может быть использовано для термообработки паст, окисляющихся на воздухе.

Целью изобретения является повышение выхода годных и уменьшение расхода . инертного газа путем уменьшения диффузионного и конвективного газообмена атмосферы печи с окружающей средой.

Конструкция предлагаемого устройства для термообработки паст в инертной атмосфере приведена на чертеже.

Печь содержит муфельный канал 1 со средствами подачи 2 инертного газа в зону обжига и зону охлаждения, средствами удаления газообразных продуктов, образующихся при термообработке паст. Средства удаления расположены на входе печи и состоят из вытяжной трубы 3. снабженной системой инжекции 4 и регулирующей

заслонкой 5. Средства подачи 2 содержат трубочки с отверстиями под углом 30-45° по направлению к средствам удаления, диаметром 3-5 мм. Это позволяет обеспечить ламинарный, газовый поток в зоне обжига, исключить наличие застойных зон и ускорить удаление продуктов сгорания органических связующих, входящих в состав паст. Для уменьшения диффузионного и конвективного газообмена с окружающей средой в нижней части торцов муфеля устанавливаются шлюзовые камеры 6, которые представляют собой в поперечном сечении прямоугольник. При этом отношение площади поперечного сечения шлюза к площади поперечного сечения муфеля составляет 0,13, а высота шлюза составляет 0,026 его длины. Место соединения шлюзовой камеры с торцом муфеля уплотняется термостойкой резиной 7 и покрывается слоем герметика типа ВГО-1. Аналогично гермети- ком уплотняется место соединения верхней

оо

О

XI со

о

00

крышки шл.юза с его основанием, Средства эжекции инертного газа на входе и выходе печи представляют собой сопло 8 с выходом в шлюз, которое вводится в муфель печи по направляющим. Инжектируемый на входе и выходе муфеля газ подается в сопло 8, ра- диус кривизны которого выбирается экспериментально, исходя из требований отсутствия зон турбулентного движения и направления потока газа в шлюзовую камеру. В зону обжига устанавливают кислородный датчик 9. Шлюзовые камеры и сопло изготавливают например, из легированной жаропрочной листовой стали толщиной 1,5 мм. Регулирование расхода газа осуществляется с помощью ротаметров,

Печь для обработки паст в инертной атмосфере работает следующим образом.

Включается конвейер печи и выводится на требуемый температурно-временной режим, Одновременно включается система инжекции 4 и заслонкой 5 устанавливается необходимая скорость экстракции продуктов сгорания. После чего ротаметрами пода-. ется инертный газ, Контроль содержания кислорода производится с помощью кислородного датчика 9. После достижения максимального значения показания датчика, что соответствует минимальному парциальному давлению кислорода, ротаметрами подается инертный газ в сопло 8 эжекторов. Далее производится регулирование расходов газа на ротаметрах для достижения его минимального суммарного расхода при обеспечении минимального парциального давления кислорода в зоне обжига.

При соотношении между площадями поперечного сечения шлюзовой камеры и муфеля печи более 0,15, что достигается увеличен нем высоты шлюза, увеличивается конвективный газообмен между окружающей средой и зоной обжига и соответственно увеличивается парциальное давление кислорода, ухудшающее электрофизические свойства проводников.

Уменьшение отношения площадей поперечного сечения шлюзовой камеры и муфеля менее 0,12, т.е. уменьшение высоты, шлюза, хотя и уменьшает конвективный газообмен, но одновременно приводит к снижению скорости удаления продуктов сгорания, образующихся при обжиге пасты из нижней части муфеля, и соответственно к ухудшению электрофизических параметров возженных паст.

Как показали проведенные эксперименты, оптимальным является соотношение площадей поперечного сечения шлюза и муфеля печи, равное 0,13. При этом соотношение минимального значения парциального давления кислорода обеспечивается одновременно минимальным расходом инертного газа, инжектируемого в зону обжига, и составляет для данной конструкции

0,9-1,0 м3/ч. Высота шлюза соответственно равна 14 мм.

Соотношение высоты и длины шлюзовой камеры оказывает существенное влияние на интенсивность диффузионного

газообмена между газовой средой в зоне обжига и окружающей средой и на расход инжектируемого газа. При увеличении длины шлюза и соответственно уменьшении отношения его высоты кдлинеменееО,020для

обеспечения оптимальной скорости удаления продуктов сгорания и получения требуемых электрофизических параметров возможных проводников необходимо увеличить расход инертного газа, подаваемого

в сопло 8. Увеличение отношения высоты к длине более 0,04, т.е. уменьшение длины шлюза, приводит к повышению интенсивности диффузионного газообмена и увеличению парциального давления кислорода в

зоне обжига. Проведенные эксперименты показали, что наиболее оптимальным является отношение высоты к длине шлюза, равное 0,026. При этом обеспечивается минимальный суммарный расход инертного газа, инжектируемого в зону обжига и сопло 9. при минимально достижимом парциальном давлении кислорода в зоке обжига. Электрофизические параметры паст при этом соответствуют оптимальным значениям.

Таким образом экспериментально установлены следующие оптимальные параметры заявляемого устройства для муфеля с поперечным сечением 105x325 мм: высота шлюза h 14 мм;

ширина шлюза b 325 мм;

отношение площади поперечного сечения шлюза к площади поперечного сечения

муфеля ,13; ом

длина шлюза 1520 мм;

отношение высоты шлюза к его длине ,026;

радиус кривизны сопла (применительно к данной конструкции) 100 мм. . Суммарный расход инертного газа, инжектируемого в печь при использовании предлагаемого устройства, составляет 1,2- 1,5м3/ч.

Использование заявляемого устройства по сравнению с прототипом обладает следующими технико-экономическими преимуществами:

позволяет получить в зоне обжига печи стабильную газовую среду с низким парциэльным давлением кислорода, соответствующего по составу исходному газу, и тем самым повысить выход годных толстопленочных плат на 5-7%;

позволяет уменьшить суммарный расход инертного газа, инжектируемого в зону обжига и сопла эжекторов, в 4-5 раз. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Печь для обработки паст в инертной атмосфере, содержащая муфельный канал со средствами подачи инертного газа и удаления газообменных продуктов, отличающаяся тем, что, с целью повышения

бАРЬ€Р1

{goutttitu

J

выхода годных, она снабжен4 размещенными на входе и .выходе из печи шлюзовыми камерами в виде прямоугольного короба в нижней части торцов муфеля и соплами для подачи инертного газа с выходом в шлюзовые камеры.

гм ГАЗ бАРьеРП