TWI689226B - 微波加熱裝置 - Google Patents

Abstract

一種微波加熱裝置。此微波加熱裝置主要包含導波管、金屬板、磁控管、產熱板、隔熱件以及調節件。導波管具有導波空間。導波管之側壁具有開口連通導波空間。金屬板覆蓋於開口。磁控管配置以產生微波，其中磁控管的輸出端伸入至導波空間中。產熱板設置在導波空間並接觸金屬板。產熱板配置以吸收微波。隔熱件包覆產熱板。調節件設置在導波空間中，且位於產熱板之下方。

Description

微波加熱裝置

本發明是有關於一種微波加熱裝置，且特別是有關於一種可用於半導體真空製程設備之微波加熱裝置。

目前在半導體製程中使用的加熱裝置多採用電阻式加熱裝置。由於電阻式加熱裝置的加熱線圈是包覆於加熱本體中，故電阻式加熱裝置本身製造方式較困難，且易受到製造工法的限制而產生缺陷，進而影響其使用壽命。另一方面，電阻式加熱裝置升溫速率較慢，且耗能問題嚴重，不符合使用效益。

因此，本發明之一目的是在提供一種微波加熱裝置，其具有結構簡單、操作簡易以及節能之優點。

根據本發明之上述目的，提出一種微波加熱裝置。此微波加熱裝置主要包含導波管、金屬板、磁控管、產熱板、隔熱件以及調節件。導波管具有導波空間，其中導波管之側壁具有開口連通導波空間。金屬板覆蓋於開口，以封閉導波空間。磁控管配置以產生微波，其中磁控管的輸出端 伸入至導波空間中。產熱板設置在導波空間並接觸金屬板。其中，產熱板配置以吸收微波。隔熱件包覆產熱板。調節件設置在導波空間中，且位於產熱板之下方。

依據本發明之一實施例，上述之微波加熱裝置更包含微波隔離器。其中，磁控管與微波隔離器分別位於導波管之相對二側。

依據本發明之一實施例，上述之導波管為WR340導波管，磁控管的微波頻率為2.45GHz。

依據本發明之一實施例，上述之導波管為WR430導波管，磁控管的微波頻率為915MHz。

依據本發明之一實施例，上述之金屬板為鋁板、鐵板或不銹鋼板。

依據本發明之一實施例，上述之產熱板為碳化矽板。

依據本發明之一實施例，上述之隔熱件為塑膠隔熱件或陶瓷隔熱件。

依據本發明之一實施例，上述之調節件為梯形結構。其中，梯形結構具有頂面以及至少二斜面連接頂面，且頂面位於產熱板之正下方。

依據本發明之一實施例，上述之金屬板具有相對之內表面以及外表面，其中內表面是朝向導波空間且與產熱板接觸，外表面是朝向導波管之外側。微波加熱裝置更包含真空腔體，罩設於金屬板之外表面。

依據本發明之一實施例，上述之微波加熱裝置 更包含溫度感測器。溫度感測器設置在真空腔體中。

由上述可知，本發明之微波加熱裝置具有調節件的設計，在磁控管功率不變的條件下，透過更換不同高度的調整件或透過改變調節件的高度，均可達到調整微波加熱溫度之目的。因此，本發明之微波加熱裝置具有操作便利以及節約能源之優點。另一方面，本發明之微波加熱裝置的均溫效果以及升溫速率均比一般電阻加熱裝置的結構佳，且整體結構也較電阻加熱裝置簡易，耗能也較低。此外，本發明之微波加熱裝置提供單模微波形式較易控制，且可適用真空環境。

100‧‧‧微波加熱裝置

110‧‧‧導波管

111‧‧‧導波空間

112‧‧‧開口

120‧‧‧金屬板

121‧‧‧上表面

122‧‧‧下表面

130‧‧‧磁控管

131‧‧‧輸出端

140‧‧‧產熱板

150‧‧‧隔熱件

160‧‧‧調節件

161‧‧‧頂面

162‧‧‧斜面

170‧‧‧微波隔離器

180‧‧‧真空腔體

181‧‧‧溫度感測器

A1‧‧‧距離

A2‧‧‧寬度

W‧‧‧待加熱物

為了更完整了解實施例及其優點，現參照結合所附圖式所做之下列描述，其中：〔圖1〕係繪示依照本發明之一實施方式之一種微波加熱裝置的裝置示意圖；〔圖2〕係繪示依照本發明之一實施方式之一種微波加熱裝置的剖面示意圖；以及〔圖3A〕至〔圖3C〕係分別繪示依照本發明之一實施方式之一種微波加熱裝置不裝設調整件、裝設第一高度調整件、以及裝設第二高度調整件之示意圖。

請同時參照圖1及圖2，其係分別繪示依照本發明之一實施方式之一種微波加熱裝置的裝置示意圖以及剖面示意圖。本實施方式之微波加熱裝置100主要包含導波管110、金屬板120、磁控管130、產熱板140、隔熱件150、調節件160、微波隔離器170以及真空腔體180。

請繼續參照圖1及圖2，在本實施例中，導波管110為方形管體，且具有導波空間111。其中，導波管110之側壁具有開口112連通導波空間111。金屬板120覆蓋於開口112，以封閉導波空間111。在本實施例中，金屬板120是嵌設於開口112中，且金屬板120主要是用來導熱，並提供均勻的熱源給待加熱物W。其中，金屬板120具有相對之上表面121以及下表面122，上表面121是朝向導波管110外側的表面，下表面122是朝向導波空間111之表面，且上表面121是定義為與待加熱物W接觸之表面。在一些例子中，金屬板120可為鋁板、鐵板或不銹鋼板。在本實施例中，真空腔體180是罩設金屬板120之上表面121，且真空腔體180內部為真空環境，待加熱物W是設置在此真空環境中且位於金屬板120上。在一些特定實施例中，導波空間111亦可為真空環境。

如圖1及圖2所示，磁控管130設置在導波管110的一端，且磁控管130是配置以產生微波。磁控管130的輸出端131伸入至導波空間111中。產熱板140設置在導波空間111中，並接觸金屬板120的下表面122。其中，產熱板140是由微波吸收材(例如碳化矽)所製成，產熱板140主要是配 置以吸收微波。藉此，設置在導波管110一端的磁控管130所產生的微波可從其輸出端131發出，並傳遞至導波管110的另一端，且在磁控管130產生微波的過程中，產熱板140可吸收微波而升溫，而使金屬板120整體均勻發熱，進而加熱放置在金屬板120上的待加熱物W。

在一特定實施例中，導波管110為WR340導波管，磁控管130的微波頻率為2.45GHz。在其他實施例中，導波管110為WR430導波管，磁控管130的微波頻率為915MHz。藉此，微波能夠在導波管110中形成TE₁₀單模態形式。本實施方式之微波加熱裝置主要是用來加熱1吋以下(例如0.5吋)的微型半導體，故本實施方式之微波加熱裝置100的尺寸是小於一般微波加熱裝置的尺寸，故僅需要使用單模態形式的微波即可達到良好、且易控制的加熱效果。

請繼續參照圖1及圖2，隔熱件150位於導波空間111中，且隔熱件150是包覆產熱板140不與金屬板120接觸的部分。在本實施例中，隔熱件150可為塑膠隔熱件或陶瓷隔熱件。隔熱件150主要可讓微波穿透，但其本身不會受微波影響，故可確保產熱板140所產生的熱能能夠完全地傳遞至金屬板120中。因此，隔熱件150具有限制熱傳導方向的功能。

請再次參照圖1及圖2，調節件160設置在導波空間111中，且位於產熱板140之下方。調節件160主要是用來縮小導波空間111之寬度，以提升微波能量密度。在本實施例中，調節件160為梯形結構，其具有頂面161以及連 接頂面161的至少二斜面162。其中，調節件160的頂面161位於產熱板140的正下方。也就是說，調節件160最高的部分是位於產熱板140的正下方，而可使調節件160的頂面161與產熱板140之間的距離A1小於導波空間111的寬度A2。藉此，磁控管130產生的微波從調節件160的斜面162傳遞至調節件160的頂面161時，可因空間的縮小而被壓縮，進而使微波能量集中於產熱板140，以提升待加熱物W的溫度。在一些例子中，調節件160的材料可為鋁、銅或不銹鋼等金屬反射材。

另請參照圖3A至圖3C，其係分別繪示依照本發明之一實施方式之一種微波加熱裝置不裝設調整件、裝設第一高度調整件、以及裝設第二高度調整件之示意圖。在相同的微波功率下，當微波加熱裝置不設置調節件時(如圖3A所示)，金屬板120的最高溫度為126.43℃、最低溫度為119.47℃以及表面均溫性為97.1%；當微波加熱裝置設置第一調整件160a時(如圖3B所示)，金屬板120的最高溫度為154.72℃、最低溫度為146.35℃以及表面均溫性為97.2%；當微波加熱裝置設置第二調整件160b時(如圖3C所示)，金屬板120的最高溫度為203.99℃、最低溫度為189.10℃以及表面均溫性為96.2%。這表示，當調整件的高度越高而使調整件的頂面與金屬板的距離越小時，金屬板120的溫度越高，這表示微波經過該位置時，能量因被壓縮而使密度變高。也就是說，在相同的微波功率條件下，具有較高高度的調整件可使得金屬板120升溫的幅度較多。藉 此，可透過更換不同高度調整件的方式，來達到調整金屬板120溫度的目的。

請再次參照圖1及圖2，微波隔離器170與磁控管130是分別設置在導波管110的相對二端。也就是說，產熱板140是設置在磁控管130與微波隔離器170之間。因此，磁控管130產生微波將順著導波管110而傳至產熱板140後，再傳遞至微波隔離器170。微波隔離器170的功能主要是用來吸收多餘微波，使微波不會反彈而往磁控管130的方向傳遞，進而可避免微波品質受到影響。

在一些實施例中，真空腔體180內可另外設置溫度感測器181。溫度感測器181可用來偵測微波加熱的實際溫度，以作為回授控制之參考。另一方面，使用者亦可參考偵測溫度來透過調整磁控管130功率，或是替換不同高度的調節件來達到控制微波溫度之目的。

本發明之微波加熱裝置具有調節件的設計，在磁控管功率不變的條件下，透過更換不同高度的調整件或透過改變調節件的高度，均可達到調整微波加熱溫度之目的。因此，本發明之微波加熱裝置具有操作便利以及節約能源之優點。

另一方面，本發明之微波加熱裝置的均溫效果以及升溫速率均比一般電阻加熱裝置的結構佳，且整體結構也較電阻加熱裝置簡易，耗能也較低。此外，本發明之微波加熱裝置提供單模微波形式較易控制，且可適用真空環境。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧微波加熱裝置

110‧‧‧導波管

111‧‧‧導波空間

120‧‧‧金屬板

121‧‧‧上表面

122‧‧‧下表面

130‧‧‧磁控管

131‧‧‧輸出端

140‧‧‧產熱板

150‧‧‧隔熱件

160‧‧‧調節件

161‧‧‧頂面

162‧‧‧斜面

170‧‧‧微波隔離器

180‧‧‧真空腔體

181‧‧‧溫度感測器

A1‧‧‧距離

A2‧‧‧寬度

W‧‧‧待加熱物

Claims (9)

1. 一種微波加熱裝置，包含：一導波管，具有一導波空間，其中該導波管之側壁具有一開口連通該導波空間；一金屬板，覆蓋於該開口，以封閉該導波空間；一磁控管，配置以產生微波，其中該磁控管的一輸出端伸入至該導波空間中；一產熱板，設置在該導波空間並接觸該金屬板，其中該產熱板配置以吸收微波；一隔熱件，包覆該產熱板；以及一調節件，設置在該導波空間中，且位於該產熱板之下方，其中該調節件為一梯形結構，其中該梯形結構具有一頂面以及至少二斜面連接該頂面，且該頂面位於該產熱板之正下方。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微波加熱裝置，更包含一微波隔離器，其中該磁控管與該微波隔離器分別位於該導波管之相對二側。
3. 如申請專利範圍第1項所述之微波加熱裝置，其中該導波管為一WR340導波管，該磁控管的微波頻率為2.45GHz。
4. 如申請專利範圍第1項所述之微波加熱裝 置，其中該導波管為一WR430導波管，該磁控管的微波頻率為915MHz。
5. 如申請專利範圍第1項所述之微波加熱裝置，其中該金屬板為一鋁板、一鐵板或一不銹鋼板。
6. 如申請專利範圍第1項所述之微波加熱裝置，其中該產熱板為一碳化矽板。
7. 如申請專利範圍第1項所述之微波加熱裝置，其中該隔熱件為一塑膠隔熱件或一陶瓷隔熱件。
8. 如申請專利範圍第1項所述之微波加熱裝置，其中該金屬板具有相對之一內表面以及一外表面，其中該內表面是朝向該導波空間且與該產熱板接觸，該外表面是朝向該導波管之外側；以及該微波加熱裝置更包含一真空腔體，罩設於該金屬板之該外表面。
9. 如申請專利範圍第8項所述之微波加熱裝置，更包含一溫度感測器，設置在該真空腔體中。

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