石英加热管的制作方法

原创 2020-08-22 18:30  阅读

  现有的半导体及太阳能等微电子行业需要对硅片清洗,为了使硅片清洗更彻底, 需要使用高温度的酸等液体。若使用普通的金属电热丝或加热管需要长时间高温工作,金 属材质会与酸起反应,当使用含有金属离子的酸清洗硅片时,金属离子会被吸附到硅片表 面并难以清洗,影响待生产的硅片等微电子产品精度。CN201533417U (2010-7-21)公开了一种碳纤维石英加热管,包括石英管本体,石英 管本体的两端经压扁后分别形成压头,压头将石英管本体的两端密封,密封的石英管本体 内为真空,在密封的石英管本体内分别设置有碳纤维加热丝、与碳纤维加热丝两端相连接 的电极、分别固定设置在两电极上的吸气片、分别与两电极另一端相连接的钥杆,两钥杆的 另一端分别通过设置在两压头内的钥片与外接导线相连接,碳纤维加热丝设置在石英管本 体内的加热区内,两电极、吸气片和钥杆分别设置在石英管本体内的冷却区内。然而,CN201533417U公开的石英加热管元件复杂,在密封的石英管本体内抽真空 的实际工艺难以操作,如果残留空气,加热容易爆炸,而吸气片也难以完全把气体吸收干 净,吸气片的工作和更换期限难以掌握,使用长时间后,石英加热管易爆炸;并且,该石英加 热管是直管状,两端与外接导线相连,不适于进行液体加热。

  本发明的目的是提供一种石英加热管,用于硅片清洗液如高浓度酸等液体的加 热。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的一种石英加热管,包括 石英管本体,而内管为一字形,内管位于所述中管的底部横管内,内管内沿轴向设置有镍铬 电热合金丝,与镍铬电热合金丝连接有电极;中管为Z字形,中管的底部横管为加热区,中 管的中部竖管为传热区,中管的上部横管为冷却区。石英是一种非常稳定的材料,熔点、沸点较高,除氢氟酸外,在常温下与其他无机 酸都不起反应。不同酸需要加热到不同温度才会与石英反应,如磷酸需加热到150°C以上, 石英才会被少量侵蚀。并且,即使石英被少量侵蚀,被加热的酸等液体用于硅片清洗时,由 于硅片与石英的主成分都是二氧化硅,二氧化硅不容易被吸附到硅片表面,并且也不会影 响硅片纯度。当硅片用清水二次清洗后,硅片的清洁度和纯度都较高。另外,选用具有较高而稳定的电阻率的镍铬合金作为电热合金丝,并利用其耐腐 蚀、表面抗氧化性能好的特点,作为本发明石英加热管的发热材料。作为本发明的一种优选技术方案,所述内管与中管径向隔离。在内管外壁取点焊 接形成石英焊点后,套上中管,使内管与中管之间形成径向间隔,使中管受热更均勻。作为本发明的一种优选方案,所述内管末端与中管末端之间形成的轴向间隙内填充石棉,利用石棉具有的隔热性将该轴向间隙隔热,防止该端部空间过小、来不及传热导致 加热管受热不均勻。作为本发明的一种优选技术方案,所述中管沿内壁设有测温线。将测温线放置于 传热区内且一端伸出中管的冷却区外并与外部测温仪器相连,直接在测温仪器上读出石英 管加热的温度值,精密控制所需的温度。作为本发明的一种优选技术方案,所述Z字形中管上部横管的管径小于中管其余 部位的管径,使所述中管内的电线设置更稳固,防止所述中管上部横管管径过大而导致电 线在内部晃动。作为本发明的一种优选技术方案,Z字形中管的上部横管外包覆有隔热材料,如石 棉或聚合物薄膜等,防止使用者使用时被烫伤。作为本发明的一种优选技术方案,所述Z字形中管的下部横管近末端处焊有石英 钉脚,避免加热时与石英槽直接接触,焊接钉脚使待加热液体受热更均勻。作为本发明的一种优选技术方案,所述中管外还套有Z字形外管,使热损失减小, 进一步增加电热转换效率。更优选地,所述中管和外管之间设有测温线。作为本发明的一种优选技术方案,所述外管与中管径向隔离。在中管外壁取点焊 接形成石英焊点后,套上外管,使中管与外管之间形成径向间隔,使外管受热更均勻。作为本发明的一种优选技术方案,所述镍铬电热合金丝为螺旋状,便于集中供热。综上所述,本发明具有以下有益效果对硅片清洗液如高浓度酸等液体的加热时, 将待加热液体倒入石英槽内,将Z字形石英加热管的加热区和传热区浸在待加热液体内, 冷却区位于石英槽外,被加热后的液体不含金属离子杂质,硅片清洗效果好;中管底部内套 有内管,向待加热的液体逐渐传热,热损失小,电热转换效率高;中管内设有较长一段距离 的传热区,使待加热液体受热更快更均勻;中管外设有冷却区,便于使用者在加热完后取出 加热管,同时电线不会直接受到热蒸汽影响,安全系数高。

  图1是本发明第一种石英加热管示意图。图2是本发明第二种石英加热管示意图。图3是本发明第三种石英加热管示意图。图中,1-内管;2-中管;3-外管;4-电极;5-镍铬电热合金丝;6_测温线-钉脚。

  如图1所示,石英加热管包括石英管本体,石英管本体包括内管1和内管外的中管2,中 管2为Z字形,中管2的底部横管为加热区7,中管2的中部竖管为传热区8,中管2的上部 横管为冷却区9 ;内管1为一字形,内管1位于加热区7,沿内管1内轴向设置有镍铬电热合 金丝5,镍铬电热合金丝5为螺旋状,镍铬电热合金丝5经电线之间设有有焊点,通过焊点使内管1和中管2径向隔离。对硅片清洗液如高浓度酸等液体的加热时,将待加热液体倒入石英槽内,将Z字 形石英加热管的加热区和传热区浸在待加热液体内,冷却区位于石英槽外,被加热后的液 体不含金属离子杂质,硅片清洗效果好,符合精密使用要求;电热转换效率达99%,加热管 使用寿命达2年。实施例二

  如图2所示,石英加热管结构同实施例一,不同之处有两个不同之一是在内管1的末 端与中管2的末端之间形成的轴向间隙内填充有石棉10,利用石棉10具有的隔热性将内 管1末端与与中管2的末端之间形成的轴向间隙隔热,防止该轴向间隙空间过小、来不及传 热导致中管2受热不均勻;不同之二是中管2紧贴管壁内设有测温线外并与测温仪器相连,直接在测温仪器上读出石英管 加热的温度值,精密控制所需的温度。经检测,电热转换效率达99. 5%,加热管使用寿命达2. 7年。实施例三

  如图2所示,石英加热管结构同实施例一,不同之处有两个不同之一是Z字形中管2 上部横管的管径小于中管2其余部位管径,使电线上部横管内较稳固;不同之二 是Z字形中管2上部横管外包覆有石棉隔热材料。经检测,电热转换效率达99. 5%,加热管使用寿命达2. 8年。实施例四

  如图3所示,石英加热管结构同实施例二,不同之处有四个不同之一是中管2外还套 有Z字形外管3,使热损失更小;不同之二是中管2内部不设测温线外并与测温仪器相连,直接在测温 仪器上读出石英管加热的温度值,精密控制石英管本体内温度和被加热液体所需的温度; 不同之三是中管2和外管3之间也设有焊点,通过焊点使中管2和外管3间隔开;不同之四 是在Z字形外管3的底部横管近末端处焊接石英钉脚,防止外管3与石英槽直接接触。经检测,电热转换效率达99. 8%,加热管使用寿命达3. 8年。本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人 员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本 发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

  一种石英加热管,包括石英管本体,其特征在于石英管本体包括内管(1)和中管(2),内管(1)为一字形,内管(1)位于所述中管(2)的底部横管内,内管(1)内沿轴向设置有镍铬电热合金丝(5),与镍铬电热合金丝(5)连接有电极(4);中管(2)为Z字形,中管(2)的底部横管为加热区(7),中管(2)的中部竖管为传热区(8),中管(2)的上部横管为冷却区(9)。

  2.根据权利要求1所述的一种石英加热管,其特征在于所述内管(1)与中管(2)径 向隔离。

  3.根据权利要求1或2所述的一种石英加热管,其特征在于所述内管(1)末端与中 管(2)的末端之间形成的轴向间隙内填充石棉(10)。

  4.根据权利要求1或2所述的一种石英加热管,其特征在于所述Z字形中管(2)上 部横管的管径小于中管(2)其余部位的管径。

  5.根据权利要求1或2所述的一种石英加热管,其特征在于所述中管(2)沿内壁设 有测温线所述的一种石英加热管,其特征在于所述中管(2)外还套有 Z字形外管(3)。

  7.根据权利要求6所述的一种石英加热管,其特征在于所述中管(2)和外管(3)之 间设有测温线所述的一种石英加热管,其特征在于所述外管(3)与中管(2)径 向隔离。

  9.根据权利要求1或2所述的一种石英加热管,其特征在于所述Z字形中管(2)的 上部横管外包覆有隔热材料。

  10.根据权利要求1或2所述的一种石英加热管,其特征在于所述镍铬电热合金丝 (5)为螺旋状。

  本发明涉及一种加热管,特别涉及一种石英加热管。该石英加热管包括石英管本体,而内管为一字形,内管位于所述中管的底部横管内,内管内沿轴向设置有镍铬电热合金丝,与镍铬电热合金丝连接有电极;中管为Z字形,中管的底部横管为加热区,中管的中部竖管为传热区,中管的上部横管为冷却区。本发明的石英加热管用于硅片清洗液加热后,硅片清洗效果好;中管底部内套有内管,向待加热的液体逐渐传热,热损失小,电热转换效率高;中管内设有较长一段距离的传热区,使待加热液体受热更快更均匀;中管外设有冷却区,便于使用者在加热完后取出加热管,同时电线不会直接受到热蒸汽影响,安全系数高。

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