陶瓷加热盘引出电极连接结构及其连接方法与流程

1.本技术涉及半导体制造设备技术领域，具体涉及一种陶瓷加热盘引出电极连接结构及其连接方法。


背景技术：

2.化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)设备是半导体芯片制作的关键设备，cvd设备的核心问题是如何保证材料生长的均匀性和重复性，芯片加热盘作为cvd设备中一个部件，其内含的电极和加热结构的制备方法会影响加热盘温度的均匀性，进而影响芯片生长过程中的均匀性和重复性。
3.cvd作为半导体芯片制作过程的关键设备，一直以来，cvd的核心技术基本被欧美国家所垄断，而cvd核心技术的关键问题是保证材料生长的均匀性和重复性，而各个厂家的cvd最核心的区别是在反应室结构，而芯片加热盘作为其中的一个重要机构，使硅片能够被均匀的加热到某一温度且能使气体电离后形成的等离子体均匀的沉积在硅片上，为了实现该功能，加热盘内预埋有一个射频电极和加热部件，射频电极与cvd设备的电极板形成一个类似电容的功能使气体形成等离子体，而为了将外部电源通入电极和加热部件，则需要将射频电极和加热部件分别与外部的电极杆焊接在一起。
4.现有的芯片加热盘基本上为陶瓷加热盘，所述陶瓷加热盘一般包括连接在一起的加热盘体和陶瓷管。所述加热盘体内设置有射频电极和加热部件，为了使射频电极和加热部件能正常工作，一般会在所述加热盘体上形成多个连接孔，以漏出射频电极和加热部件的连接两极，并通过引出电极(一般是镍棒)穿过所述连接孔分别与所述射频电极和加热部件的连接两极连接。在该技术的发展过程中，为了使得不同材料的引出电极和射频电极及加热部件连接更加紧密和避免引出电极对射频电极和加热部件造成损伤，一般都会在射频电极和加热部件的连接设置有接头，如射频电极的接头，加热部件的两极接头，该接头结构形状多种多样，如柱体等。如现有的一种陶瓷加热盘，单纯靠螺纹连接，使引入电极的端部与接头抵触，并不能很好的固定引出电极，容易造成引出电极与接头之间接触不稳定的现象。
5.当射频电极和加热部件分别与外部的电极杆焊接时，由于加热盘制备需要1700-1900度高温，因此需要用到耐高温且与氮化铝陶瓷热膨胀系数较接近的钨或者钼材料，而二者热膨胀系数与电极杆材料镍有较大的差异，因此二者要焊接在一起则需要考虑两者的热膨胀差异，通过设计来保证焊接过程不会因为镍膨胀而使钨钼与镍的连接位置处的陶瓷因为膨胀而开裂，因此如何将二者焊接在一起对加热盘的制备来说起决定性作用，如若焊接不好，则将导致制备好的加热盘无法使用而造成严重损失。
6.对比文件jp2012216786a公开的半导体制造装置用部件，包括：具有晶片载置面的陶瓷基体；埋设于该陶瓷基体内部的电极；作为所述电极的一部分的、从与所述陶瓷基体的所述晶片载置面相反侧的面露出的电极露出部；用于向所述电极供电的供电部件；和介于所述陶瓷基体和所述供电部件之间、与所述供电部件和所述陶瓷基体接合的同时将所述供
电部件和所述电极露出部电连接的接合层，所述接合层采用作为接合材料的auge系合金、ausn系合金、或ausi系合金形成，对于所述陶瓷基体和所述供电部件，从所述供电部件的热膨胀系数减去所述陶瓷基体的热膨胀系数后的热膨胀系数差d选择满足如下范围：-2.2≤d≤6，其单位是ppm/k，200℃下接合强度为3.5mpa以上。
7.该技术最大的局限性是，由于选择的陶瓷基体为以由al2o3、 aln、mgo、y2o3和sic组成的群中选出的1种为主成分的部件，供电部件为从ti、cu、ni、mo、cuw，w和它们的合金以及fenico系合金组成的群中选出的一种，这些材料会造成热膨胀系数差比较大。
8.所以对比文件强调陶瓷基体和所述供电部件选择所述热膨胀系数差d必须满足如下范围：-1.5≤d≤6其单位是ppm/k，上述范围的膨胀系数相差太大，需要预留的膨胀间隙就会很大，使得电极杆在不停的插拔或者不合适的插拔力的情况下容易受损坏，同时间隙增加会增加所使用的填料用量，提高成本。


技术实现要素：

9.为解决上述技术问题，本技术提供了一种陶瓷加热盘引出电极连接结构及连接方法。
10.本技术的一个实施例提供一种陶瓷加热盘引出电极连接结构，包括：接头，设置于加热盘体内；连接孔，设置于所述加热盘体上，对应所述接头，所述连接孔包括光孔和预固定孔；引出电极，包括光孔段和预固定段，所述预固定段与所述预固定孔连接，所述光孔段位于所述光孔内，所述光孔段的外侧与所述光孔的内壁之间形成第一间隙，所述光孔段的端部通过第一焊接层连接所述接头。
11.根据本技术的一些实施例，所述引出电极包括电极管段和电极杆段；所述光孔段和预固定段位于所述电极管段，所述电极管段形成有内孔，所述内孔的开口端为远离所述光孔段的端部，所述内孔至少延伸到所述预固定段的全部长度；所述电极杆段的一端伸入所述内孔，所述电极杆段的外侧与所述内孔的内壁之间形成第二间隙，所述电极杆段的一端部与所述内孔的底端通过第二焊接层连接。
12.根据本技术的一些实施例，所述第一间隙的宽度为0.1-3mm，所述第二间隙的宽度为0.1-3mm。
13.根据本技术的一些实施例，所述引出电极包括电极管段和电极杆段；所述光孔段和预固定段位于所述电极管段，所述电极管段形成有内孔，所述内孔的开口端为远离所述光孔段的端部，所述内孔至少延伸到所述预固定段的全部长度；所述电极管段的远离所述光孔段的端部与所述电极杆段的一端部通过第三焊接层连接。
14.根据本技术的一些实施例，所述电极杆段的端部形成有连接条，所述连接条插入所述内孔。
15.本技术的一个实施例提供一种陶瓷加热盘引出电极连接方法，包括步骤：
16.在加热盘体上形成连接孔漏出接头，所述连接孔包括光孔和预固定孔；将引出电极的一端形成光孔段和预固定段；在所述连接孔内的接头表面放置第一焊料，将所述预固定段拧入所述预固定孔，所述光孔段的外侧与所述光孔内壁之间形成第一间隙；将所述光孔段的端部与接头焊接形成第一焊接层。
17.根据本技术的一些实施例，陶瓷加热盘引出电极连接方法还包括：将所述引出电
极形成电极管段和电极杆段，所述光孔段和预固定段位于所述电极管段，所述电极管段形成有内孔，所述内孔的开口端为远离所述光孔段的端部，所述内孔至少延伸到所述预固定段；在所述内孔的底端放置第二焊料，所述电极杆段的一端伸入所述内孔，所述电极杆段的外侧与所述内孔的内壁之间形成第二间隙；将所述电极杆段的一端与所述内孔的底端焊接形成第二焊接层。
18.根据本技术的一些实施例，所述陶瓷加热盘引出电极连接方法还包括：将所述引出电极形成电极管段和电极杆段，所述光孔段和预固定段位于所述电极管段，所述电极管段形成有内孔，所述内孔的开口端为远离所述光孔段的端部，所述内孔至少延伸到所述预固定段；在所述电极管段的远离所述光孔段的端部放置第三焊料；所述电极杆段与所述电极管段的端部焊接形成第三焊接层。
19.根据本技术的一些实施例，所述电极杆段的端部形成有连接条，将所述连接条插入所述内孔。
20.根据本技术的一些实施例，形成第一焊接层的焊接条件为：真空焊接，焊料为金、金镍合金、可伐合金、银铜镍合金中的一种，焊接温度为800-1200℃。
21.根据本技术的一些实施例，形成第二焊接层的焊接条件为：真空焊接，焊料为金、金镍合金、可伐合金、银铜镍合金中的一种，焊接温度为800-1200℃。
22.根据本技术的一些实施例，形成第三焊接层的焊接条件为：真空焊接，焊料为金、金镍合金、可伐合金、银铜镍合金中的一种，焊接温度为800-1200℃。
23.本技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
24.(1)本技术的引出电极连接结构及连接方法，将引出电极形成光孔段和预固定段，且将连接孔设置为光孔和预固定孔，当预固定段拧入预固定孔时，所述光孔段与所述光孔之间形成第一间隙，且所述光孔段的端部与所述接头焊接，预固定段拧入预固定孔可以保证引出电极稳定不晃动，所述第一间隙的存在用以缓冲焊接高温时引出电极的膨胀缓冲，避免了因引出电极与接头焊接时，焊接周围不同材料的热膨胀系数不同带来的开裂现象，保证了良好的通电性能；同时，设置所述第一间隙的宽度为0.1-3mm，可以在避免因热膨胀时开裂的现象时，还可以保证热传导的均匀性。
25.(2)本技术的引出电极连接结构及连接方法，通过设置第二间隙，使得所述电极杆段与所述内孔焊接时以及所述光孔段与所述接头焊接时，使得所述预固定段膨胀过程中有了缓冲空间，减少了螺纹连接处因不同材料的热膨胀系数不同带来的开裂现象，保证了良好的通电性能；同时设置所述第二间隙的宽度为0.1-3mm，可以在避免因热膨胀时开裂的现象时，还可以保证热传导的均匀性。
26.(3)本技术的引出电极连接结构及连接方法，通过将引出电极设计为电极管段和电极杆段，在所述第一间隙可以避免在焊接时因热膨胀系数不同造成开裂现象的同时，将电极管段的端部和所述电极杆段的端部直接焊接，此时，内孔为焊接时的缓冲空间，同时，所述电极杆段和电极管段连接结实，不会发生晃动；进一步，通过设置连接条，所述连接条插入内孔后再焊接，进一步保证了二者之间的强度。
27.(4)本技术的引出电极连接结构及连接装置，通过设置第一间隙、第二间隙和内孔这些膨胀缓冲空间，使得焊接时，因不同热膨胀系数的不同带来的开裂现象，提高了连接装置的通电性能，同时，通过设置螺纹连接，保证了引出电极与加热盘体之间的稳定性。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本技术要求保护的范围。
29.图1是本技术的陶瓷加热盘引出电极连接结构的示意图一。
30.图2是本技术的陶瓷加热盘引出电极连接方法的示意图。
31.图3是本技术的陶瓷加热盘引出电极连接结构的示意图二。
32.图4是本技术的陶瓷加热盘引出电极连接结构的示意图三。
33.其中，加热盘体；2-接头；3-连接孔；31-光孔；32-预固定孔；4-引出电极；41-电极管段；42-电极杆段；411-光孔段；412-预固定段；413
‑ꢀ
内孔；421-连接条；51-第一间隙；52-第二间隙；61-第一焊接层；62-第二焊接层；63-第三焊接层。
34.图5是图4的细化示意图。
35.图6是本技术的陶瓷加热盘的结构所用材料的示意图，其中：1s
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氮化铝陶瓷；2s-rf电极；3s、4s、5s-b焊接层；6s-加热片或加热丝； 7s-氮化铝陶瓷管；8s、9s、10s-金属镍棒。
36.图7是本技术的陶瓷加热盘的结构所用材料的示意图，其中：1d
‑ꢀ
rf电极；2d-上加热片或加热丝；3d-下加热片或加热丝；4d、5d、6d
‑ꢀ
金镍焊接合；7d-上下加热片或加热丝连接电极；8d-氮化铝陶瓷管； 9d、10d、11d、12d、13d-金属镍棒。
37.图8是本技术的陶瓷加热盘引出电极连接结构所用材料的示意图，其中：1a、1b-氮化铝陶瓷；2a、2b-钨或者钼电极；3a、3b-空隙；4a、 4b-镍管；5a、5b、6a、6-焊接层；7a、7b-空隙；8a、8b-镍杆。
38.图9是本技术的引出电极的示意图，其中1-氮化铝陶瓷；2-连接头； 3-陶瓷表面；4-引出电极。
39.图10是本技术的引出电极螺纹示意图，其中：5-螺纹间隙；6-焊丝。
40.图11是氮化铝和镍在不同温度下的热膨胀系数变化曲线示意图。
具体实施方式
41.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
42.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
43.本发明所说的陶瓷基体主要是指氮化铝陶瓷，但是如若需要用于其他设备加热，为了降低成本也同样适用于氧化铝陶瓷。
44.表1示出不同环境温度下，氮化铝的热膨胀系统和镍的热膨胀系数，以及两者的差
值。图11示出氮化铝和镍在不同温度下的热膨胀系数变化曲线。
45.表1
[0046][0047]
参见表1和图11，本发明的氮化铝和镍膨胀系数差值范围为 8.6～14ppm/k。
[0048]
本发明加热片为厚度0.1-0.5mm的钼或钨加热片，也可以用弹簧式加热部件，弹簧直径为2-8mm，丝径为0.2-1.0mm，两种不同加热方式中的不同厚度直径主要是为了满足不同热阻的要求，使之能够使基体提供350-700℃的工作温度。
[0049]
本发明所述的金属网为均匀的方格网或者六边形网，网厚度为0.2
‑ꢀ
0.5mm，金属网需要经过酸处理表面然后清洗干净。
[0050]
本发明所示，对电极管段的螺纹进行特殊设计，在电极管段外螺纹的底端开有圆形槽，在连接孔的内螺纹的尖端加工有圆形面，两者接触的地方预先有大概0.05-0.5mm的间隙用来保证焊丝盘在电极管段的预固定段的螺纹底端时能够拧进去陶瓷螺纹中，然后进行真空钎焊，通过焊丝融化将电极管段和连接孔进一步固定在一起。
[0051]
本发明所述陶瓷管为氮化铝或者氧化铝陶瓷，陶瓷管干压或等静压成形后，加工成管状，常压气体烧结成形备用。
[0052]
本发明所述陶瓷为氮化铝和氧化铝陶瓷，本发明所运用的范围主要为半导体设备中，但不单指这类设备，本发明所述的焊接方式，通过合理的设计避开了由于陶瓷和电极杆膨胀系数不同而可能产生的开裂现象，保证了良好的通电性能。
[0053]
本发明所述的电极焊接需要在10^-4mmhg以下真空焊接。
[0054]
本发明所用的焊接温度为800℃-1200℃，该焊接温度可以保证加热盘在350-700℃使用温度下具有良好的通电性能，且不会由于焊接温度过高而使加热电阻二次烧结而导致电阻的变化及由于电阻金属钼的二次扩散而导致陶瓷耐高压性能降低导致rf过程陶瓷击穿。
[0055]
本发明所用的引出电极为纯镍棒。
[0056]
本发明所用的焊料为金，可伐合金，银铜镍合金，金镍合金(比如金82％镍18％合金)中的一种。
[0057]
本发明所述的氮化铝加热盘的烧结温度为1700℃-1900℃，氧化铝加热盘烧结温度为1580℃-1650℃。
[0058]
本发明所述的氮化铝陶瓷管连接到加热盘烧结温度为1400℃
‑ꢀ
1700℃；
[0059]
本发明所述的氧化铝陶瓷管连接到加热盘烧结温度为1000℃
‑ꢀ
1550℃。
[0060]
加热盘内预先预埋有rf电极和加热电极，为了后续可以将rf电极与加热电极同外部电源连接，因此需要将电极引出，因而在陶瓷表面加工出所述的连接孔。
[0061]
本发明主要是一种用于半导体设备用陶瓷加热盘引出电极的焊接加强方法，该加热盘结构如图6和图7所示，加热盘内主要由加热盘体 1s，14d和连接管7s，8d组成，连接管内部分布有电极棒，电极棒与加热盘内金属片连接，加热盘体主要由加热片6s、2d、3d和电极网2s、 1d组成，将加热片和电极网先预埋在氮化铝陶瓷盘中，热压烧结后，将加热盘和管钎焊在一起，然后将加热盘内部的加热部件和射频电极通过电极连接头与外部电源连接形成回路，而如何将电极杆焊接上去则需要考虑所用焊料的耐温情况，需要能够满足焊料及焊接部位不会因为加热盘工作过程中350-700℃应用温度而脱焊，因此需要选择焊料焊接温度高于700℃以上的焊料，另外需要考虑加热盘内部钼片和镍电极杆通过焊料焊接在一起的制作过程，不会因为两者材料热膨胀系数不匹配而使陶瓷开裂，因此设置膨胀间隙，膨胀间隙需要大于两种材料的膨胀系数差。
[0062]
该接头为事先预埋到加热盘内的正负接头，通过后续加工使该正负接头表面露出，通过引出电极与接头表面通过焊料焊接在一起，最后通电测试。
[0063]
本发明所示的通过电极管段的螺纹连接的接头，螺纹进行特殊设计，在电极管段外螺纹的底端开有圆形槽，在连接孔内螺纹的尖端加工有圆形面，两者接触的地方预先有大概0.05-0.5mm的间隙用来保证焊丝盘在电极管段的预固定段能够螺纹拧进去连接孔螺纹中，然后进行真空钎焊，通过焊丝融化将电极管段和陶瓷连接孔进一步固定在一起。
[0064]
通过在电极管的预固定段，通过将预固定段的螺纹底端盘绕焊丝，一同拧进去连接孔的预固定孔部，通过钎焊使焊丝融化后将连接孔与电极管预固定段紧密连接，来加强电极的牢固性。
[0065]
在没有加入焊丝时，引出电极整体与连接孔可形成15度的摆动，在通过这种设计后则无摆动角度出现，表示连接孔与电极引出部分紧密牢固连接。
[0066]
附图5-10所示，引出电极的固定强化方式分为外部固定法和内部固定法。
[0067]
外部固定法的具体实施方法：
[0068]
引出电极的所述电极杆段和所述电极管段均采用金属镍，在焊接时，将电极管段底端放入焊料，将电极管段通过螺纹拧紧，如图所示连接方式，然后在连接孔3和引出电极4交界面上喷涂陶瓷复合粉，将整个部件放入真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊温度800-1200℃，真空度小于等于 10^-4mmhg，最高温保温时间10-180min，加热结束后在惰性气氛保护下冷却即可。
[0069]
陶瓷复合粉的制备和使用方法：陶瓷复合粉主要成分为氧化铝，氧化锆、氧化钙、氧化硅、氧化钡、氧化锂、氧化硼等中的两种或者两种以上，氧化铝和氧化锆的粒径为0.1～2um，氧化铝和氧化锆的质量比为 0.25～4，其他氧化物质量小于总质量的50％，将一定配比的上述化合物以乙醇为介质球磨2小时后喷涂到图中的连接孔3和引出电极4的连接位置即可，通过烘干将酒精挥发，将整个部件放入真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊温度800-1200℃，真空度10^-4mmhg，最高温保温时间10
‑ꢀ
180min，加热结束后在惰性气氛保护下冷却至室温。
[0070]
具体复合粉体如，应用500g氧化铝粉和500g氧化锆粉通过乙醇为介质球磨后，喷涂在图中的3和4的连接位置即可，通过烘干将酒精挥发，将整个部件放入真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊温度1200℃，真空度 10^-4mmhg，最高温保温时间10-180min，加热结束后在惰性气氛保护下冷却至室温。结果喷涂面为具有空隙度60％的不致密的白色海绵涂层，由于
有一定空隙，故而可以不会因为加热盘陶瓷和镍棒的膨胀系数而产生裂纹。
[0071]
具体复合粉体如，应用400g氧化铝粉，500g氧化锆粉和100g氧化硅粉通过乙醇为介质球磨后，喷涂在图中的连接孔3和引出电极4的连接位置即可，通过烘干将酒精挥发，将整个部件放入真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊温度1100℃，真空度10^-4mmhg，最高温保温时间10
‑ꢀ
180min，加热结束后在惰性气氛保护下冷却至室温。结果喷涂面为空隙度50％的不致密的白色海绵涂层，由于亦有一定空隙，故而可以不会因为加热盘陶瓷和引出电极的膨胀系数而产生裂纹。
[0072]
具体复合粉体如，应用400g氧化铝粉，200g氧化锆粉和200g氧化硅粉，100g氧化钙粉通过乙醇为介质球磨后，喷涂在图中的连接孔3 和引出电极4的连接位置即可，通过烘干将酒精挥发，将整个部件放入真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊温度800℃，真空度10^-4mmhg，最高温保温时间10-180min，加热结束后在惰性气氛保护下冷却至室温。结果喷涂面为空隙度45％的不致密的白色海绵涂层，由于亦有一定空隙，故而可以不会因为加热盘陶瓷和引出电极的膨胀系数而产生裂纹。
[0073]
具体复合粉体如，应用400g氧化铝粉，200g氧化锆粉和200g氧化硅粉，100g氧化钙粉通过乙醇为介质球磨后，喷涂在图中的连接孔3 和引出电极4的连接位置即可，通过烘干将酒精挥发，将整个部件放入真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊温度950℃，真空度10^-4mmhg，最高温保温时间10-180min，加热结束后在惰性气氛保护下冷却至室温。结果喷涂面为空隙度30％的不致密的白色海绵涂层，由于亦有一定空隙，故而可以不会因为加热盘陶瓷和引出电极的膨胀系数而产生裂纹。
[0074]
内部固定的具体实施方式：
[0075]
通过在陶瓷部分牙顶部分为大圆角，牙底部分为小圆角，两个圆角的间隙刚刚好可以放入丝径为0.1-1mm的焊丝为准。
[0076]
实施方式为：通过电极管段的螺牙底事先盘绕焊丝，然后同焊丝一起拧进连接孔螺纹中，在通过真空钎焊使两者焊接在一起，这样可以有效的增加引出电极和连接孔的稳固性。
[0077]
实施例1
[0078]
如图3所示，本技术的实施例提供一种陶瓷加热盘引出电极连接结构。陶瓷加热盘适用于半导体化学气相沉积设备。引出电极连接结构包括：设置于加热盘体1内的接头2、设置于加热盘体1上的连接孔3和引出电极4。
[0079]
接头2用于连接加热盘体1内的射频电极和加热部件。本实施例中，接头2的数量为多个，分别连接射频电极、加热部件的两极。
[0080]
连接孔3与接头2相对应，漏出接头2的表面，便于接头2与引出电极4的连接。连接孔3包括光孔31和预固定孔32，光孔31相对预固定孔32靠近接头2。本实施例中，预固定孔32为螺纹孔。
[0081]
引出电极4包括光孔段411和预固定段412。本实施例中，预固定段412设有外螺纹，预固定段412与预固定孔32通过螺纹连接，光孔段411位于光孔31内。光孔段411的外侧与光孔31的内壁之间形成第一间隙51，可选地，第一间隙17的宽度为0.1-3mm，优选为1.5mm。本技术不对第一间隙17的形状进行限定，本实施例中，第一间隙17为圆筒形结构。光孔段411的端部通过第一焊接层61连接接头2。
[0082]
如图2所示，本实施例的陶瓷加热盘引出电极连接方法，包括步骤：
[0083]
s101、在加热盘体上形成连接孔3漏出接头2，连接孔3包括光孔 31和预固定孔32。本实施例中，预固定孔32为螺纹孔。
[0084]
本实施例对光孔31的形状不做具体限制，优选圆柱形孔，一般的，预固定孔32的直径大于光孔31的直径。接头2的形状不做具体限定，优选为柱体状，如圆柱体或者方块等，接头2的材料优选与其连接的射频电极和加热部件相同或接近，优选相同，如常用的钨或者钼材料。
[0085]
s102、将引出电极的一端形成光孔段和预固定段。本实施例对引出电极4的结构不做具体限定，如柱状体等，其材料可以选择本领域常用的电极材料，在本实施例中，优选镍棒。本实施例中，预固定段设有外螺纹。
[0086]
s103、在连接孔内的接头表面放置第一焊料，将预固定段拧入预固定孔，光孔段的外侧与光孔内壁之间形成第一间隙。
[0087]
具体地，在连接孔3内的接头2表面放好第一焊料，将预固定段 412拧入预固定孔32，光孔段411的外侧与光孔31内壁之间形成第一间隙51。第一间隙51的宽度为0.1-3mm，优选1.5mm，其中，第一间隙，51的形状不做具体限定，其根据光孔段411和光孔31的形状来决定，在本实施例中，第一间隙51为圆筒形结构。
[0088]
s104、将光孔段的端部与接头焊接形成第一焊接层。
[0089]
具体地，将上述所有结构放入真空炉中将第一焊料进行高温真空焊接形成第一焊接层61。该焊接条件可以根据使用的材料进行选择，可选地，在本实施例中，第一焊料为金镍合金，其比例可根据需要进行选择其形状不做具体限定，如丝状或者片状等，焊接温度为800-1200℃，优选1000℃。当然，还可以选择其他种类的焊料，如金，金镍合金，可伐合金，银铜镍合金等，可以根据具体焊接温度选择合适的焊料。
[0090]
本实施例的引出电极连接结构及连接方法，将引出电极形成光孔段和预固定段，且将连接孔设置为光孔和预固定孔，当预固定段拧入预固定孔时，光孔段与光孔之间形成第一间隙，且光孔段的端部与接头焊接。预固定段拧入预固定孔可以保证引出电极稳定不晃动，第一间隙用以缓冲焊接高温时引出电极的膨胀缓冲，避免了因引出电极与接头焊接时，焊接周围不同材料的热膨胀系数不同带来的开裂现象，保证了良好的通电性能。同时，设置第一间隙的宽度为0.1-3mm，可以在避免因热膨胀时开裂的现象时，还可以保证热传导的均匀性。图1中4段没有孔内孔，故而焊接后连接孔和引出电极接触位置发生开裂。
[0091]
实施例2
[0092]
如图3所示，本实施例的引出电极连接结构及连接方法，是在实施例1上的进一步改进，区别在于：
[0093]
引出电极4形成电极管段41和电极杆段42。光孔段411和预固定段412位于电极管段41。电极管段41形成有内孔413，内孔413的开口端为远离光孔段411的端部，内孔413至少延伸到预固定段412的全部长度。优选地，内孔413延伸到预固定段412的全部长度以上1mm。
[0094]
在内孔413的底端放好第二焊料，电极杆段22的一端伸入内孔413，使电极杆段42的外侧与内孔413的内壁之间形成第二间隙52。可选地，第二间隙52的宽度为0.1-3mm优选为1.5mm。其中，第二间隙52的形状不做具体限定，其根据电极杆段42和内孔413的形状来决定，在本实施例中，第二间隙52为圆筒形结构。
[0095]
将电极杆段42的一端与内孔413的底端之间的第二焊料焊接形成第二焊接层62。该焊接条件可以根据使用的材料进行选择，在本实施例中，第二焊料为金镍合金，其比例可根据需要进行选择，其形状不做具体限定，如丝状或者片状等，焊接温度为800-1200℃，优选为1000℃，焊接设备为真空炉。当然，还可以选择其他种类的焊料，如金，金镍合金，可伐合金，银铜镍合金等。
[0096]
需要说明的是，第一焊接层61和第二焊接层62的焊接过程可以分开实现，可以一起实现。
[0097]
本实施例的引出电极连接结构及连接方法，通过设置第二间隙，使得电极杆段与内孔焊接时以及光孔段与接头焊接时，使得预固定段膨胀过程中有了缓冲空间，减少了螺纹连接处因不同材料的热膨胀系数不同带来的开裂现象，保证了良好的通电性能。同时设置第二间隙的宽度为 0.1-3mm，可以在避免因热膨胀时开裂的现象时，还可以保证热传导的均匀性。
[0098]
实施例3
[0099]
如图4所示，本实施例的引出电极连接结构及连接方法，是在实施例1上的进一步改进，区别在于：
[0100]
引出电极4形成电极管段41和电极杆段42，光孔段411和预固定段412位于电极管段41。电极管段41形成有内孔413，内孔413的开口端为远离光孔段411的端部，内孔413至少延伸到预固定段412的全部长度。优选地，内孔413延伸到预固定段412的底部以下1mm。
[0101]
在电极管段41远离光孔段的端部放好第三焊料，接着将电极杆段 42放置在第三焊料上方。
[0102]
电极杆段42与电级管段41的端部之间的第三焊料焊接形成第三焊接层63。该焊接条件可以根据使用的材料进行选择，在本实施例中，第三焊料为金镍合金，其比例可根据需要进行选择，其形状不做具体限定，如丝状或者片状等，焊接温度为800-1200℃，优选为1000℃。焊接设备为真空炉。当然，还可以选择其他种类的焊料，如金、金镍合金、可伐合金，银铜镍合金等。
[0103]
一种可选的方案中，电极杆段42的端部形成有连接条421，连接条421的长度小于内孔413的长度，第三焊料放置好后，连接条421插入内孔413。本实施例对连接条421的形状不做具体限制，优选与内孔 413紧密卡合，其长度优选为连接条421的端部位于预固定段412上方。
[0104]
需要说明的是，第一焊接层61和第三焊接层63的焊接过程可以分开实现，可以一起实现。
[0105]
本实施例的引出电极连接结构及连接方法，通过将引出电极设计为电极管段和电极杆段，第一间隙可以避免在焊接时因热膨胀系数不同造成开裂现象的同时，将电极管段的端部和电极杆段的端部直接焊接，此时，内孔为焊接时的缓冲空间，同时，电极杆段和电极管段连接结实，不会发生晃动。进一步，通过设置连接条，连接条插入内孔后再焊接，进一步保证了电极管段和电极杆段之间的连接强度。
[0106]
以上对本技术实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本技术的思想，基于本技术的具体实施方式及应用范围上做出的
改变或变形之处，都属于本技术保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。

技术特征：
1.一种陶瓷加热盘引出电极连接结构，包括埋设于陶瓷基体内部的接头、引出电极、连接孔，其特征在于，所述引出电极包括电极管段和电极杆段，所述电极管段和所述连接孔之间设置第一间隙，所述电极杆段与所述电极管段之间设置第二间隙。2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述电极管段包括光孔段和预固定段，所述预固定段的直径大于所述光孔段的直径，所述的光孔段位于所述预固定孔段的上方和/或下方。3.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述电极管段与所述接头形成第一焊接层，所述电极杆段与所述电极管段底部形成第二焊接层。4.根据权利要求3所述的连接结构，其特征在于，所述焊接层为金、金镍合金、银铜镍合金和可伐合金中的一种，所述电极杆段和电极管段均采用金属纯镍，所述陶瓷基体采用氮化铝。5.一种陶瓷加热盘引出电极连接结构，包括埋设于陶瓷基体内部的接头、引出电极、连接孔，其特征在于，所述引出电极包括电极管段和电极杆段，所述电极管段设置有内孔，所述电极杆段端部设置有凸起，所述凸起与所述内孔形成凸凹插接结构。6.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于，所述凸凹插接结构的内孔为封闭空腔。7.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于，所述电极管段和所述连接孔之间设置第一间隙，所述电极杆段与所述电极管段的所述内孔之间设置第二间隙。8.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于，所述电极管段包括光孔段和预固定段，所述预固定段的直径大于所述光孔段的直径。9.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于，所述电极管段与所述接头形成第一焊接层。10.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于，根据设计需要，沿所述电极杆段的长度方向上的预定位置，围绕所述电极杆段设置第三焊接层。11.根据权利要求10所述的连接结构，其特征在于，所述插接结构的所述电极管段和所述电极杆段的接触面设置有所述的第三焊接层。12.根据权利要求10或11所述的连接结构，其特征在于，所述焊接层为金、金镍合金、银铜镍合金和可伐合金中的一种。13.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于，所述电极杆段和电极管段均采用金属纯镍，所述陶瓷基体采用氮化铝。14.根据权利要求1所述陶瓷加热盘引出电极连接结构，其特征在于，所述第一间隙的宽度为0.1-3mm，所述第二间隙的宽度为0.1-3mm。15.根据权利要求5所述陶瓷加热盘引出电极连接结构，其特征在于，所述电极杆段的端部形成有连接条，所述连接条插入所述内孔。16.根据权利要求1-15任一项所述的连接结构，其特征在于，所述基体与引出电极膨胀系数差为8.6～14ppm/k。17.根据权利要求1-15任一项所述的连接结构，其特征在于，在所述连接孔和所述引出电极的交界面上喷涂空隙为30％～60％的陶瓷复合粉涂层。18.根据权利要求17所述的连接结构，其特征在于，所述陶瓷复合粉主要成分为氧化
铝、氧化锆、氧化钙、氧化硅、氧化钡、氧化锂和氧化硼中的两种或者两种以上，所述氧化铝和所述氧化锆的粒径为0.1～2um，氧化铝和氧化锆的质量比为0.25～4，其他氧化物质量小于总质量的50％。19.根据权利要求1-15任一项所述的连接结构，其特征在于，在所述电极管段的外螺纹的底端开有圆形槽，在所述连接孔的内螺纹的尖端加工有圆形面，两者接触的地方预先设置有大概0.05-0.5mm的间隙。20.一种根据权利要求1-19任一项所述的陶瓷加热盘引出电极连接结构的连接方法，包括：在所述陶瓷加热盘上设置所述接头；将所述连接孔设置成光孔部分和预固定孔部分；将所述引出电极设置成所述电极管段和所述电极杆段；将所述电极管段设置成光孔段和预固定段；在所述连接孔内的所述接头表面放置第一焊料，将所述电极管段拧入连接孔内，所述光孔段抵压于连接孔内的接头，光孔段直径小于连接孔光孔部分直径形成第一间隙，将所述光孔段的端部与所述接头焊接形成第一焊接层；将所述电极杆段插入所述电极管段，所述电极杆段与所述电极管段之间形成第二间隙。21.根据权利要求20所述的连接方法，其特征在于，在所述电极管段中设置内孔，该内孔深度至少到预固定孔的全部长度，在所述电极杆段的端部设置凸起，将所述电极杆段端部的所述凸起插入所述内孔，在所述内孔中形成封闭空腔。22.根据权利要求20所述的连接方法，其特征在于，根据设计需要，沿所述电极杆段的长度方向上的预定位置，围绕所述电极杆段设置第三焊接层，当所述电极杆段端部的所述凸起插入所述内孔时，在所述电极管段和所述电极杆段的接触面形成所述的第三焊接层。23.根据权利要求20所述的连接方法，其特征在于，形成所述焊接层的焊接条件为：真空焊接，焊料为金、金镍合金、可伐合金、银铜镍合金中的一种。24.根据权利要求20所述的连接方法，其特征在于，所述陶瓷加热盘主要由加热片和电极网组成，将所述加热片和所述电极网预埋在氮化铝陶瓷盘中，热压烧结后，将所述陶瓷加热盘和所述引出电极钎焊在一起，然后将所述陶瓷加热盘内部的加热部件和射频电极通过所述电极连接头与外部电源连接形成回路。25.根据权利要求20所述的连接方法，其特征在于，将氧化铝粉、氧化锆粉和氧化硅粉按照一定比例通过乙醇为介质球磨后，喷涂在所述连接孔和所述引出电极的连接位置，通过烘干将乙醇挥发，将整个部件放入真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊温度800-1200℃，真空度10
∧-4mmhg，保温时间10-180min，加热结束后在惰性气氛保护下冷却至室温。26.根据权利要求20所述的连接方法，其特征在于，对所述电极管段的螺纹进行特殊设计，在所述电极管段外螺纹的底端开有圆形槽，在所述连接孔的内螺纹的尖端加工有圆形面，两者接触的地方预先有大概0.05-0.5mm的间隙用来保证焊丝盘在电极管段的预固定段的螺纹底端时能够拧进去所述连接孔的螺纹中，然后进行真空钎焊，通过焊丝融化将电极管段和陶瓷连接孔进一步固定在一起。27.根据权利要求20所述的连接方法，其特征在于，通过在所述电极管的所述预固定
段，通过将所述预固定段的螺纹底端盘绕焊丝，一同拧进去所述连接孔的预固定孔段，通过钎焊使焊丝融化后将所述连接孔与所述电极管预固定段紧密连接。

技术总结
本申请公开了一种陶瓷加热盘引出电极连接结构及其连接方法，包括埋设于陶瓷基体内部的接头、引出电极、连接孔，所述引出电极包括电极管段和电极杆段，所述电极管段和所述连接孔之间设置第一间隙，所述电极杆段与所述电极管段之间设置第二间隙，设置间隙的宽度可以在避免因热膨胀时开裂的现象时，还可以保证热传导的均匀性。将氧化铝粉、氧化锆粉和氧化硅粉按照一定比例通过乙醇为介质球磨后，喷涂在所述连接孔和所述引出电极的连接位置，通过烘干将乙醇挥发，将整个部件放入真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊温度800-1200℃，真空度小于等于10^-4mmHg，保温时间10-180min，加热结束后在惰性气氛保护下冷却至室温，形成空隙为30-60％的陶瓷复合粉涂层。陶瓷复合粉涂层。陶瓷复合粉涂层。


技术研发人员：何琪娜 施建中 刘先兵
受保护的技术使用者：苏州珂玛材料科技股份有限公司
技术研发日：2021.09.08
技术公布日：2022/3/8