控温和加热设备的制作方法

专利检索2022-05-10  196



1.本实用新型涉及一种控温和加热设备,特别是涉及一种用于药液的,包括非接触式测温单元的控温和加热设备。


背景技术:

2.在半导体晶片生产过程中,需要清洗晶片,期间需要将某些清洗药液保持在特定的温度范围中。为了保持所述药液的温度恒定,现有技术中常见的方法是使用控温和加热设备。所述控温和加热设备通常包括由特氟龙材料包裹的热电阻或热电偶、控温器、可控硅以及加热单元。在使用过程中,所述由特氟龙材料包裹的热电阻或热电偶作为测温单元直接浸于药液之中,即采用接触的方式测得药液的温度。然而,长期浸润的特氟龙材料会对药液产生一定的污染,进而造成产品良品率下降。
3.因此,需要开发一种采用非接触的方式测温的控温和加热设备。该设备的测温单元为非接触式,从而避免了对药液的污染,提高了良品率。


技术实现要素:

4.本实用新型的目的是提供一种控温和加热设备,以克服现有技术的问题。
5.为此,本实用新型提供一种控温和加热设备,包括:
6.液体容器,
7.加热单元,
8.加热单元控制器,
9.控温单元,
10.非接触式测温单元,
11.信号处理单元,以及
12.测温单元支架;
13.其中,所述加热单元设置在液体容器的下方;所述加热单元控制器在一端与加热单元连接,在另一端与控温单元连接;所述非接触式测温单元与测温单元支架可拆卸的连接;所述测温单元支架被配置成,使所述非接触式测温单元的测温面朝向液体容器内的液体,并且同时保持该测温面不与所述液体接触;所述信号处理单元在一端与非接触式测温单元连接,在另一端与控温单元连接。
14.应理解的是,本文中所述的“水平、竖直、上方、下方”是以图1所示的控温和加热设备的定向来进行划分的,即按照设备使用时的方位来定向。
15.所述控温和加热设备在工作之前,首先将待加热的药液注入至所述液体容器内,随后开启所述控温和加热设备。所述非接触式测温单元通过测温面来接收来自所述药液的热辐射信号。该信号随后由所述信号处理单元转换成能被所述控温器读取的电压信号。随后,所述控温器将获得的电压信号与其内部所设定的程序进行对比,并且基于该对比结果向加热单元控制器发出信号,所述加热单元控制器基于收到的信号控制加热单元的开闭或
调整加热单元的功率。整个系统呈闭环控制系统的形式,实现了药液的控温和加热。与现有技术相比,本实用新型所述的控温和加热设备采用了非接触式的测温方式,防止了药液污染,提高了良品率。
附图说明
16.现将参照附图详细地描述本实用新型的优点、特征,在附图中,各部件未必按比例绘制,其中:
17.图1示出了控温和加热设备100的一个实施方案的主视图,其中,将圆柱形容器101沿通过其中心轴线的水平平面剖开。
18.图2示出了图1所述的控温和加热设备100在工作状态下的主视图。
19.图3示出了控温和加热设备100的另一个实施方案的主视图,其中,将圆柱形容器101沿通过其中心轴线的水平平面剖开。
20.图4示出了图3所述的控温和加热设备100在工作状态下的主视图。
21.应理解,附图仅出于示例目的来绘制,不应视为是对本实用新型的限制。
具体实施方式
22.本实用新型的控温和加热设备包括:
23.液体容器,
24.加热单元,
25.加热单元控制器,
26.控温单元,
27.非接触式测温单元,
28.信号处理单元,以及
29.测温单元支架;
30.其中,所述加热单元设置在液体容器的下方;所述加热单元控制器在一端与加热单元连接,在另一端与控温单元连接;所述非接触式测温单元与测温单元支架可拆卸的连接;所述测温单元支架被配置成,使所述非接触式测温单元的测温面朝向液体容器内的液体,并且同时保持该测温面不与所述液体接触;所述信号处理单元在一端与非接触式测温单元连接,在另一端与控温单元连接。
31.在本实用新型中,“测温面朝向液体容器内的液体”应该做广义理解,即包括所述测温面直接朝向液体液面的情形,也包括测温面在容器的外侧,间隔容器侧壁朝向液体的情形。
32.本实用新型不仅适用于清洗半导体晶片的药液,也适用于任何其他液体。
33.根据本实用新型所述的控温和加热设备,优选地,所述液体容器集成有用于观察液面高度的油尺。
34.根据本实用新型所述的控温和加热设备,优选地,所述加热单元是电加热单元。因为,相较于其他形式的加热单元,电加热单元更加易于控制。
35.根据本实用新型所述的控温和加热设备,优选地,所述加热单元控制器是可控硅(晶闸管)。所述可控硅能够在接收到控制信号后控制电加热单元的开闭或功率。
36.根据本实用新型所述的控温和加热设备,优选地,所述液体容器是上方开口的圆柱形容器。
37.根据本实用新型所述的控温和加热设备,优选地,所述非接触式测温单元是红外温度传感器。所述信号处理单元用于将所述红外温度传感器测得的温度信号转化为电压信号。
38.根据本实用新型所述的控温和加热设备,优选地,所述测温单元支架是位于所述圆柱形容器外侧的可调节支架。所述可调节支架在水平方向和竖直方向上调节。使得所述红外温度传感器的测温面始终朝向圆柱形容器的侧表面,并且使所述测温面的最高点始终低于圆柱形容器所容纳的液体的液面,同时,还保证了红外温度传感器的测温面与圆柱形容器的测表面之间的距离恒定。更优选的,所述可调节支架包括:底座、竖直杆和传感器杆;其中,所述竖直杆在一端与底座连接,并且竖直的立于所述底座上,所述竖直杆和传感器杆在一端通过轴抱紧座可调节的连接,所述传感器杆在另一端通过轴抱紧座与所述红外温度传感器可拆卸的连接。
39.根据本实用新型所述的控温和加热设备,优选地,所述测温单元支架是加持于所述圆柱形容器的上方开口边缘上的可调节支架。所述可调节支架加持于所述圆柱形容器的上方开口边缘上的任意位置,并且所述可调节支架在水平方向和竖直方向上调节。使得红外温度传感器的测温面始终位于圆柱形容器内的液体的上方并且朝向该液体的液面,同时保证了测温面和液面之间的距离恒定。更优选地,所述可调节支架包括:夹持座、竖直杆、水平杆和传感器杆;其中,所述竖直杆在一端与夹持座连接,并且竖直的立于所述夹持座上,所述水平杆和竖直杆在一端通过轴抱紧座可调节的连接,所述水平杆在另一端通过轴抱紧座与所述传感器杆可调节的连接,所述红外温度传感器通过轴抱紧座与所述传感器杆可拆卸的连接;整个可调节支架呈框形。
40.所述控温和加热设备在工作之前,首先将待加热的药液注入至所述液体容器内,随后开启所述控温和加热设备。所述控温和加热设备的具体原理如下:所述非接触式测温单元通过测温面来接收来自所述药液的热辐射信号。该信号随后由所述信号处理单元转换成能被所述控温器读取的电压信号。随后,所述控温器将获得的电压信号与其内部所设定的程序进行对比,并且基于该对比结果向加热单元控制器发出信号,所述加热单元控制器基于收到的信号控制加热单元的开闭或调整加热单元的功率。整个系统呈闭环控制系统的形式,实现了药液的控温和加热。
41.应当理解的是,由于非接触式测温单元均是通过接受热辐射信号的方式测量温度的,而热辐射会随着距离的增大而衰减。所以在使用所述非接触式测温单元时,为了确保测量结果准确,应保证所述非接触式测温单元的测温面和辐射源(即药液)之间的距离恒定。然而,在最简单的情况下,所述测温单元支架是固定支架。在这种情况下,若药液的液位过低,则所述测温面和辐射源(即药液)之间的距离将超过合理值,进而影响测温结果。
42.为了克服上述技术问题,本实用新型提出了两个优选的实施方案。第一个优选的实施方案提出了如下的改进:首先,测温单元支架是位于圆柱形容器外侧的可调节支架。所述可调节支架在水平方向和竖直方向上调节。使得红外温度传感器的测温面始终朝向圆柱形容器的侧表面,并且所述测温面的最高点始终低于圆柱形容器所容纳的液体的液面。这样,便能保证红外温度传感器的测温面和辐射源(即药液)之间的距离恒定。
43.第二个优选的实施方案提出了如下的改进:首先,测温单元支架是加持于圆柱形容器的上方开口边缘上的可调节支架。所述可调节支架加持于所述圆柱形容器的上方开口边缘上的任意位置,并且所述可调节支架在水平方向和竖直方向上调节。使得红外温度传感器的测温面始终位于圆柱形容器内的液体的上方并且朝向该液体的液面。这样,便能保证红外温度传感器的测温面和辐射源(即药液)之间的距离恒定。
44.以下结合附图对本实用新型作示例性说明。
45.图1示出了控温和加热设备100的一个实施方案的主视图,其中,将圆柱形容器101沿通过其中心轴线的水平平面剖开。所述控温和加热设备整体用标号100表示,其包括:上方开口的圆柱形容器101、电加热单元102、可控硅103、控温单元104、信号处理单元105、红外温度传感器106以及位于圆柱形容器101外侧的可调节支架107。其中,所述电加热单元102设置在圆柱形容器101的下方;所述可控硅103在一端与电加热单元102连接,在另一端与控温单元104连接;所述信号处理单元105在一端与红外温度传感器106连接,在另一端与控温单元104连接。所述可调节支架107位于圆柱形容器101的外侧,其包括:底座107a、竖直杆107b和传感器杆107c;其中,所述竖直杆107b在一端与底座107a连接,并且竖直的立于底座107a上,所述竖直杆107b和传感器杆107c在一端通过轴抱紧座107d可调节的连接,所述传感器杆107c在另一端通过轴抱紧座107d与红外温度传感器107可拆卸的连接。
46.图2示出了图1所述的控温和加热设备100在工作状态下的主视图。如图2所示,所述控温和加热设备100在工作之前,首先注入一定量的待加热药液108至圆柱形容器101,随后开启所述控温和加热设备100。所述可调节支架107在水平方向和竖直方向上调节。这样,可以通过调整所述调节支架107使红外温度传感器106的测温面始终朝向圆柱形容器101的侧表面,并且使所述测温面的最高点始终低于圆柱形容器101所容纳的药液108的液面。同时,还可以通过调整调节支架107使红外温度传感器106的测温面与圆柱形容器101的测表面之间的距离恒定。
47.图3示出了控温和加热设备100的另一个实施方案的主视图,其中,将圆柱形容器101沿通过其中心轴线的水平平面剖开。所述控温和加热设备整体用标号100表示,其包括:上方开口的圆柱形容器101、电加热单元102、可控硅103、控温单元104、信号处理单元105、红外温度传感器106以及加持于圆柱形容器101的上方开口边缘上的可调节支架107。其中,所述电加热单元102设置在圆柱形容器101的下方;所述可控硅103在一端与电加热单元102连接,在另一端与控温单元104连接;所述信号处理单元105在一端与红外温度传感器106连接,在另一端与控温单元104连接。所述可调节支架107加持于圆柱形容器101的上方开口边缘上,其包括:夹持座107a、竖直杆107b、水平杆107e和传感器杆107c;其中,所述竖直杆107b在一端与夹持座107a连接,并且竖直的立于夹持座107a上,所述水平杆107e和竖直杆107b在一端通过轴抱紧座107d可调节的连接,所述水平杆107e在另一端通过轴抱紧座107d与传感器杆107c可调节的连接,所述红外温度传感器106通过轴抱紧座107d与传感器杆107c可拆卸的连接;整个可调节支架呈框形。
48.图4示出了图3所述的控温和加热设备100在工作状态下的主视图。如图4所示,所述温和加热设备100在工作之前,首先注入一定量的待加热药液108至圆柱形容器101,随后开启所述控温和加热设备100。所述可调节支架107加持于圆柱形容器101的上方开口边缘上的任意位置,并且可调节支架107在水平方向和竖直方向上调节。这样,可以通过调整调
节支架107使得红外温度传感器106的测温面始终位于圆柱形容器内的药液108的上方并且朝向该药液的液面。同时,还可以通过调整所述调节支架107使红外温度传感器106的测温面与药液108的液面之间的距离恒定。
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