【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于蓝宝石退火，具体涉及一种用于蓝宝石晶片退火工序的退火炉及高效退火方法。
技术介绍
1、蓝宝石单晶材料作为现代工业重要的基础材料，其在化学、电学、机械、光学、表面特性、热力学以及耐久性等方面，均具有优越特性。由于蓝宝石具有生产技术成熟、器件质量较好；化学稳定性好，能够运用于高温生长过程中；并且机械强度高，易于处理和清洗的特点。同时，在紫外、红外、可见光、微波波段均有良好的透过率，所以蓝宝石晶体材料被广泛应用于led衬底材料、各类消费类电子产品、高强度激光、智能穿戴设备、航空航天及大规模集成电路等领域。
2、近几年来，由于oled、qled、mini led及micro led等显示技术的陆续出现，使得集成电路芯片封装技术向更小型化、更高密度、更高性能、更多功能的方向发展，对应的晶圆片质量要求也随之提高。因此，开展蓝宝石晶片的高质量加工技术的研发成为目前发展的必要任务。
3、蓝宝石晶片的退火技术主要是释放蓝宝石晶片内部的机械应力和便于后续加工，同时减少颗粒污染。蓝宝石退火是把研磨好的晶片通过高温来使其晶片形状得以释放为原始形态，防止在后续加工过程中出现数值不良，同时蓝宝石退火也是把晶片的应力层去除的过程。但是现有退火设备都是采用一体式退火炉的设计，只能对厚度一致或退火温度一致的蓝宝石晶片进行退火，十分影响蓝宝石晶片的退火效率，并且现有退火炉在对批量蓝宝石晶片进行退火时都是将蓝宝石晶片进行堆叠设置的，影响了单一晶片的退火均匀性，因此研发一种用于蓝宝石晶片退火工序的退火炉及高效退火方法是很符合实际需
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有退火设备只能对批量厚度一致或退火温度一致的蓝宝石晶片进行退火，十分影响蓝宝石晶片退火效率的问题，进而提供一种用于蓝宝石晶片退火工序的退火炉及高效退火方法；
2、一种用于蓝宝石晶片退火工序的退火炉，退火炉包括炉架和多个退火单元，炉架的底部设有支腿结构，炉架内部通过隔板均布分隔处多个退火单元放置区，每个退火单元对应插设在一个退火单元放置区中，且每个退火单元与炉架固定连接；
3、进一步地，退火单元包括外部隔热组件、上料架、坩埚和多个炉体加热管，外部隔热组件对应插设在一个退火单元放置区中，坩埚和多个炉体加热管均设置在外部隔热组件中，且坩埚的轴线延伸方向与炉架的深度方向相同，多个炉体加热管沿周向环绕设置在坩埚的外侧，且每个炉体加热管的两端分别与外部隔热组件中的两个内端壁拆卸连接，每个炉体加热管的轴线与坩埚的轴线平行设置，上料架插设在坩埚中，且上料架的拉伸端与坩埚的开口端密封配合设置；
4、进一步地，外部隔热组件包括前挡板、后挡板和隔热套，前挡板和后挡板分别设置在隔热套的前后两端，且前挡板与隔热套的前端面固定连接，后挡板与隔热套的后端面固定连接，前挡板上加工有插装孔，后挡板的内壁上加工有定位盲孔，坩埚设置在隔热套中，且坩埚的开口端与前挡板上的插装孔同轴对应设置，坩埚的开口端与前挡板的内侧壁固定连接，坩埚的封闭端嵌入在定位盲孔中并与定位盲孔的孔底固定连接，每个炉体加热管的一端与前挡板的内侧壁固定连接，每个炉体加热管的另一端与后挡板的内侧壁固定连接；
5、进一步地，隔热套为矩形套，前挡板和后挡板均为矩形板体；
6、进一步地，隔热套为圆筒套，前挡板和后挡板均为圆形板体；
7、进一步地，坩埚为圆筒形结构，坩埚的一端为开口端，坩埚的另一端为封闭端，坩埚的封闭端上插设有炉体排气管，炉体排气管的一端与坩埚连通设置，炉体排气管的另一端穿过后挡板并于外部大气连通设置；
8、进一步地，上料架的晶片放置部上加工有用于晶片立式插放的凹槽；
9、一种蓝宝石晶片的高效退火方法，所述方法是通过如下步骤实现的：
10、步骤1：清理坩埚内部卫生：将吸尘器的抽尘部与炉体排气管的另一端连通，保证连通稳定性后启动吸尘器将坩埚的挥发物抽出，保证坩埚内部的清洁；
11、步骤2：确认设备状态：待步骤1中坩埚内部清洁完毕后，确认退火炉中各个炉体加热管与外部供电设备的连接稳定，并且连接线路上的各部位元器件及电源开关均已打开；
12、步骤3：设置加热参数：待步骤2中各部位元器件确定完毕后，设定退火炉内炉体加热管的最大加热温度为1440-1460℃；
13、步骤4：上料并开始退火：待步骤3中退火温度设置完毕后，将蓝宝石晶片立式放置在上料架中的凹槽内上，做到平整摆放后推入到坩埚内，同时启动退火炉中蓝宝石晶片所在退火单元内炉体加热管的工作开关，并使坩埚内的退火温度呈梯度升温，待加热到设定退火温度后保温24～36小时，完成退火过程；
14、步骤5：结束退火并下料：待步骤4中退火时间结束后，关闭退火炉中蓝宝石晶片所在退火单元内炉体加热管的工作开关，待炉内温度降至室温后抽出上料架，手动拿出晶片完成退火。
15、本申请相对于现有技术所产生的有益效果：
16、本申请提供的一种用于蓝宝石晶片退火工序的退火炉，通过多个独立设置的退火单元可以使不同厚度尺寸的蓝宝石晶片进行单独的同步退火工作，实现温度自由，可配合不同产品的温度要求，实现与流水线的对接，前后工序无缝对接，不会影响生产节拍，提高生产效率，同时本申请所提供退火炉内的坩埚为圆柱形且坩埚的横截面积为环形；以增加产品尺寸，对坩埚内部的温场分布均匀稳定，坩埚的封闭端上设有炉体排气管，防止升温过程中腔体压力过大，炉体排气管在清理炉膛过程中，可连接排气孔将炉内挥发物抽出，实现炉膛的清洁生产，为了避免因堆叠放置影响每个蓝宝石晶片退火工作的均匀性，本申请在上料架上还设置凹槽，晶片可以独立立片的方式在炉膛内退火，此方式较目前叠加式退火能够更好将晶片表面的应力得以释放。
17、本申请基于上述退火炉提出了一种针对蓝宝石晶片的高效退火方法，可以通过炉体加热管实现对每个独立的退火单元进行供热，并且在加热过程中可以实现均与的梯度加热，保证了退火工序的均与性，提高了退火质量，本申请提供的退火炉可以满足于同时对多种不同温度要求的蓝宝石晶片进行退火，极大的提高了批量蓝宝石晶片的退火效率。
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1.一种用于蓝宝石晶片退火工序的退火炉，其特征在于：退火炉包括炉架(1)和多个退火单元，炉架(1)的底部设有支腿结构，炉架(1)内部通过隔板均布分隔处多个退火单元放置区，每个退火单元对应插设在一个退火单元放置区中，且每个退火单元与炉架(1)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石晶片退火工序的退火炉，其特征在于：退火单元包括外部隔热组件、上料架(4)、坩埚(7)和多个炉体加热管(3)，外部隔热组件对应插设在一个退火单元放置区中，坩埚(7)和多个炉体加热管(3)均设置在外部隔热组件中，且坩埚(7)的轴线延伸方向与炉架(1)的深度方向相同，多个炉体加热管(3)沿周向环绕设置在坩埚(7)的外侧，且每个炉体加热管(3)的两端分别与外部隔热组件中的两个内端壁拆卸连接，每个炉体加热管(3)的轴线与坩埚(7)的轴线平行设置，上料架(4)插设在坩埚(7)中，且上料架(4)的拉伸端与坩埚(7)的开口端密封配合设置。
3.根据权利要求2所述的一种用于蓝宝石晶片退火工序的退火炉，其特征在于：外部隔热组件包括前挡板(2)、后挡板(6)和隔热套(5)，前挡板(2)和后挡板
4.根据权利要求3所述的一种用于蓝宝石晶片退火工序的退火炉，其特征在于：隔热套(5)为矩形套，前挡板(2)和后挡板(6)均为矩形板体。
5.根据权利要求3所述的一种用于蓝宝石晶片退火工序的退火炉，其特征在于：隔热套(5)为圆筒套，前挡板(2)和后挡板(6)均为圆形板体。
6.根据权利要求4或5所述的一种用于蓝宝石晶片退火工序的退火炉，其特征在于：坩埚(7)为圆筒形结构，坩埚(7)的一端为开口端，坩埚(7)的另一端为封闭端，坩埚(7)的封闭端上插设有炉体排气管(8)，炉体排气管(8)的一端与坩埚(7)连通设置，炉体排气管(8)的另一端穿过后挡板(6)并于外部大气连通设置。
7.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石晶片退火工序的退火炉，其特征在于：上料架(4)的晶片放置部上加工有用于晶片立式插放的凹槽。
8.一种利用权利要求1～7中任意一种退火炉实现的高效退火方法，其特征在于：所述方法是通过如下步骤实现的：
...【技术特征摘要】
1.一种用于蓝宝石晶片退火工序的退火炉，其特征在于：退火炉包括炉架(1)和多个退火单元，炉架(1)的底部设有支腿结构，炉架(1)内部通过隔板均布分隔处多个退火单元放置区，每个退火单元对应插设在一个退火单元放置区中，且每个退火单元与炉架(1)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石晶片退火工序的退火炉，其特征在于：退火单元包括外部隔热组件、上料架(4)、坩埚(7)和多个炉体加热管(3)，外部隔热组件对应插设在一个退火单元放置区中，坩埚(7)和多个炉体加热管(3)均设置在外部隔热组件中，且坩埚(7)的轴线延伸方向与炉架(1)的深度方向相同，多个炉体加热管(3)沿周向环绕设置在坩埚(7)的外侧，且每个炉体加热管(3)的两端分别与外部隔热组件中的两个内端壁拆卸连接，每个炉体加热管(3)的轴线与坩埚(7)的轴线平行设置，上料架(4)插设在坩埚(7)中，且上料架(4)的拉伸端与坩埚(7)的开口端密封配合设置。
3.根据权利要求2所述的一种用于蓝宝石晶片退火工序的退火炉，其特征在于：外部隔热组件包括前挡板(2)、后挡板(6)和隔热套(5)，前挡板(2)和后挡板(6)分别设置在隔热套(5)的前后两端，且前挡板(2)与隔热套(5)的前端面固定连接，后挡板(6)与隔热套(5)的后端面固定连接，前挡板(2)上加工有插装孔，后挡板(6)的内壁上加工有定位盲孔，坩埚...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨鑫宏，于凌志，孟繁志，赵春野，王元博，韩强，
申请(专利权)人：哈尔滨智圭光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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