CN109000813A - 一种扩散炉用晶片测温热电偶 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扩散炉用晶片测温热电偶,包括晶片,晶片的表面涂覆有耐高温的陶瓷胶,晶片上设有发散性分布的测温点,每个测温点上设有填埋孔,填埋孔内填充有正负极的热电偶线焊接头,热电偶线从晶片上填埋孔内引出,粘贴在由两条聚酰亚胺胶带组成的聚酰亚胺结构后并穿出与端子或插座连接,再与显示仪或调节设备使用。本发明通过在晶片的每个测温点上打孔,将正负极的热电偶线填满在孔内,使测量温度的热电偶焊接点更深入晶片内部,测量到的温度数据更精确,且不是简单的粘贴在晶片测温点的表面,所以在炉内高温的情况下,与现有技术相比不易脱落,节省了生产周期和人工成本,提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种测温热电偶,具体涉及一种扩散炉用晶片测温热电偶,属于测温元件的技术领域。
背景技术
在工业生产过程中,温度是需要测量和控制的重要参数之一。在温度测量中,热电偶的应用极为广泛,热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而极不相同,但是它们的基本结构却大致相同,通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成,通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。
热电偶具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。另外,由于热电偶是一种有源传感器,测量时不需外加电源,使用十分方便,所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。
目前,在半导体领域生产的晶片上,制作扩散炉用晶片测温热电偶(以下简称热电偶)工艺的步骤是:1、根据热电偶图纸上测温点的数量和位置分布,在晶片表面做好标记点;2、将正负极偶丝焊接;3、将焊接好的各焊点压扁并放在晶片表面对应的位置上,用耐高温陶瓷胶将焊点固定在晶片表面;4、陶瓷胶自然风干后,将连好测温线的晶片放入烘干炉内进行低温烘干;5、烘干后,将连好测温线的晶片取出,将绝缘套管分别套在热电偶测温线的正负极进行绝缘;7、组装插头等其他部件,完成制作;8、将晶片测温热电偶成品放入测试炉内进行温度测试;9、测试合格后,进行包装。用以上方法来测量扩散炉腔体内温度的均匀性,晶片测温热电偶上分布的测温点越多,检测到的数据也就越多。
通常情况下,由于正负极的热电偶线是通过耐高温的陶瓷胶粘贴在晶片上,且炉内的温度会根据生产工艺的要求进行高温或低温处理,所以可能会造成粘贴在晶片上的陶瓷胶由于高温烘烤而脱落,这不但会浪费检测时间,导致工期延长,还会浪费人力进行晶片上测温点的修复,最后导致产品成本和人工费用增加。
另外,每个晶片上的测温点都需要连接两条正负极的热电偶线,虽然分布点越多,测量扩散炉腔体内温度均匀性越精确,但由于晶片分布点上的热电偶线繁多,且此种热电偶线极其细微,每条热电偶线直径为0.127mm,所以直接从扩散炉腔体内引出,工人在操作时,稍有不慎就会导致晶片上连接的热电偶线扯断,断裂的测温点无法测量温度,必须暂停生产后,进行局部筛查和维修,由于目前的工艺都会将晶片上的热电偶线汇总穿过热缩管,随后用热风枪加热,受热后的热缩管包裹在热电偶线外部,所以在维修过程必须将受热后的热缩管拆开,整理出断裂的热电偶线,维修过程十分繁琐,且由于晶片上的热电偶线过多,在脱落后线和线之间会紊乱,导致筛查时间延长,增加人工成本和工期。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以从晶片的测温点上更高效、更精确的检测扩散炉腔体内温度的均匀性,且热电偶焊点不易脱落,热电偶线不易断裂的扩散用晶片测温热电偶。
为了达到上述技术目的,本发明的技术方案是提供了一种扩散炉用晶片测温热电偶,包括晶片,所述晶片上设有测温点,所述每个测温点上设有填埋孔,所述每个填埋孔内的测温点上设有正负极的热电偶线焊接头,并用耐高温陶瓷胶填充固定,使热电偶焊点与晶片更贴近,接触面更大,提高了测温精度,同时增加了牢固性;所述正负极的热电偶线从晶片上的填埋孔中引出,所述引出的正负极的热电偶线外套有绝缘套管,并穿过聚酰亚胺结构与端子或插座连接。
优选地,所述晶片上的测温点至少有5个,所述填埋孔的深度为0.5mm~0.2mm。
优选地,所述晶片上的测温点为发散性分布。
优选地,所述聚酰亚胺结构与端子连接之间设有第一聚合管套,用于包裹从聚酰亚胺结构穿出的套有绝缘管套的热电偶线。
优选地,所述聚酰胺结构至少设有两组。
优选地,所述聚酰亚胺结构为两条聚酰亚胺胶带互相粘合的结构,所述晶片填埋孔内引出的热电偶线粘贴在两条聚酰亚胺胶带上,并穿过两条聚酰亚胺胶带,与端子或插座连接。
优选地,所述热电偶线与聚酰亚胺结构之间设有耐高温的第二聚合管套,所述热电偶线穿过第二聚合管套粘贴在聚酰亚胺结构上。
优选地,所述第二聚合管套入口方向的晶片边缘上设有用于汇集热电偶线并固定的耐高温的金属丝线。
优选地,所述正负极的热电偶线外包裹的绝缘套管分多段包裹在热电偶线外,使热电偶线更易弯曲,可以自由的在晶片上选择穿过就近第二聚合管套。
优选地,所述第一聚合管套和第二聚合管套为热缩管材质,当热缩管材质的聚合管套包裹在套有绝缘套管的热电偶线外时,随后用热风枪加热热缩管材质,受热后的热缩管材质紧固的包裹在热电偶线外部,以防止热电偶线的移动。
本发明通过在晶片的每个测温点上钻孔,并将焊接好的正负极的热电偶线焊接点埋入孔内,并用耐高温陶瓷胶填充并粘贴在孔内,可以使热电偶焊接点与晶片更贴近,接触面更大,测量得到的温度数据更精确;而且由于热电偶线焊接点是通过耐高温陶瓷胶填充粘贴在晶片各检测孔内,而不是简单的用耐高温陶瓷胶粘贴在晶片测温点的表面,所以在炉内高温的情况下,与现有技术相比不易脱落;本发明操作简单,在更高效和更精确检测分布点温度的情况下,还能保证不易脱落,节省了生产周期和人工成本,提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明提供的一种扩散炉用晶片测温热电偶中晶片测温点分布示意图;
图2为本发明提供的一种扩散炉用晶片测温热电偶中单个挖孔填埋焊点的示意图;
图3为图2中单个挖孔填埋焊点的剖视放大示意图;
图4为本发明提供的一种扩散炉用晶片测温热电偶的实施例1示意图;
图5为本发明提供的一种扩散炉用晶片测温热电偶的实施例2示意图;
图6为本发明提供的一种扩散炉用晶片测温热电偶实施例2中耐高温金属丝线的示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂,兹以优选实施例,并配合附图作详细说明如下。
实施例1
如图1至图3所示,为本发明提供的一种扩散炉用晶片测温热电偶,包括晶片1,所述晶片1上设有发散性分布的测温点9,通常情况下是如图1所示分散发布的17-19个测温点9,本发明的技术特征是在每个测温点9上钻有填埋孔13,所述每个填埋孔13内的测温点9上设有正负极的热电偶线焊接头10,并用耐高温陶瓷胶11填充固定,使热电偶线2更贴近晶片内部的测温点,测量得到的温度数据更精确;提高了测温精度,同时增加了牢固性;所述正负极的热电偶线2从晶片1上的填埋孔13内引出,引出的正负极的热电偶线2外套有绝缘套管12,粘贴在由两条聚酰亚胺胶带组成的聚酰亚胺结构3后并穿出与端子7或插座连接,再与显示仪或调节设备使用。
所述包裹在热电偶线2外的绝缘套管12根据炉内温度不同,可以选用石英或者玻璃纤维或陶瓷纤维等。进一步,绝缘套管12分多段包裹在热电偶线2外,使热电偶线2更易弯曲。
一般情况下,正负极的热电偶线2焊接点的球形直径为0.19mm左右,根据此焊球的直径,经过多次实验,确定最合适的钻孔直径和钻孔深度,再结合根据晶片的大小和厚薄,设定磨头直径分别为0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm,设定孔深为0.5mm~0.2mm。
实际操作中,可以根据实际晶片的大小和厚薄,选择上述不同的磨头直径进行钻孔:孔的直径越小,深度越浅,晶片越不容易碎裂;孔的直径越大深度越深,耐高温陶瓷胶填充的越多越充分,所以焊点固定的越牢固,焊点越不容易脱落。综合考虑以上两方面的因素,最终确定一个合适的孔的研磨直径及深度。
如图4所示,由于从晶片的温度检测孔内引出的正负极的热电偶线直径仅0.127cm,十分微细,且在晶片1上分布的测温点9繁多,为了方便检修,进一步将聚酰胺结构3设置为两组,所述包裹多段绝缘套管12正负极的热电偶线2从晶片1上的填埋孔13引出后,通过就近的聚酰亚胺结构3与端子7或插座连接。所述聚酰亚胺结构3与端子7连接之间设有第一聚合管套5,用于包裹从聚酰亚胺结构3穿出的包裹多段的绝缘套管12的热电偶线2。
实施例2
如图5所示,为本发明提供的一种扩散炉用晶片测温热电偶的实施例2示意图,由于从晶片1的填埋孔13内引出的正负极的热电偶线2直径仅0.027CM,十分微细,且在晶片1上分布的测温点9繁多,要从高温的炉内直接引出到炉外,再粘贴并穿过聚酰亚胺结构3,所以车间的工人操作时,稍有不慎就会扯断热电偶线2,所以进一步在聚酰亚胺结构3前增加了一段能聚合炉内分散分布的热电偶线2的耐高温的第二聚合管套6,所述正负极的热电偶线2穿过第二聚合管套6后从炉内引出粘贴在聚酰亚胺胶带上,由于热电偶2上包裹了多段的绝缘套管12,所以热电偶2更易弯曲,可以选择穿过就近的第二聚合管套6,其中第二聚合管套6和聚酰亚胺结构3的长度可以根据实际操作中的扩散炉的尺寸来确定。
进一步,如图6所示,为了使晶片1测温点9上的填埋孔13内的热电偶线不随意移动,在靠近热电偶线2穿入第二聚合管套6入口的晶片1边缘上,设有用于汇集热电偶线2并固定的耐高温的金属丝线8,所述金属丝线8穿过晶片1上孔后,将晶片1上填埋孔13内引出的热电偶线2就近汇集并固定后穿入第二聚合管套6的入口,再由第二聚合管套6出口引出分别粘贴在聚酰亚胺结构3上,再由第一聚合管套5将两组聚酰亚胺结构3内引出的热电偶线2汇合后与端子7或插座相连,与其他显示仪或设备配套使用,以测量扩散炉腔体内温度的均匀性。所述金属丝线8、第二聚合管套6和聚酰亚胺结构3数量相同。
实施例1和实施例2所述的第一聚合管套5和第二聚合管套6可以采用热缩管或者特氟龙管套,当包裹绝缘套管12的热电偶线2穿过热缩管材质的聚合管套,再用热风枪加热热缩管材质,受热后的热缩管材质紧固的包裹在套有绝缘套管12的热电偶线2的外部,防止热电偶线2的移动。
本发明通过在晶片的每个测温点上钻孔,并将焊接好的正负极的热电偶线焊接点埋入孔内,并用耐高温陶瓷胶填充并粘贴在孔内,可以使热电偶焊接点与晶片更贴近,接触面更大,测量得到的温度数据更精确;而且由于热电偶线焊接点是通过耐高温陶瓷胶填充粘贴在晶片各检测孔内,而不是简单的用耐高温陶瓷胶粘贴在晶片测温点的表面,所以在炉内高温的情况下,与现有技术相比不易脱落;本发明操作简单,在更高效和更精确检测分布点温度的情况下,还能保证不易脱落,节省了生产周期和人工成本,提高了生产效率。
Claims (10)
1.一种扩散炉用晶片测温热电偶,包括晶片(1),所述晶片(1)上设有测温点(9),其特征在于,所述每个测温点(9)上设有填埋孔(13),所述每个填埋孔(13)内的测温点(9)上设有正负极的热电偶线焊接头(10),并用耐高温陶瓷胶(11)填充固定,使热电偶线(2)更贴近晶片(1)内部的测温点(9),提高了测温精度,同时增加了牢固性;所述正负极的热电偶线(2)从晶片(1)上的填埋孔(13)中引出,所述引出的正负极的热电偶线(2)外套有绝缘套管(12),并穿过聚酰亚胺结构(3)与端子(7)或插座连接。
2.根据权利要求1所述的一种扩散炉用晶片测温热电偶,其特征在于,所述晶片(1)上的测温点至少有5个,所述填埋孔(13)的深度为0.5mm~0.2mm。
3.根据权利要求2所述的一种扩散炉用晶片测温热电偶,其特征在于,所述晶片(1)上的测温点为发散性分布。
4.根据权利要求3所述的一种扩散炉用晶片测温热电偶,其特征在于,所述聚酰亚胺结构(3)与端子(7)连接之间设有第一聚合管套(5),用于包裹从聚酰亚胺结构(3)穿出的套有绝缘管套(12)的热电偶线(2)。
5.根据权利要求1所述的一种扩散炉用晶片测温热电偶,其特征在于,所述聚酰胺结构(3)至少设有两组。
6.根据权利要求5所述的一种扩散炉用晶片测温热电偶,其特征在于,所述聚酰亚胺结构(3)为两条聚酰亚胺胶带互相粘合的结构,所述晶片(1)填埋孔(13)内引出的热电偶线(2)粘贴在两条聚酰亚胺胶带上,并穿过两条聚酰亚胺胶带,与端子(7)或插座连接。
7.根据权利要求6所述的一种扩散炉用晶片测温热电偶,其特征在于,所述热电偶线(2)与聚酰亚胺结构(3)之间设有耐高温的第二聚合管套(6),所述热电偶线(2)穿过第二聚合管套(6)粘贴在聚酰亚胺结构(3)上。
8.根据权利要求7所述的一种扩散炉用晶片测温热电偶,其特征在于,所述第二聚合管套(6)入口方向的晶片(1)边缘上设有用于汇集热电偶线(2)并固定的耐高温的金属丝线(8)。
9.根据权利要求8所述的一种扩散炉用晶片测温热电偶,其特征在于,所述正负极的热电偶线(2)外包裹的绝缘套管(12)分多段包裹在热电偶线(2)外,使热电偶线(2)更易弯曲,可以自由的在晶片(1)上选择穿过就近第二聚合管套(6)。
10.根据权利要求9所述的一种扩散炉用晶片测温热电偶,其特征在于,所述第一聚合管套(5)和第二聚合管套(6)为热缩管材质,当热缩管材质的聚合管套包裹在套有绝缘套管(12)的热电偶线(2)外时,随后用热风枪加热热缩管材质,受热后的热缩管材质紧固的包裹在热电偶线(2)外部,以防止热电偶线(2)的移动。
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