專利名稱：熱電偶裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種溫度測量裝置，且特別是涉及一種用以測量爐管溫度的熱電偶裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今的半導(dǎo)體工藝中，已廣泛地采用離子注入法來進行摻雜物的預(yù)置。離子注入法的優(yōu)點是可以準確的控制摻雜物在主材料內(nèi)的摻雜含量(Doping Content)及摻雜物分布(Dopant Distribution)。不過當摻雜物以離子注入法摻入主材料里后，我們還是需要以爐管的高溫回火，來把被離子束撞擊所破壞的芯片的表面結(jié)構(gòu)加以修復(fù)，而此步驟還會把已經(jīng)通過離子注入法摻入的雜質(zhì)更往硅底材內(nèi)趨入一點。
爐管基本上是由一只經(jīng)高溫回火(Annealed)后的石英爐管(QuartzTube)、一組五區(qū)加熱裝置(5-Zone Heating Element)，以及用以測量爐管溫度的熱電偶(Thermocouples，Tc)所組合而成。而熱電偶還可以分為針型熱電偶(Spike Tc)及溫度分布熱電偶(Profiling Tc)兩種，前者是置于石英爐管的外圍，用以測量爐管的管壁溫度，后者則是放在一根經(jīng)由回火所制成的石英管內(nèi)，而伸入爐管內(nèi)放置，用以測量爐管的管內(nèi)溫度。
圖1所繪示為傳統(tǒng)垂直式熱爐管的構(gòu)造圖。請參照圖1，此熱爐管100包括石英爐管110、五區(qū)加熱裝置120、針型熱電偶130，以及溫度分布熱電偶140。其中，針型熱電偶130共有五個，分別置放于石英爐管110上五個不同的位置，而用以測量石英爐管110的管壁溫度。此外，溫度分布熱電偶140亦有五個，分別置放于石英爐管110內(nèi)五個不同的位置，而用以測量石英爐管110的管內(nèi)溫度。值得一提的是，這五個溫度分布熱電偶130并不是固定的，因此在測量爐管溫度時，可以通過調(diào)整這五個溫度分布熱電偶130的位置，來獲得管內(nèi)溫度分布的情形。
熱電偶測量溫度的原理為將不同材料的導(dǎo)體A、B連接成閉合回路，其接觸點的一端稱為測量端，另一端則稱為參考端。若測量端與參考端所在的溫度t和tr不同，則在回路的導(dǎo)體A、B之間就會產(chǎn)生一個熱電勢EAB(t，tr)，此種現(xiàn)象即稱為熱電效應(yīng)。EAB的大小隨導(dǎo)體A、B的材料及兩端的溫度t和tr而變，此種回路即為熱電偶的原型。
在實際的應(yīng)用中，導(dǎo)體A、B的一端將被焊接在一起以作為熱電偶的測量端，并放置到被測溫度t處，而參考端則被分開，并使用導(dǎo)線連接至顯示儀表，而參考端接點的溫度tr將保持恒定，因此顯示儀表所測得的電勢EAB只會隨著被測溫度t處而變化。此外，在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般會裝在一個保護套管內(nèi)，以降低損壞及受污染的機會。
圖2所繪示為傳統(tǒng)熱電偶裝置的結(jié)構(gòu)圖。請參照圖2，熱電偶裝置200的熱電偶210放置于一根經(jīng)由回火所制成的保護套管220內(nèi)，而此保護套管220則是通過嵌入一個石英管壁230內(nèi)而固定。其中，保護套管220的彎角處由于是采用彎曲的管壁設(shè)計，導(dǎo)致彎角處的保護套管220的管壁厚度較薄(如切面AA’的放大圖140所示)，因此容易因為無法承受熱電偶裝置200本身的重量所形成的剪應(yīng)力而造成斷裂，且由于保護套管220直接嵌入石英管壁230內(nèi)，而可能因為安裝的手法不同，使得保護套管220承受了彎曲(Bend)的應(yīng)力而造成斷裂。若保護套管220在工藝期間無預(yù)警斷裂時，則會造成機器真空側(cè)漏，影響產(chǎn)品成品率，此時機器必須立即停止并進行保養(yǎng)維修，也因而耗費大量的維修及保養(yǎng)成本。
實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的目的就是在提供一種熱電偶裝置，通過強化熱電偶的保護套管的轉(zhuǎn)彎處，而能夠增加保護套管所能承受的剪應(yīng)力，從而避免保護套管斷裂，達到保護機器的目的。
本實用新型提出一種熱電偶裝置，包括一個熱電偶及一個保護套管。其中，熱電偶適于測量爐管的溫度，而保護套管則適于包覆此熱電偶，此保護套管的彎角處采用直角設(shè)計，而能夠增加彎角處的保護套管所能承受的剪應(yīng)力。
依照本實用新型的優(yōu)選實施例所述熱電偶裝置，還包括一個固定座，配置于保護套管上，適于固定保護套管，而使保護套管與石英管壁之間保持固定距離，避免保護套管因彎曲應(yīng)力導(dǎo)致斷裂。
依照本實用新型的優(yōu)選實施例所述熱電偶裝置，上述的固定座為石英材料。
依照本實用新型的優(yōu)選實施例所述熱電偶裝置，其中保護套管內(nèi)還包括多個熱電偶，適于測量爐管不同位置的溫度。
依照本實用新型的優(yōu)選實施例所述熱電偶裝置，上述的熱電偶包括針型熱電偶及溫度分布熱電偶其中之一。
依照本實用新型的優(yōu)選實施例所述熱電偶裝置，上述的針型熱電偶用以測定爐管的管壁溫度。
依照本實用新型的優(yōu)選實施例所述熱電偶裝置，上述的溫度分布熱電偶放置于爐管內(nèi)部，適于測定爐管的管內(nèi)溫度。
依照本實用新型的優(yōu)選實施例所述熱電偶裝置，上述的保護套管為石英材料。
本實用新型因在保護套管的轉(zhuǎn)彎處采用直角設(shè)計，并且設(shè)置保護套管的固定座，因此可以增加保護套管所能承受的剪應(yīng)力，從而避免保護套管斷裂，達到保護機器的目的。
為讓本實用新型的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下配合附圖以及優(yōu)選實施例，以更詳細地說明本實用新型。


圖1所繪示為傳統(tǒng)垂直式爐管的構(gòu)造圖。
圖2所繪示為傳統(tǒng)熱電偶裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是依照本實用新型優(yōu)選實施例所繪示的熱電偶裝置的構(gòu)造圖。簡單符號說明100熱爐管110石英爐管120五區(qū)加熱裝置130針型熱電偶140溫度分布熱電偶200、300熱電偶裝置210、310熱電偶220、320保護套管
230、360石英管壁240、340切面AA’的放大圖330熱電偶接頭350固定座具體實施方式
圖3是依照本實用新型優(yōu)選實施例所繪示的熱電偶裝置的構(gòu)造圖。請參照圖3，本實施例的熱電偶裝置300的熱電偶310放置于一根經(jīng)由回火所制成的保護套管320內(nèi)，而能夠伸入爐管(未繪示)內(nèi)測量溫度。其中，此保護套管320例如是采用石英材料，但不限制其范圍。
熱電偶310用以測量爐管的溫度，而保護套管320則包覆著上述的熱電偶310，而能夠保護熱電偶310不致?lián)p壞或遭受污染。其中，本實施例的熱電偶310共包含五條導(dǎo)線，因此可以通過導(dǎo)線在保護套管320內(nèi)的移動，同時測量爐管內(nèi)五個不同位置的溫度，并透過熱電偶接頭330連接至顯示儀表(未繪示)，從而獲得爐管內(nèi)的溫度分布情形。
本實用新型的保護套管320的彎角處采用直角設(shè)計(如圖3的切面AA’的放大圖340所示)，相較于現(xiàn)有的彎角設(shè)計(如圖2的切面AA’的放大圖140所示)，直角設(shè)計可以增加彎角處管壁的厚度，因此可以增加彎角處的保護套管所能承受的剪應(yīng)力，從而避免保護套管320斷裂。
此外，本實用新型還包括在保護套管320上增加一個固定座350，使得保護套管320能夠透過固定座350固定于爐管的石英管壁360上，且保護套管320與石英管壁360之間保持有一段安全距離(例如是5mm)，從而使保護套管320不致因為承受了彎曲的應(yīng)力而造成斷裂。其中，固定座350例如是采用石英材料，但不限制其范圍。
值得一提的是，上述實施例舉溫度分布熱電偶為例，并不限制其范圍，使用者當可視實際需要，在不脫離本實用新型的精神下，將此保護套管的設(shè)計應(yīng)用于針型熱電偶(適于測定爐管的管壁溫度)或其它種類的熱電偶上。
綜上所述，本實用新型的熱電偶裝置因在保護套管的轉(zhuǎn)彎處采用直角設(shè)計，并且在保護套管與石英管壁間設(shè)置固定座，因此可以有效減少保護套管斷裂的情形發(fā)生，除了降低保養(yǎng)及維修熱電偶的成本，且可避免因保護套管斷裂而損壞機器或產(chǎn)品，而達到保護機器的目的。
雖然本實用新型以優(yōu)選實施例揭露如上，然而其并非用以限定本實用新型，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，因此本實用新型的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求所界定者為準。
權(quán)利要求1.一種熱電偶裝置，其特征在于包括熱電偶，適于測量爐管的溫度；以及保護套管，適于包覆所述熱電偶，所述保護套管的彎角處采用直角設(shè)計，而增加所述彎角處的所述保護套管所能承受的剪應(yīng)力。
2.如權(quán)利要求1所述的熱電偶裝置，其特征在于還包括固定座，配置于所述保護套管上，適于固定所述保護套管，而使所述保護套管與石英管壁之間保持固定距離，避免所述保護套管因彎曲應(yīng)力而導(dǎo)致斷裂。
3.如權(quán)利要求2所述的熱電偶裝置，其特征在于所述固定座為石英材料。
4.如權(quán)利要求1所述的熱電偶裝置，其特征在于所述保護套管內(nèi)還包括多個熱電偶，適于測量所述爐管不同位置的溫度。
5.如權(quán)利要求1所述的熱電偶裝置，其特征在于所述熱電偶包括用以測定所述爐管的管壁溫度的針型熱電偶及溫度分布熱電偶其中之一。
6.如權(quán)利要求5所述的熱電偶裝置，其特征在于所述溫度分布熱電偶放置于所述爐管內(nèi)部，適于測定所述爐管的管內(nèi)溫度。
7.如權(quán)利要求1所述的熱電偶裝置，其特征在于所述保護套管為石英材料。
專利摘要本實用新型公開了一種熱電偶裝置。所述熱電偶裝置通過在熱電偶的保護套管的轉(zhuǎn)彎處采用直角設(shè)計，并且在保護套管與石英管壁間設(shè)置固定座，因此可以增加保護套管所能承受的剪應(yīng)力，而避免斷裂的情形發(fā)生，如此除了能夠降低保養(yǎng)及維修熱電偶的成本，且可避免因保護套管斷裂而損壞機器或產(chǎn)品，而達到保護機器的目的。
文檔編號G01K7/02GK2929678SQ20062011258
公開日2007年8月1日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月26日
發(fā)明者張健宏, 蔡毅彬, 蔡慶文 申請人:力晶半導(dǎo)體股份有限公司