CN106686792A - 多重模态微波加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多重模态微波加热装置，包括加热腔室、微波发射机、纵向矩形波导与横向矩形波导以及半波整流电源。加热腔室内部具有承载被加热对象的载台。载台与旋转及升降机构互相连接。微波发射机通过纵向矩形波导与横向矩形波导连接于加热腔室，用以输入微波至加热腔室内，并激发加热腔室的多重微波模态，进而达到均匀加热的目的。三相交流电源供应多重相位电力至半波整流电源，并且半波整流电源再分别供应电力至微波发射机以便达到多重微波模态的去除耦合及均匀加热的目的。

Description

多重模态微波加热装置
技术领域
本发明涉及一种微波加热装置，特别是涉及一种多重模态微波加热装置，其通过合并使用多个微波发射机，从而产生多重微波模态，达到高均匀度的微波加热效果。
背景技术
微波加热技术除了既已应用于传统产业如木材、酒曲的干燥、橡胶的硫化、肉品解冻等之外，还应用于半导体产业的硅晶片退火程序。半导体加工多达400项程序，每一项都影响硅晶片的产能与成品率。其中晶片退火乃是在离子注入(ion implantation)后的必要程序。因四价半导体注入三价或五价元素时，容易产生晶格缺陷，导致半导体性质剧变，故须以退火程序恢复晶体的结构和消除缺陷，并使间隙式位置的杂质原子通过退火进入置换式位置，达到电性活化的目的。关于其他退火方式如红外线退火或远紫外线激光退火，在面对半导体组件接口厚度与线宽不断缩小的要求下，分别出现瓶颈，但微波退火方法不受上述两项要求的限制，故已成为主流。
然而微波退火的技术门坎在于均匀度的要求须达到高成品率的严格标准。现有商用微波退火设备普遍采用5.8GHz微波频率取代较为通用的工业微波加热频率2.45GHz，通过缩短微波波长进而抑制驻波效应，达到均匀退火的目的。但是，5.8GHz磁控管相较于2.45GHz磁控管，成本高而效率低。因此，本发明对于硅晶片微波退火程序以及其他的被加热对象提出一种多重模态微波加热(退火)装置，其可采用2.45GHz通用工业加热频率，足以提升微波加热效率与均匀度，进而提高被加热物的产能与成品率。
发明内容
本发明提供一种多重模态微波加热装置，可采用2.45GHz通用工业加热频率进行加热(但本发明并不限定于采用2.45GHz微波频率)，并可产生彼此相异的多重微波模态，进而提升微波加热的均匀度。
本发明的多重模态微波加热装置包括加热腔室、载台、旋转及升降机构、微波发射机、半波整流电源以及纵向矩形波导与横向矩形波导。加热腔室具有容置空间。载台设置于容置空间中。载台具有一平面，其用以承载被加热物。旋转及升降机构设置于加热腔室外，并连接该加热腔室内的载台，以驱动载台的旋转及升降。微波发射机设置于加热腔室外，以发射微波。半波整流电源分别供应电力至微波发射机。纵向矩形波导与横向矩形波导分别连接于加热腔室与相应的微波发射机之间，以传递微波至加热腔室中，并激发该加热腔室的多重固有模态。其中，纵向矩形波导中的电场极化方向定义为垂直于载台平面，而横向矩形波导中的电场极化方向定义为平行于载台平面。
根据上述，本发明的多重模态微波加热装置包括加热腔室、被加热对象的承载台、多个微波发射机、多个纵向矩形波导与横向矩形波导、以及多个半波整流电源。加热腔室内部具有承载被加热对象的载台，载台与旋转及升降机构互相连接。这些微波发射机通过纵向矩形波导与横向矩形波导连接于加热腔室，用以输入微波至加热腔室内，并激发加热腔室的多重微波模态，进而达到均匀加热的目的。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A-1、图1A-2是依照本发明第一实施例的多重模态微波加热装置的示意图。
图1B-1、图1B-2、图1B-3、图1B-4是依照本发明的第一实施例的多重模态微波加热装置的电源电路配置图。
图2A是依照本发明的第一实施例的纵向奇模态的激发方式的示意图。
图2B是依照本发明的第一实施例的纵向偶模态的激发方式的示意图。
图2C是依照本发明的第一实施例的横向奇模态的激发方式的示意图。
图2D是依照本发明的第一实施例的横向偶模态的激发方式的示意图。
图2E是依照本发明的第一实施例的合并纵向奇模态与纵向偶模态的激发方式的示意图。
图2F是依照本发明的第一实施例的合并横向奇模态与横向偶模态的激发方式的示意图。
图2G是依照本发明的第一实施例的合并纵向奇模态、纵向偶模态、横向奇模态以及横向偶模态的激发方式的示意图。
图2H是依照本发明的第二实施例的多重模态微波加热装置的的立体透视图。
图3A是依照本发明的第三实施例的多重模态微波加热装置的示意图。
图3B是图3A的纵向电场强度分布的模拟结果的示意图。
图3C是依照本发明的第三实施例的另一实施方式的示意图。
图4是依照本发明的第四实施例的多重模态微波加热装置的示意图。
附图标记说明
50：被加热对象
100、200、500：多重模态微波加热装置
110、210、310、410：加热腔室
111a～114a、111b～114b、201a～212a、201b～212b、311～316：输入端口
120：旋转及升降机构
125、325：载台
1～12、1’～12’、1”～12”、131～142、331～336、431～442：微波发射机
151～156、151a、152a：纵向矩形波导
161～166、161a、162a：横向矩形波导
170：三相交流电源
172：△接电源
174：Y接电源
180：同相位等功率分配器
185：180度移相器
190：半波整流电源
351～356、451～456：纵向波导
461～466：横向波导
570：卷轴
575：输送带
580：低通滤波器
h1～h12：高度
L1～L6、L11～L22、L31～L42：长度
Zin1～Zin6、Zin11～Zin22：输入阻抗
λg：波导波长
具体实施方式
请参考以下实施例及附图，以便更充分地了解本发明，但是本发明仍可以通过多种不同形式来实践，且不应将其解释为限于本文所述的实施例。而在附图中，为求明确起见对于各构件以及其相对尺寸可能未按实际比例绘制。
图1A-1是依照本发明第一实施例的多重模态微波加热装置的示意图。请参考图1A-1，多重模态微波加热装置100具有六个纵向矩形波导151～156与六个横向矩形波导161～166，其分别连接于加热腔室110与十二个微波发射机131～142之间，用以传输微波发射机131～142所产生的微波至加热腔室110中，并激发加热腔室110的固有模态(或称本征模态)。此外，多重模态微波加热装置100具有载台(holder)125，其配置于加热腔室110中，以承载被加热对象50。在本实施例中，载台125通过旋转及升降机构120上下移动并旋转。纵向矩形波导151～156中的传波模式为矩形TE10模式，其电场方向与载台125的平面(xy平面)垂直。横向矩形波导161～166中的传波模式也为矩形TE10模式，但其电场方向与载台125的平面平行。由于前述两者的电场方向互相垂直，因此，六个纵向矩形波导151～156所激发的固有模态与六个横向矩形波导161～166所激发的固有模态彼此是正交的。此外，由于六个纵向矩形波导151～156与加热腔室110的连接位置各不相同，因此，六个纵向矩形波导151～156垂直于加热腔室110的底面的高度h1、h3、h5、h7、h9、h11都相异。也就是h1≠h3≠h5≠h7≠h9≠h11。故，在本实施例中，只要加热腔室110够大，则加热腔室110中即可具有足够的固有模态数目，使得该六个纵向矩形波导151～156所激发的固有模态可为不同。
同理，由于六个横向矩形波导161～166与加热腔室110的连接位置各不相同，因此，六个纵向横向矩形波导161～166垂直于加热腔室110的高度h2、h4、h6、h8、h10、h12都相异。也就是，h2≠h4≠h6≠h8≠h10≠h12。因此，只要加热腔室110中的固有模态数够多，即可使得六个横向矩形波导161～166所激发的固有模态为不同。因此，本实施例的实施方式共可激发十二重模态，进而达到均匀加热的目的。在本实施例中，阻抗匹配器(未示出)并非是必要组件，但可在下列情况发生时使用：(1).当微波发射机131～142承受的反射功率很大时，可通过阻抗匹配器调降。(2).当某些波导151～156、161～166所激发的模态为同一模态时，可通过调整阻抗匹配器，使其激发不同模态。.
图1A-2是依照本发明第一实施例的多重模态微波加热装置的另一示意图。请参考图1A-2，多重模态微波加热装置100具有六个纵向矩形波导151～156与六个横向矩形波导161～166，其分别连接于加热腔室110与十二个微波发射机131～142之间，用以传输微波发射机131～142所产生的微波至加热腔室110中，并激发加热腔室110的固有模态(或称本征模态)。此外，多重模态微波加热装置100具有载台125，其配置于加热腔室110中，以承载被加热对象50。在本实施例中，载台125通过旋转及升降机构120上下移动并旋转。纵向矩形波导151～156中的传波模式为矩形TE10模式，其电场方向与载台125的平面(xy平面)垂直。横向矩形波导161～166中的传波模式也为矩形TE10模式，但其电场方向与载台125的平面平行。由于前述两者的电场方向互相垂直，因此，六个纵向矩形波导151～156所激发的固有模态与六个横向矩形波导161～166所激发的固有模态彼此是正交且相异的。此外，六个纵向矩形波导151～156的长度L31、L33、L35、L37、L39、L41都相异。也就是L31≠L33≠L35≠L37≠L39≠L41。因此在本实施例中，只要加热腔室110够大，则加热腔室110中即可具有足够的固有模态数目，使得该六个纵向矩形波导151～156所激发的固有模态可为不同。
同理，六个横向矩形波导161～166的长度L32、L34、L36、L38、L40、L42都相异。也就是，L32≠L34≠L36≠L38≠L40≠L42。因此，只要加热腔室110中的固有模态数够多，即可使得六个横向矩形波导161～166所激发的固有模态为不同。因此，本实施例的实施方式共可激发十二重模态，进而达到均匀加热的目的。在本实施例中，阻抗匹配器(未示出)并非是必要组件，但可在下列情况发生时使用：(1).当微波发射机131～142承受的反射功率很大时，可通过阻抗匹配器调降。(2).当某些波导151～156、161～166所激发的模态为同一模态时，可通过调整阻抗匹配器，使其激发不同模态。
图1B-1、图1B-2、图1B-3以及图1B-4是依照本发明第一实施例的多重模态微波加热装置的电源电路配置图。图1B-1、图1B-2、图1B-3以及图1B-4的电源电路配置的目的是为了使图1A-1、图1A-2的微波发射机131～142得以依时间顺序发射微波，彼此互不干涉。此外，本实施例的电源电路的实施方法乃是使用如图1B-1所示的工业用的三相交流电源170，其以图1B-2的△接电源172并联图1B-3所示的Y接电源174分别供电于半波整流电源190。然后，通过半波整流电源190供电至各个微波发射机131～142。详细而言，工业用的三相交流电源170的三个接点分别以R、S、T表示，故可提供R-S、S-T、T-R三重相位的电力，并且彼此时域相位相差120度。此外，经由半波整流，可以产生R-S、S-T、T-R、S-R、T-S、R-T六重相位的电力，并且彼此时域相位相差60度，以形成△接电源172。
此外，如图1B-1所示，三相交流电源170上可以选取一共接点C，从而产生R-C、S-C、T-C三重相位的电力，并且彼此时域相位相差120度。此外，经由半波整流，可以产生R-C、S-C、T-C、C-R、C-S、C-T六重相位的电力，并且彼此时域相位相差60度，以形成Y接电源174。因此，△接电源172并联Y接电源174，再经由半波整流，共可产生R-S、R-C、S-T、S-C、T-R、T-C、S-R、C-R、T-S、C-S、R-T、C-T十二重相位的电力，并且彼此时域相位相差30度。前述R-S、R-C、S-T、S-C、T-R、T-C、S-R、C-R、T-S、C-S、R-T、C-T十二重相位的电力可分别为图1B-2与图1B-3，其中共有十二个半波整流电源190提供如图1B-4所示的十二重相位电力。十二个半波整流电源190再分别供应电力至十二个微波发射机131～142，使得十二个微波发射机131～142得以依时间顺序发射微波，并且在同一时间内，仅有一个微波发射机发射微波。因此，在未配置隔离器的情形下，各微波发射机131～142之间并无互相干涉而锁模(mode lock)的可能。故，微波发射机131～142的效率不会降低。同时，只要每个微波发射机131～142所对应的波导151～156、161～166都激发加热腔室110的固有模态，既使在不配置隔离器的情形下，各微波发射机131～142承受的反射功率也不至过大。因此，微波发射机131～142效率不会降低。此外，由于本实施例的配置方式不需另外配置隔离器，因此可排除干涉功率耗损的情形，进而提升多重模态微波加热装置100的加热效率。
图2A是依照本发明的第一实施例的纵向奇模态的激发方式的示意图。第一微波发射机131可经由同相位等功率分配器180及两个纵向矩形波导151a输入微波至加热腔室110中。纵向矩形波导151a与加热腔室110的连接处定义为微波输入端口(port)111a、111b，如图2A所示，以细箭头符号标注，并且分别以输入端口111a与输入端口111b标示。在输入端口111b与同相位等功率分配器180之间可配置180度移相器185。但是，输入端口111a与同相位等功率分配器180之间则未配置180度移相器185。因此，抵达输入端口111a的纵向电场相位与抵达端口111b的纵向电场相位相差180度(其纵向电场极化方向分别以⊙与符号标示，以表示电场极化方向垂直xy平面，并且相位相差180度)。因此，在加热腔室110的中心线(x轴)上将形成破坏性干涉，称之为纵向奇模态。纵向奇模态的纵向电场强度分布经由仿真器仿真的结果如图2A中的右方的图所示。在本实施例中，阻抗匹配器(未示出)并非是必要组件，但可在下述情况发生时使用：当微波发射机131承受的反射功率较大时，可在微波发射机131与同相位等功率分配器180之间配置阻抗匹配器，从而调降反射功率。
图2B是依照本发明的第一实施例的纵向偶模态的激发方式的示意图。在本实施例中，第三微波发射机133可经由同相位等功率分配器180及两个纵向矩形波导152a输入微波至加热腔室110中。纵向矩形波导152a与加热腔室110的连接处定义为微波输入端口112a、112b，以细箭头号标注，并且分别以输入端口112a与输入端口112b标示。在本实施例中，只要两个纵向矩形波导152a同长，则抵达输入端口112a的纵向电场相位与抵达输入端口112b的纵向电场电位相同(其纵向电场极化方向都以⊙符号标示)。因此，在加热腔室110的中心线(y轴)上将形成建设性干涉，称之为纵向偶模态。纵向电场强度分布经由仿真器仿真的结果如图2B中的右方的图所示。当然，阻抗匹配器(未示出)并非是本实施例的必要组件，但可在下述情况发生时使用：当微波发射机133承受的反射功率很大时，可在微波发射机133与同相位等功率分配器180之间配置阻抗匹配器，从而调降反射功率。
图2C是依照本发明的第一实施例的横向奇模态的激发方式的示意图。在本实施例中，第二微波发射机132可经由同相位等功率分配器180及两个横向矩形波导161a输入微波至加热腔室110中。横向矩形波导161a与加热腔室110连接处定义为微波输入端口113a、113b，以细箭头符号标注，并分别以输入端口113a与输入端口113b标示。输入端口113b与同相位等功率分配器180之间可配置180度移相器185，但输入端口113a与同相位等功率分配器180之间则未配置180度移相器185。因此，抵达输入端口113a的横向电场相位与抵达输入端口113b的横向电场相位之间相差180度(图2C中，横向电场以粗箭头符号标示，箭头方向相反表示相位相差180度，并且方向都与x’y’平面平行)。因此，在加热腔室110的中心线(z轴)上将形成破坏性干涉，称之为横向奇模态。横向电场强度分布经由仿真器仿真的结果如图2C中的右方的图所示。在本实施例中，阻抗匹配器并非必要组件，但可在下述情况发生时可使用：当微波发射机132承受的反射功率较大时，可在微波发射机132与同相位等功率分配器180之间配置阻抗匹配器，从而调降反射功率。
图2D是依照本发明的第一实施例的横向偶模态的激发方式的示意图。第四微波发射机134可经由同相位等功率分配器180及两个横向矩形波导162a输入微波至加热腔室110中。横向矩形波导162a与加热腔室110的连接处定义为微波输入端口114a、114b，以细箭头符号标注，并且分别以输入端口114a及输入端口114b标示。在本实施例中，只要两个横向矩形波导162a同长，则抵达输入端口114a的横向电场与抵达输入端口114b的横向电场的相位相同(在图2D中，横向电场都以粗箭头符号标示)。因此，加热腔室110的中心线(z轴)上将形成建设性干涉，其可被称为横向偶模态。横向电场强度分布经由仿真器仿真的结果如图2D中的右方的图所示。当然，在本实施例中，阻抗匹配器并非必要组件，但可在下列情况发生时使用：当微波发射机134承受的反射功率很大时，可在微波发射机134与同相位等功率分配器180之间配置阻抗匹配器，从而调降反射功率。
图2E是依照本发明的第一实施例的合并纵向奇模态与纵向偶模态的激发方式的示意图。如图2E所示，本实施例是合并图2A的纵向奇模态与图2B的纵向偶模态。举例而言，在图2E中，纵向奇模态的两个输入端口111a与111b在y轴上。此外，纵向偶模态的两个输入端口112a与112b在x轴上。纵向奇模态与纵向偶模态两者正交，故保有x方向与y方向上的对称性。
图2F是依照本发明的第一实施例的合并横向奇模态与横向偶模态的激发方式的示意图。如图2F所示，本实施例是合并图2C的横向奇模态及图2D的横向偶模态。举例而言，在图2F中，横向奇模态的两个输入端口113a与113b在y’轴上。此外，横向偶模态的两个输入端口114a与114b在x’轴上。横向偶模态与横向奇模态两者正交，故保有x’方向与y’方向上的对称性。再者，横向模态与纵向模态彼此正交，故保有x方向与y方向的对称性。在本实施例中，x'y’坐标为xy坐标绕z轴旋转45度的新坐标。
图2G是依照本发明的第一实施例的合并纵向奇模态、纵向偶模态、横向奇模态以及横向偶模态的激发方式的示意图。在本实施中，第一组纵向奇模态、纵向偶模态、横向奇模态以及横向偶模态的输入端口分别为：输入端口111a、输入端口111b、输入端口112a、输入端口112b、输入端口113a、输入端口113b、输入端口114a以及输入端口114b。为求简明起见，图2G仅标示上述八个输入端口及电场极化方向，上述的八个输入端口所对应的四个微波发射机则未绘出。
图2H是依照本发明的第二实施例的多重模态微波加热装置的立体透视图。在图2H中，细箭头表示微波输入方向，而以粗箭头表示电场极化方向。本实施例的多重模态微波加热装置200合并了三组纵向奇模态、纵向偶模态、横向奇模态以及横向偶模态的激发方式。第一组的纵向奇模态、纵向偶模态、横向奇模态以及横向偶模态的输入端口分别为：输入端口201a、输入端口201b、输入端口202a、输入端口202b、输入端口203a、输入端口203b、输入端口204a以及输入端口204b。前述的输入端口201a、201b、202a、202b、203a、203b、204a以及204b分别由加热腔室210的中段输入微波。第二组的纵向奇模态、纵向偶模态、横向奇模态以及横向偶模态的输入端口分别为：输入端口205a、输入端口205b、输入端口206a、输入端口206b、输入端口207a、输入端口207b、输入端口208a、输入端口208b。前述的输入端口201a、201b、202a、202b、203a、203b、204以及204b分别由加热腔室210的上段输入微波。第三组纵向奇模态、纵向偶模态、横向奇模态以及横向偶模态的输入端口分别为：输入端口209a、输入端口209b、输入端口210a、输入端口210b、输入端口211a、输入端口211b、输入端口212a以及输入端口212b。前述的输入端口209a、209b、210a、210b、211a、211b、212a以及212b分别由加热腔室210下段输入微波。为求简明起见，图2H仅标示上述二十四个输入端口以及电场极化方向，而上述输入端口所对应的十二个微波发射机则未绘出。
本实施例的电源电路配置与图1B-1的第一实施例相同。因此，本实施例的十二个微波发射机得以依时间顺序发射微波。在同一时段内，仅有一个微波发射机发射微波。因此，在无需配置隔离器的情形下，各微波发射机之间并无相互干涉而锁模的可能。因此，微波发射机的效率不会降低。同时，只要每个微波发射机所对应的波导都激发加热腔室210的固有模态，则在无需配置隔离器的情形下，即可使微波发射机所承受的反射功率不致过大。此外，由于本实施例的配置方式，无需另外配置隔离器，从而排除来自于其他微波发射机的功率耗损，进而提升加热效率。
图3A是依照本发明的第三实施例的多重模态微波加热装置的示意图。六个微波发射机331～336分别与六个纵向波导351～356，以间隔60度角的方式连接至加热腔室310，六个纵向波导351～356的长度L1、L2、L3、L4、L5、L6各不相同，并且满足L6-L5＝L5-L4＝L4-L3＝L3-L2＝L2-L1＝λg/12。也就是，相邻的纵向波导351～356之间的长度差为波导波长λg的十二分之一，使得各微波发射机331～336与其相连接的纵向波导351～356的接口处(定义为本实施例的输入端口)的输入阻抗Zin1、Zin2、Zin3、Zin4、Zin5、Zin6各不相同。也就是，Zin1≠Zin2≠Zin3≠Zin4≠Zin5≠Zin6，从而造成各发射机的频率牵引程度各不相同。在本实施例中，只要加热腔室310够大，则其固有模态数就够多，使得各个被牵引频率略不相同的微波发射机331～336连通相对应的波导351～356，其所激发的固有模态各不相同，进而达到多重模态均匀加热的目的。
图3B是图3A的纵向电场强度分布的模拟结果的示意图。由于六个微波发射机331～336中当某一个微波发射机输入微波的同时，其他五个微波发射机是休止的，故每次仅设定一个输入端口输入微波，其余五个输入端口则设为短路面。举例而言，如图3B中左上方的图所示，微波可经由输入端口311输入微波，而其余五个输入端口312～316则设为短路面。图3B的仿真结果显示，图3A中各个频率略不相同的微波发射机331～336连通相对应的纵向波导351～356，其所激发的固有模态各不相同。
在本实施例中，电源电力的配置可依照图1B-1的第一实施例，以工业用的三相交流电源170选择△接电源172或Y接电源174供电于六个半波整流电源190，再由六个半波整流电源190供电至六个微波发射机331～336。
图3C是依照本发明的第三实施例的另一实施方式的示意图。在本实施例中，12个微波发射机431～442分别以六个纵向波导451～456及六个横向波导461～466，并以间隔30度角的方式连接至加热腔室410。纵向波导451～456的长度L12、L14、L16、L18、L20、L22各不相同，但满足L22-L20＝L20-L18＝L18-L16＝L16-L14＝L14-L12＝λg/12。也就是，相邻的纵向波导451～456的长度差为波导波长λg的十二分之一，使得各微波发射机432、434、436、438、440、442与其相连接的纵向波导451～456的接口处(定义为本实施例的输入端口)的输入阻抗Zin12、Zin14、Zin16、Zin18、Zin20、Zin22各不相同，亦即Zin12≠Zin14≠Zin16≠Zin18≠Zin20≠Zin22，从而造成各微波发射机432、434、436、438、440、442的频率牵引程度各不相同。
同理，本实施方式的横向波导461～466的长度L11、L13、L15、L17、L19、L21也各不相同,其满足L21-L19＝L19-L17＝L17-L15＝L15-L13＝L13-L11＝λg/12。也就是，相邻的横向波导461～466的长度差为波导波长λg的十二分之一，使得各微波发射机431、433、435、437、439、441与其相连接的横向波导461～466接口处(定义为此实施例的输入端口)的输入阻抗Zin11、Zin13、Zin15、Zin17、Zin19、Zin21各不相同，亦即Zin11≠Zin13≠Zin15≠Zin17≠Zin19≠Zin21，从而造成各微波发射机431、433、435、437、439、441的频率牵引程度各不相同。因此，在本实施方式中，只要加热腔室410够大，则其固有模态数就够多，可使得各个被牵引频率的程度略不相同的微波发射机431～442连通相对应的波导451～456、461～466，其所激发的固有模态各不相同，进而达到多重模态均匀加热的目的。
本实施方式的电源电力配置可完全依照图1B-1的第一实施例，以工业用的三相交流电源170以△接电源172并联Y接电源174供电于至十二个半波整流电源(未示出)，再由该十二个半波整流电源供电至该十二个微波发射机431～442。
图4是依照本发明的第四实施例的多重模态微波加热装置的示意图。本实施例概述多重模态微波加热装置500以卷轴570对卷轴570(roll to roll)的方式连续地带动输送带575以输送被加热对象50沿图4中的箭头方向前进的加热实施方法。多重模态微波加热装置500可具有多个(图4仅举例示出三个)加热腔室511、512、513以及多组(图4仅举例示出三组)十二重微波发射机531、532、533，其分别具有十二个微波发射机1～12、1’～12’、1”～12”，并且每一组微波发射机分别搭配六个纵向波导以及六个横向波导(未示出)。在本实施例中，每一组的波导与加热腔室511、512、513的连接方式可参考上述的多个实施例并且择一实施的。此外，加热腔室511、512、513的出入口以及其之间可配置多个低通滤波器580，以遏止高频微波泄漏至外界或干涉相邻的腔室中的固有模态。
在本实施例中，电源电力配置的方式可依照图1B-1中的第一实施例，以工业用的三相交流电源170选择△接电源172或Y接电源174供电于每组十二个半波整流电源，再由十二个半波整流电源供电至每一组十二重微波发射机1～12、1’～12’以及1”～12”。由于每个加热腔室511、512、513之间通过低通滤波器580阻隔微波干涉，故每组的发射机之间并无干涉而导致磁控管锁模(mode lock)的可能，以确保每个微波发射机的效率以及固有模态的多样性。
综上所述，在本发明中，微波发射机通过纵向矩形波导与横向矩形波导连接于加热腔室，用以输入微波至加热腔室内，并激发加热腔室的多重固有模态，进而达到均匀加热的目的。三相交流电源可供应电力至半波整流电源，半波整流电源再分别供应电力至这些微波发射机。通过三相交流电源的相位分配，使得微波发射机得以依时间顺序发射微波，彼此互不干涉，故可省略隔离器，以排除反射功率耗损，进而提升加热效率。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (16)

1.一种多重模态微波加热装置，包括：
一加热腔室，具有一容置空间；
一载台，设置于该容置空间中，该载台具有一平面，用以承载至少一被加热对象；
一旋转及升降机构，连接该载台，用以驱动该载台的旋转及升降；
多个微波发射机，设置于该加热腔室外，用以发射微波；
多个半波整流电源，分别供应电力至所述微波发射机；以及
多个纵向矩形波导与多个横向矩形波导，分别连接于该加热腔室与相应的所述微波发射机之间，用以传递所述微波至该加热腔室中，各该纵向矩形波导中的电场极化方向垂直于该载台的该平面，各该横向矩形波导中的电场极化方向平行于该载台的该平面。
2.如权利要求1所述的多重模态微波加热装置，其中所述多个纵向矩形波导的个数相同于所述多个横向矩形波导的个数。
3.如权利要求2所述的多重模态微波加热装置，所述纵向矩形波导或所述横向矩形波导，分别连接于该加热腔室与相应的所述微波发射机之间，所述纵向矩形波导或所述横向矩形波导分别连接于该加热腔室上不同的位置，以传递所述微波至该加热腔室中，并激发该加热腔室的多重固有模态。
4.如权利要求2所述的多重模态微波加热装置，所述纵向矩形波导或所述横向矩形波导，分别连接于该加热腔室与相应的所述微波发射机之间，所述纵向矩形波导或所述横向矩形波导具有不同的长度并且分别连接于该加热腔室，以传递所述微波至该加热腔室中，并激发该加热腔室的多重固有模态。
5.如权利要求2所述的多重模态微波加热装置，其中所述多个纵向矩形波导分别以等功率的形式，并且彼此相向且对称地连接于该加热腔室，使具有相反的电场相位的所述微波，被传递至该加热腔室的内部，用以激发该加热腔室的多重纵向奇模态。
6.如权利要求2所述的多重模态微波加热装置，其中所述多个纵向矩形波导分别以等功率的形式，并且彼此相向且对称地连接于该加热腔室，使具有相同的电场相位的所述微波，被传递至该加热腔室的内部，用以激发该加热腔室的多重纵向偶模态。
7.如权利要求2所述的多重模态微波加热装置，其中所述多个横向矩形波导分别以等功率的形式，并且彼此相向且对称地连接于该加热腔室，使具有相反的电场相位的所述微波，被传递至该加热腔室的内部，用以激发该加热腔室的多重横向奇模态。
8.如权利要求2所述的多重模态微波加热装置，其中所述多个横向矩形波导分别以等功率的形式，并且彼此相向且对称地连接于该加热腔室，使具有相同的电场相位的所述微波，被传递至该加热腔室的内部，用以激发该加热腔室的多重横向偶模态。
9.如权利要求2所述的多重模态微波加热装置，其中所述多个纵向矩形波导以彼此间隔一固定角度连接于该加热腔室与相应的所述微波发射机之间，用以激发该加热腔室的多重横向偶模态，其中彼此相邻的波导的长度差为波导波长的二分之一再除以所述纵向矩形波导个数。
10.如权利要求2所述的多重模态微波加热装置，其中所述多个横向矩形波导以彼此间隔一固定角度连接于该加热腔室与相应的微波发射机之间，用以激发该加热腔室的多重纵向偶模态，其中彼此相邻的波导的长度差为波导波长的二分之一再除以所述横向矩形波导个数。
11.如权利要求2所述的多重模态微波加热装置，其中所述多个半波整流电源的个数相同于该多个微波发射机的个数。
12.如权利要求11所述的多重模态微波加热装置，其中所述多个半波整流电源使用工业用三相电源的三个接点R、S、T以△接电源的形式，分别形成R-S、S-T、T-R、S-R、T-S、R-T六相电力，并提供该十二个半波整流电源中的其中六个所需的电力。
13.如权利要求11所述的多重模态微波加热装置，其中所述多个半波整流电源使用该工业用三相电源的三个接点R、S、T以Y接电源的形式共接于一C接点，以分别形成为R-C、S-C、T-C、C-R、C-S、C-T六相电力，并提供该十二个半波整流电源的其中另外六个所需的电力。
14.如权利要求11所述的多重模态微波加热装置，其中所述多个半波整流电源使用该工业用三相电源的三个接点R、S、T以△接电源并联Y接电源的形式，分别形成R-S、R-C、S-T、S-C、T-C、T-R、C-R、S-R、C-S、T-S、R-T、C-T十二相电力，提供其中十二个所述半波整流电源所需的电力。
15.如权利要求1所述的多重模态微波加热装置，其中该多重模态微波加热装置更包括一输送带，以成为一卷轴对卷轴的连续式微波加热装置。
16.如权利要求1所述的多重模态微波加热装置，其中所述多个半波整流电源的输出功率为独立调整的。
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